Работа с файловой системой #

Васильев Андрей Михайлович

Версии презентации

• Интерактивная презентация
• Текстовая версия
• Раздел курса

Файловая система #

ФС — это подсистема ядра ОС, обеспечивающая общий и регулируемый доступ к данным на энергонезависимых источниках: жёстких дисках, оптических дисках, твердотельных носителях и т.д.

На физическом уровне каждый такой носитель представляет собой последовательность из блоков одинакового размера

Логическая структура файловой системы #

Для процессов и конечного пользователя была предложена древовидная структура

• Единицей организации данных является каталог, который может содержать другие файлы и каталоги
• Первый каталог файловой системы называется корневым
• В результате формируется древовидная структура файловой системы

В задачу ОС входит преобразование логического обращения к дереву файловой системы в обращение к последовательности блоков

Системные вызовы ОС #

Приложение взаимодействует с ФС путём отправки системных вызовов

Рассмотрим ряд системных вызовов POSIX

• open — открыть файл для взаимодействия, получить файловый дескриптор
• read — прочитать данные из файлового дескриптора
• write — записать данные в файловый дескриптор
• opendir — открыть каталог для чтения содержимого
• readdir — считать информацию о файлах в каталоге

Данные вызовы описаны на языке Си

Текущий рабочий каталог #

Для удобства построения путей к нужным файлам была введена концепция текущего рабочего каталога

Без её помощи можно строить пути только абсолютными, начиная с корневого каталога /

/home/user/my-data/marks.ods

Это соответствует следующей структуре каталогов

/
└── home
    └── user
        └── my-data
            └── marks.ods

С помощью рабочего каталога можно сократить вводимый пользователем путь:

marks.ods

Эти пути будут указывать на один и тот же файл, если текущий рабочий каталог

/home/user/my-data/

Относительный путь #

Путь к файлу = текущий рабочий каталог + относительный путь

/home/user/my-data/ + marks.ods = /home/user/my-data/marks.ods

Относительные пути сокращают длину записи и упрощают работу с нужными файлами, если их применять правильно

Как указывать относительные пути к другим каталогам #

Согласно древовидному представлению мы можем двигаться в трёх направлениях:

• Вверх, к родительскому каталогу
• Остаться на месте в текущем каталоге
• Вниз, в один из подкаталогов

Вверх #

Для движения «вверх» необходимо использовать специальный путь: ..

Например для составления пути к файлу data.txt в родительском каталоге необходимо составить относительный путь ../data.txt

Родительский каталог/
├── Рабочий каталог/
│   ├── cute-animals/
│   │   └── cat.png
│   └── picture.png
└── data.txt

Остаться на месте #

Для указания текущего каталога используется специальное название: .

Для указания пути к файлу picture.png в текущем каталоге следующие формы будут одинаковыми:

• ./picture.png
• picture.png

Родительский каталог/
├── Рабочий каталог/
│   ├── cute-animals/
│   │   └── cat.png
│   └── picture.png
└── data.txt

Спуститься вниз в один из подкаталогов #

Для указания пути к файлу cat.png, расположенному в подкаталоге cute-animals необходимо сформировать: cute-animals/cat.png

Родительский каталог/
├── Рабочий каталог/
│   ├── cute-animals/
│   │   └── cat.png
│   └── picture.png
└── data.txt

Рабочий каталог задач Gradle #

При запуске задачи типа javaExec Gradle установит в качестве рабочего каталога каталог проекта, т.е. каталог с файлом build.gradle.kts

Рассмотрим следующую структуру каталогов:

project
├── gradle/
├── gradlew                         
├── gradlew.bat
├── data/
│   └── content.txt
├── settings.gradle(.kts)
├── subproject-a/
│   ├── build.gradle(.kts)
│   └── src/
└── subproject-b/
    ├── build.gradle(.kts)
    └── src

Классы для работы с ФС #

На платформе JVM приложению на языке Kotlin доступны все классы Java плюс ряд функций-расширений, которые упрощают работу с первыми

• java.nio.file.Path — интерфейс, предоставляет средства для формирования путей
  • Для создания объектов используется статический метод of
  • Для составления относительных путей предоставляются методы resolve и resolveSibling
• java.io.File предоставляет средства для анализа состояния файлов на файловой системе
  • File.exists() проверяет существование файла или каталога
  • File.isFile проверяет, что путь указывает именно на файл
• java.io.FileReader позволяет считывать текстовую информацию из файла (не рекомендуется для нового кода; новые приложения используют функции Kotlin ниже)

Для облегчения задач считывания и записи файлов Kotlin предоставляет

• File.readText() — считывает всё содержимое файла и возвращает строку
• File.readLines() — считывает содержимое файла и возвращает список строк
• File.writeText() — записывает переданную строку как текст всего файла (существующее содержимое файла заменяется)
• File.appendText() — дописывает переданную строку в конец файла

Пример работы с файлом #

Проверка существования и чтение файла, путь к которому получен в аргументах:

import java.io.File
import kotlin.system.exitProcess

fun main(args: Array<String>) {
    if (args.isEmpty()) {
        println("Ошибка: не указан путь к файлу")
        exitProcess(1)
    }

    val file = File(args[0])

    if (!file.exists() || !file.isFile) {
        println("Ошибка: файл ${args[0]} не найден")
        exitProcess(1)
    }

    val lines = file.readLines()
    println("Строк в файле: ${lines.size}")
}

Объект File можно создать и из относительного пути — он будет разрешён относительно текущего рабочего каталога процесса.

Кодировка строк #

При работе на платформе JVM внутри приложения строки хранятся в кодировке Unicode

При получении текстовых данных из внешних источников JVM необходимо выполнить преобразование данных в Unicode

• Получение данных из аргументов приложения
• Получение данных со стандартного потока ввода
• Получение данных из файловой системы
• Получение данных из сетевого взаимодействия
• При записи необходимо выполнить обратное преобразование

При сдаче лабораторной работы внешнее по отношению к приложению окружение будет использовать Unicode, как и в компьютерной аудитории