ファイルI/O（NIO.2）

ファイルI/O（NIO.2）

Java 7で導入されたNIO.2（java.nio.fileパッケージ）は、ファイル操作を効率的に行うためのAPIです。この章では、NIO.2の使い方について詳しく解説します。

Pathインターフェース

Pathは、ファイルシステム内のパスを表すインターフェースです。

import java.nio.file.Path;
import java.nio.file.Paths;

// Pathの作成
Path path1 = Paths.get("/home/user/documents/file.txt");
Path path2 = Paths.get("C:", "Users", "user", "documents", "file.txt");
Path path3 = Paths.get(".", "src", "main", "java");

// 相対パスと絶対パス
Path absolutePath = path1.toAbsolutePath();
Path normalizedPath = path1.normalize();

// パスの結合
Path base = Paths.get("/home/user");
Path file = base.resolve("documents/file.txt");
Path parent = file.getParent();
Path fileName = file.getFileName();
Path root = file.getRoot();

// パスの情報取得
boolean isAbsolute = path1.isAbsolute();
int nameCount = path1.getNameCount();
Path name = path1.getName(0);

// パスの比較
boolean equals = path1.equals(path2);
int compare = path1.compareTo(path2);
boolean startsWith = path1.startsWith("/home");
boolean endsWith = path1.endsWith("file.txt");

Filesクラス

Filesクラスは、ファイル操作のための静的メソッドを提供します。

ファイルの読み書き

import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Paths;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.util.List;

// ファイルの読み込み
Path filePath = Paths.get("file.txt");

// すべての行を読み込み
List<String> lines = Files.readAllLines(filePath, StandardCharsets.UTF_8);

// すべてのバイトを読み込み
byte[] bytes = Files.readAllBytes(filePath);

// ストリームとして読み込み
try (Stream<String> stream = Files.lines(filePath, StandardCharsets.UTF_8)) {
    stream.forEach(System.out::println);
}

// ファイルの書き込み
String content = "Hello, World!";
Files.write(filePath, content.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));

// 行のリストを書き込み
List<String> linesToWrite = Arrays.asList("Line 1", "Line 2", "Line 3");
Files.write(filePath, linesToWrite, StandardCharsets.UTF_8);

// 追記モードで書き込み
Files.write(filePath, "New line".getBytes(StandardCharsets.UTF_8),
    StandardOpenOption.APPEND);

ファイルの作成と削除

// ファイルの作成
Path newFile = Paths.get("newfile.txt");
Files.createFile(newFile);

// ディレクトリの作成
Path newDir = Paths.get("newdir");
Files.createDirectory(newDir);

// 複数階層のディレクトリを作成
Path nestedDir = Paths.get("parent/child/grandchild");
Files.createDirectories(nestedDir);

// ファイルの削除
Files.delete(newFile);

// ファイルが存在する場合のみ削除
Files.deleteIfExists(newFile);

// ディレクトリの削除（空の場合のみ）
Files.delete(newDir);

ファイルのコピーと移動

Path source = Paths.get("source.txt");
Path target = Paths.get("target.txt");

// ファイルのコピー
Files.copy(source, target, StandardCopyOption.REPLACE_EXISTING);

// ディレクトリのコピー（再帰的）
Path sourceDir = Paths.get("sourcedir");
Path targetDir = Paths.get("targetdir");
Files.walk(sourceDir).forEach(sourcePath -> {
    Path targetPath = targetDir.resolve(sourceDir.relativize(sourcePath));
    try {
        Files.copy(sourcePath, targetPath, StandardCopyOption.REPLACE_EXISTING);
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }
});

// ファイルの移動（リネーム）
Path oldPath = Paths.get("oldname.txt");
Path newPath = Paths.get("newname.txt");
Files.move(oldPath, newPath, StandardCopyOption.REPLACE_EXISTING);

ファイル属性の取得

// ファイルの存在確認
boolean exists = Files.exists(filePath);

// ファイルの種類確認
boolean isRegularFile = Files.isRegularFile(filePath);
boolean isDirectory = Files.isDirectory(filePath);
boolean isSymbolicLink = Files.isSymbolicLink(filePath);

// ファイルのサイズ
long size = Files.size(filePath);

// ファイルの権限確認
boolean isReadable = Files.isReadable(filePath);
boolean isWritable = Files.isWritable(filePath);
boolean isExecutable = Files.isExecutable(filePath);

// 最終更新日時
FileTime lastModified = Files.getLastModifiedTime(filePath);
Instant instant = lastModified.toInstant();

// 所有者情報（POSIXファイルシステム）
UserPrincipal owner = Files.getOwner(filePath);
System.out.println("Owner: " + owner.getName());

ファイル属性の設定

// 最終更新日時を設定
FileTime newTime = FileTime.from(Instant.now());
Files.setLastModifiedTime(filePath, newTime);

// 所有者を設定
UserPrincipalLookupService lookupService =
    FileSystems.getDefault().getUserPrincipalLookupService();
UserPrincipal newOwner = lookupService.lookupPrincipalByName("username");
Files.setOwner(filePath, newOwner);

// ファイル権限を設定（POSIX）
Set<PosixFilePermission> permissions = EnumSet.of(
    PosixFilePermission.OWNER_READ,
    PosixFilePermission.OWNER_WRITE,
    PosixFilePermission.GROUP_READ,
    PosixFilePermission.OTHERS_READ
);
Files.setPosixFilePermissions(filePath, permissions);

ディレクトリの走査

Files.walk()

// ディレクトリツリーを再帰的に走査
Path root = Paths.get("/home/user/documents");

try (Stream<Path> stream = Files.walk(root)) {
    stream.filter(Files::isRegularFile)
          .forEach(System.out::println);
}

// 最大深度を指定
try (Stream<Path> stream = Files.walk(root, 2)) {
    stream.forEach(System.out::println);
}

Files.list()

// ディレクトリの直接の子要素のみを取得
Path dir = Paths.get("/home/user/documents");

try (Stream<Path> stream = Files.list(dir)) {
    stream.filter(Files::isDirectory)
          .forEach(System.out::println);
}

Files.find()

// 条件に合うファイルを検索
Path root = Paths.get("/home/user/documents");

BiPredicate<Path, BasicFileAttributes> matcher = (path, attrs) -> {
    return attrs.isRegularFile() && path.getFileName().toString().endsWith(".txt");
};

try (Stream<Path> stream = Files.find(root, Integer.MAX_VALUE, matcher)) {
    stream.forEach(System.out::println);
}

FileVisitorインターフェース

ディレクトリツリーを走査する際のカスタム動作を定義できます。

import java.nio.file.FileVisitResult;
import java.nio.file.SimpleFileVisitor;
import java.nio.file.attribute.BasicFileAttributes;

public class MyFileVisitor extends SimpleFileVisitor<Path> {

    @Override
    public FileVisitResult visitFile(Path file, BasicFileAttributes attrs) {
        System.out.println("Visiting file: " + file);
        return FileVisitResult.CONTINUE;
    }

    @Override
    public FileVisitResult preVisitDirectory(Path dir, BasicFileAttributes attrs) {
        System.out.println("Entering directory: " + dir);
        return FileVisitResult.CONTINUE;
    }

    @Override
    public FileVisitResult postVisitDirectory(Path dir, IOException exc) {
        System.out.println("Leaving directory: " + dir);
        return FileVisitResult.CONTINUE;
    }

    @Override
    public FileVisitResult visitFileFailed(Path file, IOException exc) {
        System.err.println("Failed to visit: " + file);
        return FileVisitResult.CONTINUE;
    }
}

// 使用例
Path root = Paths.get("/home/user/documents");
Files.walkFileTree(root, new MyFileVisitor());

WatchService

ファイルシステムの変更を監視するサービスです。

import java.nio.file.WatchService;
import java.nio.file.WatchKey;
import java.nio.file.WatchEvent;
import java.nio.file.StandardWatchEventKinds;

Path dir = Paths.get("/home/user/documents");
WatchService watchService = FileSystems.getDefault().newWatchService();

// 監視するイベントを登録
WatchKey key = dir.register(watchService,
    StandardWatchEventKinds.ENTRY_CREATE,
    StandardWatchEventKinds.ENTRY_DELETE,
    StandardWatchEventKinds.ENTRY_MODIFY);

// イベントを監視
while (true) {
    WatchKey watchKey = watchService.take();

    for (WatchEvent<?> event : watchKey.pollEvents()) {
        WatchEvent.Kind<?> kind = event.kind();
        Path fileName = (Path) event.context();

        if (kind == StandardWatchEventKinds.ENTRY_CREATE) {
            System.out.println("File created: " + fileName);
        } else if (kind == StandardWatchEventKinds.ENTRY_DELETE) {
            System.out.println("File deleted: " + fileName);
        } else if (kind == StandardWatchEventKinds.ENTRY_MODIFY) {
            System.out.println("File modified: " + fileName);
        }
    }

    boolean valid = watchKey.reset();
    if (!valid) {
        break;
    }
}

実践例

ファイル検索ユーティリティ

public class FileSearchUtil {

    public static List<Path> findFiles(Path root, String extension) throws IOException {
        List<Path> results = new ArrayList<>();

        Files.walkFileTree(root, new SimpleFileVisitor<Path>() {
            @Override
            public FileVisitResult visitFile(Path file, BasicFileAttributes attrs) {
                if (file.getFileName().toString().endsWith(extension)) {
                    results.add(file);
                }
                return FileVisitResult.CONTINUE;
            }
        });

        return results;
    }

    public static long getTotalSize(Path directory) throws IOException {
        AtomicLong totalSize = new AtomicLong();

        Files.walkFileTree(directory, new SimpleFileVisitor<Path>() {
            @Override
            public FileVisitResult visitFile(Path file, BasicFileAttributes attrs) {
                totalSize.addAndGet(attrs.size());
                return FileVisitResult.CONTINUE;
            }
        });

        return totalSize.get();
    }
}

まとめ

NIO.2のポイント：

• Path: ファイルシステム内のパスを表す
• Files: ファイル操作の静的メソッド
• ファイルの読み書き: readAllLines、write、linesなど
• ディレクトリの走査: walk、list、find
• FileVisitor: カスタム走査動作の定義
• WatchService: ファイルシステムの変更監視

NIO.2を使用することで、効率的で柔軟なファイル操作が可能です。