JDK不同操作系统的FileSystem（unix-like）下篇-白红宇

前言

我们知道不同的操作系统有各自的文件系统，这些文件系统又存在很多差异，而Java 因为是跨平台的，所以它必须要统一处理这些不同平台文件系统之间的差异，才能往上提供统一的入口。

关于FileSystem类

JDK 里面抽象出了一个 FileSystem 来表示文件系统，不同的操作系统通过继承该类实现各自的文件系统，比如 Windows NT/2000 操作系统则为 WinNTFileSystem，而 unix-like 操作系统为 UnixFileSystem。

需要注意的一点是，WinNTFileSystem类和 UnixFileSystem类并不是在同一个 JDK 里面，也就是说它们是分开的，你只能在 Windows 版本的 JDK 中找到 WinNTFileSystem，而在 unix-like 版本的 JDK 中找到 UnixFileSystem，同样地，其他操作系统也有自己的文件系统实现类。

这里分成两个系列分析 JDK 对两种（Windows 和 unix-like ）操作系统的文件系统的实现类，前面已经讲了 Windows操作系统，对应为 WinNTFileSystem 类。这里接着讲 unix-like 操作系统，对应为 UnixFileSystem 类。篇幅所限，分为上中下篇，此为下篇。

继承结构

--java.lang.Object  --java.io.FileSystem    --java.io.UnixFileSystem复制代码

类定义

class UnixFileSystem extends FileSystem复制代码

主要属性

slash 表示斜杠符号。

colon 表示冒号符号。

javaHome 表示Java Home目录。

cache 用于缓存标准路径。

javaHomePrefixCache 用于缓存标准路径前缀。

private final char slash;    private final char colon;    private final String javaHome;    private ExpiringCache cache = new ExpiringCache();    private ExpiringCache javaHomePrefixCache = new ExpiringCache();复制代码

主要方法

list方法

该方法用于列出指定目录下的所有文件和目录，本地方法处理逻辑如下，

获取 java/lang/String类对象，并检查不能为NULL。

通过 opendir 函数打开指定路径目录，为空的话则返回空。

开辟 sizeof(struct dirent64) + (PATH_MAX + 1) 大小的空间，PATH_MAX为1024。

通过 NewObjectArray 开辟一个初始大小为 maxlen 即16的字符串数组，然后使用循环不断调用 readdir64_r 函数获取目录下的元素，并存放到字符串数组中。这个过程中如果数组满了，则按照原先数组大小成倍扩扩展，扩展后将原数组的值复制到新数组中。

执行完上述操作，代表目录下的文件和目录的字符串数组大小就已经确定了，接着按照该大小再一次用 NewObjectArray 开辟一个字符串数组，并把原来数组的值复制过来，这就是最终的字符串数据了。

中途遇到错误则会跳转到 error 标签处，执行关闭目录和释放资源，并返回空。

private native boolean delete0(File f);JNIEXPORT jobjectArray JNICALLJava_java_io_UnixFileSystem_list(JNIEnv *env, jobject this,                                 jobject file){    DIR *dir = NULL;    struct dirent64 *ptr;    struct dirent64 *result;    int len, maxlen;    jobjectArray rv, old;    jclass str_class;    str_class = JNU_ClassString(env);    CHECK_NULL_RETURN(str_class, NULL);    WITH_FIELD_PLATFORM_STRING(env, file, ids.path, path) {        dir = opendir(path);    } END_PLATFORM_STRING(env, path);    if (dir == NULL) return NULL;    ptr = malloc(sizeof(struct dirent64) + (PATH_MAX + 1));    if (ptr == NULL) {        JNU_ThrowOutOfMemoryError(env, "heap allocation failed");        closedir(dir);        return NULL;    }    len = 0;    maxlen = 16;    rv = (*env)->NewObjectArray(env, maxlen, str_class, NULL);    if (rv == NULL) goto error;    while ((readdir64_r(dir, ptr, &result) == 0)  && (result != NULL)) {        jstring name;        if (!strcmp(ptr->d_name, ".") || !strcmp(ptr->d_name, ".."))            continue;        if (len == maxlen) {            old = rv;            rv = (*env)->NewObjectArray(env, maxlen <<= 1, str_class, NULL);            if (rv == NULL) goto error;            if (JNU_CopyObjectArray(env, rv, old, len) < 0) goto error;            (*env)->DeleteLocalRef(env, old);        }#ifdef MACOSX        name = newStringPlatform(env, ptr->d_name);#else        name = JNU_NewStringPlatform(env, ptr->d_name);#endif        if (name == NULL) goto error;        (*env)->SetObjectArrayElement(env, rv, len++, name);        (*env)->DeleteLocalRef(env, name);    }    closedir(dir);    free(ptr);    old = rv;    rv = (*env)->NewObjectArray(env, len, str_class, NULL);    if (rv == NULL) {        return NULL;    }    if (JNU_CopyObjectArray(env, rv, old, len) < 0) {        return NULL;    }    return rv; error:    closedir(dir);    free(ptr);    return NULL;}复制代码

createDirectory方法

该方法用来创建目录，本地方法很简单，就是获取 File 对象对应的路径，再通过 mkdir 函数创建目录。其中0777，表示文件所有者、文件所有者所在的组的用户、其他用户，都有权限进行读、写、执行的操作。

public native boolean createDirectory(File f);JNIEXPORT jboolean JNICALLJava_java_io_UnixFileSystem_createDirectory(JNIEnv *env, jobject this,                                            jobject file){    jboolean rv = JNI_FALSE;    WITH_FIELD_PLATFORM_STRING(env, file, ids.path, path) {        if (mkdir(path, 0777) == 0) {            rv = JNI_TRUE;        }    } END_PLATFORM_STRING(env, path);    return rv;}复制代码

rename方法

该方法用于重命名文件，需要将标准路径缓存和标准路径前缀缓存都清掉，然后调用本地方法 rename0 执行重命名操作。

public boolean rename(File f1, File f2) {        cache.clear();        javaHomePrefixCache.clear();        return rename0(f1, f2);    }private native boolean rename0(File f1, File f2);复制代码

本地方法主要调用了 rename 函数，根据 Java 层传入的两个 File 对象对应的路径进行重命名。

JNIEXPORT jboolean JNICALLJava_java_io_UnixFileSystem_rename0(JNIEnv *env, jobject this,                                    jobject from, jobject to){    jboolean rv = JNI_FALSE;    WITH_FIELD_PLATFORM_STRING(env, from, ids.path, fromPath) {        WITH_FIELD_PLATFORM_STRING(env, to, ids.path, toPath) {            if (rename(fromPath, toPath) == 0) {                rv = JNI_TRUE;            }        } END_PLATFORM_STRING(env, toPath);    } END_PLATFORM_STRING(env, fromPath);    return rv;}复制代码

setLastModifiedTime方法

该方法用来设置文件或目录的最后修改时间。本地方法是先获取 File 对象对应的路径，再用 stat64 函数获取指定文件或目录的属性，接着通过 st_atime 成员得到文件最后访问时间，这个时间不用改，要改的是最后修改时间，所以根据 Java 层传入的时间作为最后修改时间，最后通过 utimes 函数设置文件的最后修改时间。

public native boolean setLastModifiedTime(File f, long time);JNIEXPORT jboolean JNICALLJava_java_io_UnixFileSystem_setLastModifiedTime(JNIEnv *env, jobject this,                                                jobject file, jlong time){    jboolean rv = JNI_FALSE;    WITH_FIELD_PLATFORM_STRING(env, file, ids.path, path) {        struct stat64 sb;        if (stat64(path, &sb) == 0) {            struct timeval tv[2];            tv[0].tv_sec = sb.st_atime;            tv[0].tv_usec = 0;            tv[1].tv_sec = time / 1000;            tv[1].tv_usec = (time % 1000) * 1000;            if (utimes(path, tv) == 0)                rv = JNI_TRUE;        }    } END_PLATFORM_STRING(env, path);    return rv;}复制代码

setReadOnly方法

该方法用于将指定文件设置成只读。本地方法逻辑是先通过 statMode 函数获取文件的属性，再去掉 S_IWUSR、S_IWGRP 和 S_IWOTH 标识，分别表示用户写权限、用户组用户写权限和非所有者和用户组用户写权限。最后通过 chmod 函数完成文件只读属性设置。

public native boolean setReadOnly(File f);JNIEXPORT jboolean JNICALLJava_java_io_UnixFileSystem_setReadOnly(JNIEnv *env, jobject this,                                        jobject file){    jboolean rv = JNI_FALSE;    WITH_FIELD_PLATFORM_STRING(env, file, ids.path, path) {        int mode;        if (statMode(path, &mode)) {            if (chmod(path, mode & ~(S_IWUSR | S_IWGRP | S_IWOTH)) >= 0) {                rv = JNI_TRUE;            }        }    } END_PLATFORM_STRING(env, path);    return rv;}复制代码

listRoots方法

该方法用于获取可用的文件系统的根文件对象的数组，对于 unix-like 来说，也就是只有一个根目录了，这之前还会用安全管理器检查下是否有根目录的权限。

public File[] listRoots() {        try {            SecurityManager security = System.getSecurityManager();            if (security != null) {                security.checkRead("/");            }            return new File[] { new File("/") };        } catch (SecurityException x) {            return new File[0];        }    }复制代码

getSpace方法

该方法用于获取所挂载的文件系统（包含该方法指定的路径）的空间大小，包括总空间大小、空闲空间大小和可用空间大小，Java 层分别用 SPACE_TOTAL = 0 SPACE_FREE = 1 SPACE_USABLE = 2标识。要查询某个文件的根目录的某某空间大小则将对应的标识传入，通过 getSpace0 本地方法获得。

可以看到本地方法使用了 statfs 或 statvfs64 函数来获取文件系统的信息，进而通过块数量乘以块大小得到总空间大小、空闲空间大小和可用空间大小。

至于为什么分别用 statfs 或 statvfs64 函数，其中 statfs 函数属于特定系统的，而 statvfs64 函数符合 POSIX 标准。一般最好优先使用 statvfs，以前的 JDK（1.7）实现也是通过statvfs，而这里用 #ifdef MACOSX进行判断，应该是因为 MACOSX 系统对 statvfs64 函数支持不好，

JNIEXPORT jlong JNICALLJava_java_io_UnixFileSystem_getSpace(JNIEnv *env, jobject this,                                     jobject file, jint t){    jlong rv = 0L;    WITH_FIELD_PLATFORM_STRING(env, file, ids.path, path) {#ifdef MACOSX        struct statfs fsstat;#else        struct statvfs64 fsstat;#endif        memset(&fsstat, 0, sizeof(fsstat));#ifdef MACOSX        if (statfs(path, &fsstat) == 0) {            switch(t) {                case java_io_FileSystem_SPACE_TOTAL:                    rv = jlong_mul(long_to_jlong(fsstat.f_bsize),                                   long_to_jlong(fsstat.f_blocks));                    break;                case java_io_FileSystem_SPACE_FREE:                    rv = jlong_mul(long_to_jlong(fsstat.f_bsize),                                   long_to_jlong(fsstat.f_bfree));                    break;                case java_io_FileSystem_SPACE_USABLE:                    rv = jlong_mul(long_to_jlong(fsstat.f_bsize),                                   long_to_jlong(fsstat.f_bavail));                    break;                default:                    assert(0);            }        }#else        if (statvfs64(path, &fsstat) == 0) {            switch(t) {            case java_io_FileSystem_SPACE_TOTAL:                rv = jlong_mul(long_to_jlong(fsstat.f_frsize),                               long_to_jlong(fsstat.f_blocks));                break;            case java_io_FileSystem_SPACE_FREE:                rv = jlong_mul(long_to_jlong(fsstat.f_frsize),                               long_to_jlong(fsstat.f_bfree));                break;            case java_io_FileSystem_SPACE_USABLE:                rv = jlong_mul(long_to_jlong(fsstat.f_frsize),                               long_to_jlong(fsstat.f_bavail));                break;            default:                assert(0);            }        }#endif    } END_PLATFORM_STRING(env, path);    return rv;}复制代码

getNameMax方法

该方法用于获取系统允许的最大文件名长度，直接通过 getNameMax0 本地获取最大长度，然后判断不能超过整型的最大值。

public int getNameMax(String path) {        long nameMax = getNameMax0(path);        if (nameMax > Integer.MAX_VALUE) {            nameMax = Integer.MAX_VALUE;        }        return (int)nameMax;    }复制代码

本地方法通过 pathconf 函数来获取指定路径下的文件名长度限制值，传入 _PC_NAME_MAX 即可得到。

JNIEXPORT jlong JNICALLJava_java_io_UnixFileSystem_getNameMax0(JNIEnv *env, jobject this,                                        jstring pathname){    jlong length = -1;    WITH_PLATFORM_STRING(env, pathname, path) {        length = (jlong)pathconf(path, _PC_NAME_MAX);    } END_PLATFORM_STRING(env, path);    return length != -1 ? length : (jlong)NAME_MAX;}复制代码

compare方法

该方法用于比较两个 File 对象，其实就是直接比较路径字符串。

public int compare(File f1, File f2) {        return f1.getPath().compareTo(f2.getPath());    }复制代码

hashCode方法

该方法用于获取 File 对象的哈希值，获取 File对象路径，再将字符串变成小写，再调用字符串的 hashCode 方法，最后与 1234321 进行异或运算，得到的值即为该文件的哈希值。

public int hashCode(File f) {        return f.getPath().hashCode() ^ 1234321;    }复制代码

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