ファイルとディレクトリ操作

Java SE7以前では ファイル操作を行うために java.io.Fileクラスが用意されていました。しかし Fileクラスには次のような欠点がありました。

• 多くのメソッドで 失敗時に例外がスローされず 有用なエラーメッセージを取得できません。例えば ファイル削除に失敗した場合、失敗したことはわかるけれども 詳細な理由を知ることができません。
• rename()メソッドの動作が プラットフォーム間で一貫していません。
• シンボリックリンクが十分にサポートされていません。
• ファイル権限・ファイル所有者・その他セキュリティ属性などの メタデータに対するサポートが不十分です。

これらの欠点を補い ファイル操作の利便性を向上させるために、Java SE 7からファイルとディレクトリ操作のためのパッケージ java.nio.fileが追加されました。java.io.Fileでは Fileがファイルやディレクトリを表し ファイル操作も全てFileクラスに集約されていましたが、java.nio.fileでは Pathがファイルやディレクトリを表し、ファイル操作は主にFilesクラスに集約され、役割が分担されるようになりました。

旧来のコードからの移行を促進するために Fileからjava.nio.file.Pathに変換するtoPath()メソッドが Fileクラスに追加されました。逆に、java.nio.fileに移行していないライブラリの使用に支障がないように、java.nio.file.Pathには Fileに変換するtoFile()メソッドも備えられていて、相互変換が行えるようになっています。

ファイルやディレクトリを表すPath

Java SE 7の前までは ファイルやディレクトリを表すのにjava.io.Fileクラスを用いていましたが、java.nio.fileでは Pathインタフェースがその役割を果たします。Pathはインタフェースであり、Pathを実装したオブジェクトを得るには次のように行います。

FileSystem fs = FileSystems.getDefault();
Path path1 =	fs.getPath("C:/work/sample.txt");
Path path2 =	fs.getPath("C:", "work", "sample.txt");

// Paths のクラスメソッド get でも同じように取得できる
Path path3 =	Paths.get("C:/work/sample.txt");
Path path4 =	Paths.get("C:", "work", "sample.txt");

FileオブジェクトからPathを取得することも、その逆もできます。

Path path = new File("C:/work/sample.txt").toPath();
File file = path.toFile();

Pathを実装したオブジェクトは、Fileと同様 不変オブジェクトになります。

ファイルやディレクトリ操作を行うFiles

java.nio.files.Filesには、ファイル入出力や ファイル・ディレクトリ操作のためのさまざまなクラスメソッドが用意されています。

ファイル入出力関連

ファイル入出力関連のクラスメソッドを次にまとめます。

テキストファイルの入出力の各メソッドでは 文字コードを指定することができます。デフォルトはUTF-8です。また、書き出し用のメソッドでは ファイルオープン時のオプション（上書き、追記、新規作成、同期など）を指定することができます。

ファイル・ディレクトリ操作関連

ファイル・ディレクトリ操作関連のクラスメソッドを次にまとめます。

パス名の正規化

ユーザがファイル名を指定して、指定されたファイルを開くような場合には、ディレクトリトラバーサルの脆弱性を突かれないように パス名の検証が必要です。パス名を検証するにあたって、カレントディレクトリを表す「.」や親ディレクトリを表す「..」、シンボリックリンク等が含まれていると 検証が困難になります。そのような場合に パス名の正規化をすることで、パス名の検証が容易になります。

java.io.Fileの場合は、getCanonicalFile()やgetCanonicalPath()を呼び出すことによって 正規化したパス名を取得することができました。Pathには getCanonicalFile()やgetCanonicalPath()に相当するメソッドがありません。代わりに 次のようなメソッドで 正規化されたパス名を取得することができます。

1. toAbsolutePath().nomalize() または normalize().toAbsolutePath()
2. toRealPath()

1番目は normalize()だけでは 相対パスが相対パスのままになってしまうため、toAbsolutePath()とセットで呼び出します。

2番目の toRealPath()は 可変長引数になっていて、引数なしの場合は Pathがシンボリックリンクであれば リンク先のターゲットに解決されます。引数に LinkOption.NOFOLLOW_LINKS を指定すると、シンボリックリンクを解決しないように 挙動を制御することができます。また、toRealPath()は ファイルの存在確認を行い、存在しないファイルを指定した場合は例外が投げられます。そのため、新規ファイルを作成するような場合には 使うことができないことに注意が必要です。

File.getCanonicalPath()、Path.toAbsolutePath().normalize()、Path.toRealPath()などは 動作に細かな違いがあります。stackoverflowに 細かな違いがまとめられていましたので、興味があれば確認してみてください。