在本文中，我們將討論使用 Java 驗證一個給定的字符串是否具有操作系統的有效文件名的不同方法。我們可以根據限制的字符或長度限制來檢查該值。

我們將只關注核心解決方案，不使用任何外部依賴。我們將使用JDK的java.io和NIO2包來實現我們驗證方法。。

使用java.io.File

讓我們從第一個例子開始，使用 java.io.File 類。在這個解決方案中，我們需要用一個給定的字符串創建一個File實例，然后在本地磁盤上創建一個文件。

public static boolean validateStringFilenameUsingIO(String filename) throws IOException {
    File file = new File(filename);
    boolean created = false;
    try {
        created = file.createNewFile();
        return created;
    } finally {
        if (created) {
            file.delete();
        }
    }
}

當給定的文件名不正確時，它會拋出一個IOException。讓我們注意，由于里面的文件創建，這個方法需要給定的文件名字符串沒有對應存在的文件。

我們知道，不同的文件系統有自己的文件名限制。通過使用 java.io.File 方法，我們不需要指定每個操作系統的規則，因為Java自動為我們解決了這個問題。

然而，我們需要創建一個假文件。當我們成功后，我們必須記得在最后刪除它。此外，我們必須確保我們有適當的權限來執行這些操作。任何失敗也可能導致IOException，所以也最好檢查一下錯誤信息。

assertThatThrownBy(() - > validateStringFilenameUsingIO("javanorth?.txt"))
  .isInstanceOf(IOException.class)
  .hasMessageContaining("Invalid file path");

使用 NIO2 API

我們知道java.io包有很多缺點，因為它是在Java的第一個版本中創建的。NIO2 API是java.io包的后繼者，它帶來了許多改進，這也大大簡化了我們之前的解決方案。

public static boolean validateStringFilenameUsingNIO2(String filename) {
    Paths.get(filename);
    return true;
}

我們的功能現在被精簡了，所以它是進行這種測試的最快方式。我們不創建任何文件，所以我們不需要有任何磁盤權限，也不需要在測試后執行清理。

無效的文件名拋出 nvalidPathException，它擴展了RuntimeException。這個的錯誤信息也包含了比之前更多的細節。

assertThatThrownBy(() - > validateStringFilenameUsingNIO2(filename))
  .isInstanceOf(InvalidPathException.class)
  .hasMessageContaining("character not allowed");

但是這個解決方案有一個嚴重的缺點，與文件系統的限制有關。Path類可能表示帶有子目錄的文件路徑。與第一個例子不同，這個方法沒有檢查文件名字符的溢出限制。讓我們用Apache Commons的randomAlphabetic()方法生成的五百個字符的隨機String來檢查。

String filename = RandomStringUtils.randomAlphabetic(500);
assertThatThrownBy(() - > validateStringFilenameUsingIO(filename))
  .isInstanceOf(IOException.class)
  .hasMessageContaining("File name too long");

assertThat(validateStringFilenameUsingNIO2(filename)).isTrue();

為了解決這個問題，我們應該像以前一樣，創建一個文件并檢查結果。

自定義的實現

最后，讓我們嘗試實現我們自己的自定義函數來測試文件名。我們還將嘗試避免任何I/O功能，只使用核心的Java方法。

這類解決方案提供了更多的控制權，允許我們實現我們自己的規則。然而，我們必須考慮不同系統的許多額外限制。

使用String.contains

我們可以使用String.contains()方法來檢查給定的String是否包含任何禁止的字符。首先，我們需要手動指定一些示例值。

public static final Character[] INVALID_WINDOWS_SPECIFIC_CHARS = {'"', '`', '< ', ' >', '?', '|'};
public static final Character[] INVALID_UNIX_SPECIFIC_CHARS = {'?00'};

在我們的例子中，讓我們只關注這兩個操作系統，Windows的文件名比UNIX的限制更多。另外，一些的空白字符可能會有問題。

在定義了受限制的字符集之后，讓我們來確定當前的操作系統。

public static Character[] getInvalidCharsByOS() {
    String os = System.getProperty("os.name").toLowerCase();
    if (os.contains("win")) {
        return INVALID_WINDOWS_SPECIFIC_CHARS;
    } else if (os.contains("nix") || os.contains("nux") || os.contains("mac")) {
        return INVALID_UNIX_SPECIFIC_CHARS;
    } else {
        return new Character[]{};
    }
}

而現在我們可以用它來測試給定的值。

public static boolean validateStringFilenameUsingContains(String filename) {
    if (filename == null || filename.isEmpty() || filename.length() > 255) {
        return false;
    }
    return Arrays.stream(getInvalidCharsByOS())
      .noneMatch(ch - > filename.contains(ch.toString()));
}

如果我們定義的任何字符不在給定的文件名中，這個Stream謂詞返回真。此外，我們還實現了對null值和不正確長度的支持。

正則表達式模式匹配

我們也可以在給定的String上直接使用正則表達式。讓我們來實現一個只接受字母數字和點字符的模式，其長度不超過255。

public static final String REGEX_PATTERN = "^[A-za-z0-9.]{1,255}$";

public static boolean validateStringFilenameUsingRegex(String filename) {
    if (filename == null) {
        return false;
    }
    return filename.matches(REGEX_PATTERN);
}

現在，我們可以根據先前準備的模式測試給定的值。我們還可以輕松地修改模式。在這個例子中，我們跳過了操作系統的檢查功能。

總結

在這篇文章中，我們集中討論了文件名及其限制。我們介紹了不同的算法，用Java檢測無效的文件名。

我們從java.io包開始，它為我們解決了大部分的系統限制，但執行了額外的I/O動作，可能需要一些權限。然后我們檢查了NIO2 API，它是最快的解決方案，但有文件名長度檢查的限制。

最后，我們實現了我們自己的方法，不使用任何I/O API，但需要自定義實現文件系統規則。