API файловой системы Java NIO использует шаблоны делегирования и абстрактной фабрики. На самом нижнем уровне находится реализация java.nio.file.spi.FileSystemProvider:
Класс поставщика услуг для файловых систем. Методы, определенные классом Files, обычно делегируют экземпляру этого класса. [выделение добавлено]
FileSystemProvider предоставляет экземпляры java.nio.file.FileSystem:
Предоставляет интерфейс к файловой системе и является фабрикой для объектов для доступа к файлам и другим объектам в файловой системе.
Файловая система по умолчанию, полученная путем вызова метода FileSystems.getDefault, обеспечивает доступ к файловой системе, доступной для виртуальной машины Java. Класс FileSystems определяет методы для создания файловых систем, обеспечивающих доступ к другим типам (пользовательских) файловых систем.
Файловая система является фабрикой для нескольких типов объектов: [выделение добавлено]
Метод getPath преобразует системную строку пути, возвращая объект Path, который можно использовать для поиска и доступа к файлу.
Метод getPathMatcher используется для создания PathMatcher, который выполняет операции сопоставления путей.
Метод getFileStores возвращает итератор по основным хранилищам файлов.
Метод getUserPrincipalLookupService возвращает UserPrincipalLookupService для поиска пользователей или групп по имени.
Метод newWatchService создает WatchService, который можно использовать для отслеживания объектов на предмет изменений и событий.
И еще есть Path interface:
Объект, который может использоваться для поиска файла в файловой системе. Обычно он представляет системно-зависимый путь к файлу.
Обратите внимание, что Path - это просто путь. Он не обязательно представляет реальный файл, только путь к файлу (существует он или нет). В этом отношении он аналогичен java.io.File.
При вызове методов в классе Files используются методы Path#getFileSystem() и FileSystem#provider() для делегат на FileSystemProvider. Этот дизайн API позволяет разработчику использовать класс Files с любой реализацией из Path прозрачным способом. Для разработчика не имеет значения, как создается InputStream, только то, что InputStream создан способом, соответствующим контрактам API.
Методы Paths#get(String,String...) и Path#of(String,String...) делегируют файловой системе по умолчанию для создания экземпляра Path. Когда вы используете эти Path экземпляры с методами из Files, вы в конечном итоге получаете доступ к основной файловой системе платформы хоста.
Если вы хотите создать виртуальную файловую систему, вам нужно реализовать FileSystemProvider вместе со всеми связанными абстрактными классами и интерфейсами, такими как FileSystem и Path. Хотя обратите внимание, что некоторые API являются «необязательными». Если ваша реализация не предоставляет необязательный API, вы можете выбросить UnsupportedOperationException. Javado c различных классов / методов дает больше информации.
Тем не менее, уже существует реализация файловой системы в памяти: https://github.com/google/jimfs
" Но мне неясно, как это можно сделать без создания экземпляра файла (InputStream) ". Файловый API NIO не связан с java.io.File. Если вы хотите увидеть, как он делает то, что он делает, вы можете посмотреть на исходный код. Ваш JDK должен был прийти с src.zip файлом, который содержит исходные файлы Java; однако он будет содержать только реализацию для вашей операционной системы хоста и не будет содержать никакого собственного кода (файловые системы по умолчанию в конечном итоге используют собственный код для связи с файловой системой базовой ОС).