PJV05 1 Balíček java.io je rozsáhlý, obecně koncipovaný systém sloužící pro vstup, výstup a přenos dat. Hlavními součástmi jsou potomci čtyř abstraktních.

Prezentace na téma: "PJV05 1 Balíček java.io je rozsáhlý, obecně koncipovaný systém sloužící pro vstup, výstup a přenos dat. Hlavními součástmi jsou potomci čtyř abstraktních."— Transkript prezentace:

1 PJV05 1 Balíček java.io je rozsáhlý, obecně koncipovaný systém sloužící pro vstup, výstup a přenos dat. Hlavními součástmi jsou potomci čtyř abstraktních tříd realizující tzv. proudy (streams) bytové resp. znakové. InputStream, OutputStream resp. Reader, Writer. Proudy jsou konečné posloupnosti bytů či znaků jednosměrně čtených či psaných. Otvírají se automaticky – neexistují metody “open”, neuzavírají se automaticky– nutno volat metodu close( ). V návaznosti s dalšími balíčky java.io podporuje: java.net, javax.net, javax.net.ssl- přenos po síti java.util.zip - standardní komprese dat java.util.jar - -”- případně s manifestem java.nio, java.nio.channels- inovované I/O umožňuje java.nio.file, java.nio.charset pracovat na úrovni kanálů.

2 PJV05 2 Proudění dat NORAZDROJ bytes chars buffer chars bytes buffer OUTPUTINPUT SOURCESINK READ WRITE PROCESS soubor paměť roura síť konzole soubor paměť roura síť konzole byte číslo znak řádka objekt PROCESS

3 PJV05 3 java.io byte char inputoutput File Random AccessFile Stream Tokenizer File Descriptor FileFilter FilenameFilter Externalizable Serializable DataInput DataOutput Comparable streams java.lang Flushable Console Closeable tag interface Appendable java.lang ObjectStream Field ObjectStream Class AutoCloseable java.lang Reader Output Stream Writer Input Stream Readable java.lang ObjectInput Validation for command line only @FunctionalInterface

4 PJV05 4 InputStream Input Stream DataInput File InputStream Filter InputStream ByteArray InputStream Buffered InputStream Object InputStream Piped InputStream Inflater InputStream StringBuffer InputStream Data InputStream Zip InputStream Jar InputStream ObjectInput Sequence InputStream Digest InputStream java.security ProgressMonitor InputStream javax.swing Checked InputStream Cipher InputStream java.crypto GZIP InputStream Audio InputStream javax.sound.sampled ObjectStream Constants javax.imageio.stream ImageInput Stream Pushback InputStream Deflater InputStream java.util. zip jar

5 PJV05 5 Abstraktní třída InputStream Následující metody jsou public a vyhazují výjimku IOException: int available( ) – vrací počet bytů, které lze číst nebo přeskočit bez blokování volajícího vlákna. void close( ) – uzavře proud a uvolní příslušné zdroje. abstract int read( ) – přečte další byte, vrátí číslo 0 – 255 či -1 (po konci). int read( byte[ ] b ) – přečte sekvenci bytů do pole b. int read( byte[ ] b, int off, int len ) – obdoba předchozí metody. void reset( ) – nastaví proud na pozici udanou metodou mark( ). long skip( long n ) – přeskočí n bytů. Následující metody jsou public: void mark( int readlimit ) – poznamená pozici v proudu. boolean markSupported( ) – zjišťuje zda repozice je podporována.

6 PJV05 6 Čtení a zápis byte streamu 0 00-FF F int b 0 <= b <= 255 b == -1 EOF permanentně int b = read( ); write( int b ); … close( ); byte[ ] b int lng = read( byte[ ] b, … ) write( byte[ ] b, … ) ; … close( ); 0 b.length 0 <= lng < b.length lng == -1 EOF permanentně

7 PJV05 7 Reader InputStream Reader Buffered Reader LineNumber Reader CharArray Reader Piped Reader String Reader File Reader Pushback Reader Filter Reader +1.8 public Stream lines( ) umožňuje návaznost na java.util.streams +1.8

8 PJV05 8 Čtení a zápis character streamu 0 00 00 - FFFF F int c 0 <= c <= 65535 c == -1 EOF int c = read( ); write( c ); … close( ); char[ ] c int lng = read( char[ ] c, … ) write( c, … ) ; … close( ); 0 c.length 0 <= lng < c.length lng == -1 EOF write( s, … ) ; … close( ); String s

9 PJV05 9 Abstraktní třída Reader Následující metody jsou public a vyhazují IOException: abstract void close( ) – uzavře proud a uvolní příslušné zdroje. int read( ) – přečte další znak, vrátí 0 – 65535 anebo při konci -1. int read( char[ ] c) – přečte sekvenci znaků do pole b. abstract int read( char[ ] c, int off, int len ) – jako předchozí s výběrem. boolean ready( ) – testuje připravenost ke čtení. void reset( ) – nastaví proud na pozici udanou metodou mark( ). long skip( long n ) – přeskočí n znaků. Následující metody jsou public void mark( int readAheadLimit ) – poznamená pozici v proudu. boolean markSupported( ) – zjišťuje zda repozice je podporována. K dispozici je navíc konstruktor protected Reader( Object lock ) pro synchronizaci kritických sekcí daného objektu.

10 PJV05 10 OutputStream Output Stream File OutputStream Filter OutputStream ByteArray OutputStream Buffered OutputStream Object OutputStream Piped OutputStream Data OutputStream PrintStream Digest OutputStream java.security Cipher OutputStream java.crypto DataOutput ObjectOutput Output Stream org.omg.CORBA.portable ObjectStream Constants Appendable java.lang javax.imageio.stream ImageOutput Stream LogStream java.rmi.server zařizuje konverzi do textu Deflater OutputStream Zip OutputStream Jar OutputStream Checked OutputStream GZIP OutputStream Inflater OutputStream java.util. zip jar

11 PJV05 11 Abstraktní třída OutputStream Následující metody jsou public a vyhazují výjimku IOException: void close( ) – uzavře proud a uvolní příslušné zdroje. void flush( ) – vypudí data do nory avšak proud neuzavře abstract void write( int b ) – zapíše obsah nejpravějšího byte do proudu. void write( byte[ ] b ) – zapíše obsah pole do proudu dle jeho délky. void write( byte[ ], int offset, int len ) – zapíše jen část obsahu. Užitečnou konkrétní třídou je PrintStream – např. pro zápis logu. PrintStream ps = new PrintStream( new FileOutputStream("log.txt"), true );

12 PJV05 12 Writer OutputStream Writer Buffered Writer CharArray Writer Piped Writer String Writer File Writer Print Writer Filter Writer

13 PJV05 13 Abstraktní třída Writer Následující metody jsou public a vyhazují výjimku IOException: abstract void close( ) – uzavře proud a uvolní příslušné zdroje. abstract void flush( ) – vypudí data do nory. void write( int c ) – zapíše obsah nejpravějšího znaku do proudu. void write( char[ ] c ) – zapíše obsah pole do proudu dle jeho délky. abstract void write( char[ ], int offset, int len ) – zapíše jen část obsahu. void write( String s ) – zapíše řetěz do pole. void write( String s, int offset, int len ) – zapíše jen část řetězu. Writer append( char c ) – připíše znak. Writer append( CharSequence csq ) – připíše sekvenci znaků. Writer append( CharSequence csq, int start, int end ) – připíše subsekv. K dispozici je navíc konstruktor protected Writer( Object lock ) pro synchronizaci kritických sekcí daného objektu.

14 PJV05 14 Překlad na byty a znaky Dekorátor InputStreamReader či OutputStreamWriter konvertuje bytový proud na znakový resp. naopak volitelně s překladem. Konstruktory: InputStreamReader( InputStream in) InputStreamReader( InputStream in, String dec ) – s překladem OutputStreamWriter( OutputStream out ) OutputStreamWriter( OutputStream out, String enc ) – s překladem Parametry dec a enc – udávají de/kódování – např. US-ASCII, ISO-8859-1, UTF-8, UTF-16, UTF-16LE, UTF-16BE, Cp852, Cp1250 Pro zvýšení efektivity radno používat buffery. Např.: Reader in = new BufferedReader( new InputStreamReader( System.in) ); Writer out = new BufferedWriter( new OutputStreamWriter( System.out) );

15 PJV05 15 Interfejsy DataInput a DataOutput definují metody pro čtení / zápis všech primitivů z / do proudu: boolean readBoolean( ), byte readByte( ), char readChar( ), double readDouble( ),... atd. a ještě: - void readFully( byte[ ] b ) - int readUnsignedByte( ) - int readUnsignedShort( ) - String readUTF( ) void writeBoolean( boolean v ), void writeByte( byte v ), void writeChar( char v ), void writeDouble( double v )... atd. a ještě: - void write( byte[ ] b ) - void writeUTF( String s ) Třídy DataInputStream, DataOutputStream a RandomAccessFile tyto interfejsy implementují a tedy umějí pracovat se všemi primitivy.

16 PJV05 16 Kopírování souboru po bytech Přetížené konstruktory FileInputStream a FileOutputStream určují soubor pomocí File nebo FileDescriptor anebo přímo jménem. FileOutputStream navíc umožňuje připsat data ke konci existujícího souboru pomocí parametru append v konstruktoru. Příklad: try { File ifile = new File("C:\\in"); File ofile = new File("C:\\out"); FileInputStream fis = new FileInputStream( ifile ); FileOutputStream fos = new FileOutputStream( ofile ); int c; while ( ( c = fis.read( ) ) != -1 ) { fos.write(c); } fis.close( ); fos.close( ); } catch ( IOException ex ) { System.err.println( ex ); }

17 PJV05 17 Kopírování textového souboru po řádcích V konstruktorech BufferedReader a BufferedWriter lze nastavit velikost bufru. Metoda readLine( ) nevrací znaky přechodu na novou řádku. Writer umí připisat data ke konci existujícího souboru metodou append. BufferedReader br = null; BufferedWriter bw = null; try { br = new BufferedReader( // decorator new InputStreamReader( // decorator new FileInputStream( "C:\\in.txt" ))); bw = new BufferedWriter( // decorator new OutputStreamWriter( // decorator new FileOutputStream( "C:\\out.txt" ))); String s = null; while ( (s = br.readLine( ) ) != null ) { bw.write( s ); bw.newLine( ); } } catch ( IOException ex ) { System.err.println( ex ); } finally { if ( br != null ) br.close( ); if ( bw != null ) bw.close( ); }

18 PJV05 18 Kopírování textového souboru po řádcích v. 7 Java 7 rozšířila klauzuli try, což umožňuje zjednodušit zápis pro typy AutoCloseable, které se uzavřou automaticky a tudíž finally netřeba - viz předchozí příklad. try ( BufferedReader br = new BufferedReader( // decorator new InputStreamReader( // decorator new FileInputStream( "C:\\in.txt" ))); BufferedWriter bw = new BufferedWriter( // decorator new OutputStreamWriter( // decorator new FileOutputStream( "C:\\out.txt" ))); ) { String s = null; while ( (s = br.readLine( ) ) != null ) { bw.write( s ); bw.newLine( ); } } catch ( IOException ex ) { System.err.println( ex ); }

19 PJV05 19 Filtr textového souboru class TextFilter extends LineNumberReader { String s, stop ; public TextFilter( BufferedReader in, String stop ) { // decorator super( in ); this.stop = stop; } @ Override public String readLine( ) { try { while ( (s=super.readLine( ) ) != null ) { if ( s.length( ) == 0 ) continue; // odstraní prázdné řádky if ( s.startsWith( stop ) ) return null; // podmínka ukončení return s; } catch ( Exception ex ) { ex.printStack( ); } return null; }

20 PJV05 20 Překlad souboru Přetížené konstruktory FileReader a FileWriter určují soubor pomocí File nebo FileDescriptor nebo přímo jménem. Kopírování souboru po znacích s překladem defaultního kódu do UTF8: public static void main( String[ ] args ) throws Exception { FileReader fr = new FileReader( "Test.txt" ); OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter( // decorator new FileOutputStream( "Test.UTF8" ), "UTF8" ); int c; while ( (c = fr.read( ) ) != -1 ) osw.write( c ); fr.close( ); osw.close( ); }

21 PJV05 21 Třída StreamTokenizer Usnadňuje analýzu znakového proudu určením tzv. token – příznaků typu slovo ( identifikátor ), číslo typu double, konec řádky resp. souboru aj. Typy tokenů : TT_WORD, TT_NUMBER, TT_EOL, TT_EOF. Konstruktory : StreamTokenizer( Reader r [, … ] ) Metody: void wordChars( int low, int hi ) - definice znaků tvořící slova void whitespaceChars( int low, int hi ) – definice znaků probělu void resetSyntax( ) – zrušení standardní syntaxe void parseNumbers( ) – pro analýzu čísel StreamTokenizer st = // příklad s méně typickým readerem StreamTokenizer( new CharArrayReader( line.toCharArray( ) ) ); int token; while ( ( token = st.nextToken( ) ) != StreamTokenizer.TT_EOF) { if (token == StreamTokenizer.TT_WORD) { String word = st.sval; … } if (token == StreamTokenizer.TT_NUMBER) { double d= st.nval; … } }

22 PJV05 22 Třída File Objekt typu File představuje soubor resp. adresář – nikoli vlastní data – na lokálním disku. Umožňuje přístup, informace, manipulace a cestu absolutní či relativní k pracovnímu adresáři ( začíná-li lomítkem či nikoli ). Konstruktory jen určují jen jméno, cestu případně i formou URI. Některé důležitější metody: boolean createNewFile( ) - vytvoří nový skutečný soubor pokud neexistuje boolean mkdir( ) - vytvoří skutečný adresář String getAbsolutePath( ) - zjistí absolutní cestu boolean isDirectory( ), boolean isFile( ) - zjistí typ, neexistuje-li pak false String[ ] list( ) - vytvoří seznam souborů a podadresářů v adresáři boolean exists( ) - zjistí existenci boolean canRead( ), boolean canWrite( ) - zjistí možnosti práce void delete( ) - zruší soubor nebo adresář long length( ) - zjistí rozsah souboru boolean renameTo ( File name ) - přejmenuje soubor resp. adresář long lastModified( ) - zjistí čas poslední modifikace

23 PJV05 23 Třída File Vytvoření adresáře a souboru, zápis dat a přejmenování : File dir1 = new File( "C:\\K\\L" ); dir1.mkdirs( ); File file1 = new File( dir, "X.txt" ); file1.createNewFile( ); PrintWriter pw = new PrintWriter( file1 ); pw.println( "blablabla" ); pw.close( ); File dir2 = new File( "C:\\K\\M" ); dir1.renameTo( dir2 ); File file2 = new File( dir2, "X.txt" ); File file3 = new File( dir2, "Y.txt" ); file2.renameTo( file3 );

24 PJV05 24 Rekurzivní výpis adresáře public static void main( String[ ] args ) { dir( null, "C:\\MyDir", 0, String.format( "%80c", ' ' ) ); } static void dir( File dir, String name, int level, String inset ) { File f = ( dir == null ) ? new File( name ) : new File( dir, name ); System.out.println( inset.substring( 0, level ) + name ); if ( f.isFile( ) ) return; for ( String e : f.list( ) ) dir( f, e, level+1, inset ); }

25 PJV05 25 Třída RandomAccessFile Umožňuje libovolný přístup/čtení/zápis/připisování jakoby bytového pole realizovaného na periferním zařízení. Konstruktory mají mody: r, rw – pro čtení i zápis, rws, rwd – pro synchronizovanou aktualizaci bratra. Instanční metody: void close( ) – uzavře soubor long getFilePointer( ) - vrátí pointer void seek( long pos ) - nastaví pointer read( … ), readXXX( … ), readLine – různé způsoby čtení write( … ), writeXXX( … ) - různé způsoby zápisu long length( ) - zjistí rozsah souboru void setLength( long newLength ) - změní rozsah souboru int skipBytes( int n ) - přeskočí FileChannel getChannel( ) – vrátí kanál bratra FileDescriptor getFD( ) – umožňuje připojení a synchronizaci bratra

26 Třída java.util.Formatter Úpravu tisku v PrintStream.printf, Writer.printf a String.format. % [ arg_index$ ] [ flags ] [ width ] [.precision ] conversion conversion: b B h H s S c C - boolean, hashCode, String, char d o x X - celá čísla decimálně, oktalově, hexa, HEXA e E f g G a A - čísla float a double, exponenciálně, hexa t - čas UTC long: ts, tS, tM, tH, td, tm, ty, tD, th, tY... \n \t - nová řádka, tabulátor flags: - - zarovnání vlevo + - uvede se znaménko blank - plus se nahrazuje mezerou 0 - zarovnání nulami zleva, - lokální specifikum ( - uzavření záporných čísel do závorek Příklad: System.out.printf( "%+d %s %8.5f %tY %n", i, "=", x, time ); System.out.printf( " %2x", i ); // výpis hexadecimálně PJV05 26

27 Třída java.util.Scanner separuje řetěz či proud nejprve dle zadaných delimiterů a vzorů ( pattern ). Iterací předává a konvertuje elementy Xxx: Line, BigInteger, BigDecimal a všechny primitivní typy. Respektuje Pattern, Locale, radix. Konstruktory akceptují InputStream, File, String a Readable. Metody: boolean hasNext[Xxx] ( ) Xxx nextXxx ( ) boolean hasNext( Pattern patt ) String next( [Pattern patt] ) String findInLine( Pattern patt ) MatchResult match( ) Pattern delimiter( ) - getter Scanner useDelimiter( Pattern patt ) - setter Scanner useLocale( Locale loc ) - setter Scanner useRadix( int radix ) – setter Příklad: Scanner sc = new Scanner( new File( … ) ); while ( sc.hasNextLine( ) ) { String line=sc.nextLine(); … } PJV05 27

28 PJV05 28 Proudění rourou Konstruktory ( nepřipojené se připojí později metodou connect( ) ): PipedInputStream( PipedOutputStream src ) PipedInputStream( ) – ještě nepřipojený PipedOutputStream( PipedInputStream sink ) PipedOutputStream( ) – ještě nepřipojený Příklad toku náhodných bytů rourou od producenta ke konzumentovi: class Producer extends Thread { OutputStream os; Producer( OutputStream os ) { this.os = os; } @ Override public void run( ) { for ( int i = 0; i < 10; i++ ) try { os.write( (int) ( Math.random( ) * 256 ) ); } catch ( IOException ex ) { } } }

29 PJV05 29 Proudění rourou class Consumer extends Thread { InputStream is; Consumer( InputStream is ) { this.is = is; } @ Override public void run( ) { int i; try { while ( ( i = is.read( ) ) != -1 ) System.out.println( i ); } catch ( IOException ex ) { } } } class TestPipe { public static void main( String[ ] args ) throws Exception { PipedInputStream pi = new PipedInputStream( ); PipedOutputStream po = new PipedOutputStream( pi ); new Producer( po ).start( ); new Consumer( pi ).start( ); } }

30 PJV05 30 Serializace výstupu převádí objekt typu Serializable do bytového proudu, tj. hodnot jeho nestatických atributů ( i zděděných ze všech nadtříd ) - bez ohledu na jejich modifikátory přístupu. Serializovat lze všechna pole. Neserializují se atributy označené static či transient ani třídy ani metody. Rekurzivní probírkou referencí se serializují i všechny referované objekty – tedy i velmi rozsáhlý graf - pokud jeho objekty jsou Serializable. FileOutputStream out = new FileOutputStream( "theTime" ); ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream( out ); // decorator oos.writeObject( "Today" ); oos.writeInt( 123 ); oos.writeObject( new Date( ) ); oos.close( ); // event. oos.flush Další stavy téhož objektu lze zapsat po zavolání oos.reset( ). Serializaci lze využít i pro hluboké klonování skrze ByteArray …streamů.

31 PJV05 31 Deserializace vstupu je obnova objektu ( tj. i celého grafu ) z proudu – jsou-li dostupné žádané třídy ve verzích dle serialVersionUID. FileInputStream in = new FileInputStream( "theTime" ); ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream( in ); String today = ( String ) ois.readObject( ); int a = ois.readInt( ); Date date = ( Date ) ois.readObject( ); Ježto metoda ois.readObject( ) vrací typ Object, je radno přetypovat. Zjistit typ objektu lze metodou getClass( ) či operátorem instanceof. Objektové proudy implementují DataInput resp. DataOutput a tudíž lze proudem přenášet i primitivní hodnoty a UTF. Metody pro byte[ ] resp. char[ ] omezují délky na 1024 resp. 256 !!! Deserializace nevolá žádné inicializátory ani konstruktory. Avšak pro jejich předky z ne-Serializable nadtříd vyvolá bezparametrické konstruktory.

32 PJV05 32 serialVersionUID je konstanta verze Serializable třídy určená výpočtem či přiřazením. Hodnotu serialVersionUID lze zjistit programem jdk1.7\bin\serialver.exe –classpath.... class,... což je hešová hodnota odvozená z některých charakteristik třídy. Při serializaci se vkládá do objektového proudu – viz třída java.io.ObjectStreamConstants. Při deserializaci se porovná s hodnotou třídy na vstupní straně. Při neshodě se vyhodí výjimka. Programátor může na vlastní zodpovědnost přelstít nekompatibilitu tříd tak, že třídě vnutí určitou hodnotu atributu např. takto : private static final long serialVersionUID=333333333333333333333333L;

33 PJV05 33 Ovládání serializace a deserializace Výběr a pořadí lze ovládat připsáním dvou metod do serializovatelné třídy class A implements Serializable { static int i = 3; // static se neserializuje transient int j = 5; // transient se neserializuje double d = 1.41; private void writeObject( ObjectOutputStream oos ) throws IOException { oos.writeInt( i ); // serializuje se oos.defaultWriteObject( ); // serializuje normálně tj. jen d } private void readObject( ObjectInputStream ois ) throws IOException, ClassNotFoundException { i = ois.readInt( ); // deserializuje se ois.defaultReadObject( ); // deserializuje normálně tj. jen d j = -1; // bez přenosu – jen nastavení }

34 PJV05 34 Interfejs java.io.Externalizable Externalizace je serializace dle vlastních představ. Daná třída implementuje interfejs Externalizable, definuje explicitní public konstruktor bez parametrů a dvě metody pro [de]serilizaci objektu. public void writeExternal( ObjectOutput stream ) throws IOException { stream.writeInt( i ); stream.writeObject( "Well done." ); } public void readExternal( ObjectInput stream ) throws IOException, ClassNotFoundException { i = stream.readInt( ); String msg = ( String ) ( stream.readObject( ) ); System.out.println( msg ); } Externalizovaný vstup používá konstruktor, serializovaný nikoli. Externalizace je rychlejší než serializace, neboť JVM neanalyzuje strukturu.