Dateien, Streams. INE2 M. Thaler, Office TG ZHAW, M. Thaler, K. Rege, G. Burkert, E.

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1 Dateien, Streams INE2 M. Thaler, Office TG

2 Um was gehtes? Informationsaustausch Programme tauschen Information mit Umgebung über - Kommandozeilen Argumente - Kanäle bzw. Datenströme(Streams) Input: z.b. Tastatur, Maus Ouput: z.b. Bildschirm Programm Neu für Input und Output: Dateien bzw. Files Dateien geordnete Folge von Bytes Input und Output meist auf nicht flüchtigen Medien gespeichert(disk, Stick, etc.) 2

3 Lernziele Sie können die Funktion der Klasse File erklären den Unterschiedvon File Streams und Stream Reader/Writer erklären Stream Reader/Writer in AnwendungenzumLesenbzw. Schreiben von Daten einsetzen erklären um was es bei der Seriealisierung von Objekten geht ObjektemitHilfevon Serialisierungin Dateienspeichernund wieder einlesen HTML Dokument von Servern aus Java lesen 3

4 Inhalt Die Klasse File Datenstrom Modell Reader / Writer Klassen Byte- und Zeichenströme Text-Ströme Serialisierung von Objekten Remote Lesen von HTML Dokumenten Zusammenfassung 4

5 Einleitung Dateizugriff random access - direkter, wahlfreier Zugriff auf Daten - wird nur in speziellen Fällen benötigt - z.b. Datenbanken, etc. sequentiell - Datenzugriff Byte um Byte = Stream - häufigste Art des Datenzugriffs - z.b. Files auf Disk, Netzwerketc. Beschränken uns auf sequentiellen Zugriff 5

6 SequentiellerZugriff Daten in Java und modernen BS blockweise gelesen, auch wenn Byte-Zugriff für Anwender transparent Vorteile Anwendung werden wegen Zugriffen weniger blockiert effizienter Zugriff auf grössere Einheiten(z.B Bytes) Nachteile wenn1 Byte benötigt einblock gelesen lesen des ersten Bytes dauert länger Daten verzögert geschrieben inkonsistenter Zustand 6

7 Hinweis: Exceptions File Operationen i.d.r. Exception werfen i.d.r. Exceptions müssen abgefangen und behandelt werden siehe Dokumentation der jeweiligen Methoden Achtung ausgründenderlesbarkeit/ Übersichtlichkeitin den folgenden Beispielen keine Fehlerbehandlung 7

8 Übersicht Java unterscheidet Medien(Träger), Ströme, Leser/Schreiber, Filter Klassen für Medien File, URLConnection Ströme InputStream, FileInputStream OutputStream, FileOutputStream Leser Reader, InputStreamReader, FileReader Schreiber Writer, OutputStreamWriter, FileWriter Filter BufferedReader, PrintWriter 8

9 Klasse: File Klasse File MethodenzurBearbeitungderEigenschaftenvon Files und Verzeichnissen(nicht des Inhalts) Instanzierung eines File Objekts File myfile = New File(String pathname); pathname: relativ oder absolut(windows: \ \\) Methoden (Auswahl) 9 boolean exists(); // vorhanden? boolean isfile(); // ein File? boolean isdirectory(); // ein Verzeichnis? boolean canread(); // lesen erlaubt? boolean canwrite(); // schreiben erlaubt? String getname(); // -> Dateiname String getpath(); // -> relativer Pfad String getabsolutepath(); // -> absoluter Pfad

10 ... Klasse: File Methoden Verzeichnisdurchsuche Dateiumbenennung Beispiel String[] list(); // -> Liste aller Dateien boolean renameto(file dst); // -> neuer Name boolean delete(); // entfernt Datei 10 String directory = "c:\\windows\\"; File dir = new File(directory); String[] dirnames = dir.list(); for (int i = 0; i < dirnames.length; i++) { String fn = directory + dirnames[i]; File f = new File(fn); if (f.isdirectory()) fn = fn + " dir"; System.out.println(fn); }

11 Modell: Datenstrom Java IO-Klassen modellieren Datenströme definiert in Package java.io Operationen gepuffert Block-I/O abstrakteoberklassen - InputStream/ OutputStream - allgemeine Ströme beliebiger Daten - Byte-Stream InputStream OutputStream allgemein FileInputStream FileOutpuStream Datei 11

12 FileInputStream/ FileOutputStream Dateien öffnen Konstruktoren FileInputStream fs = new FileInputStream(File file); FileInputStream fs = new FileInputStream(String filename); FileOutputStream fs = new FileOuputStream(File file); FileOuputStream fs = new FileOuputStream(String filename); Datei schliessen close(); Datei-Zugriff Verschiedene read()/write() Methoden - lesen/ schreibenvon Bytes - eher selten verwendet Verwendung vor allem bei Binärdateien 12

13 Reader/Writer Klassen Datenzugriff über Reader / Writer InputStream FileInputStream OutputStream FileOutputStream Byte-Stream Reader InputStreamReader FileReader BufferedReader Writer OutputStreamWriter FileWriter PrintWriter Zeichen-Stream 13

14 Byte-und Zeichenströme Byte-Stream Klassen lesenbytes Zeichen-Stream Klassen lesenzeichen Ältere Programmiersprachen 1 char = 1 Byte 7-Bit ASCII bzw. 8-Bit ISO (Latin-1) Java: intern immer 16-Bit Unicode Internet-Sprache 8-Bit ISO Subset von Unicode - oberesbyte = 0 14

15 ... Byte-und Zeichenströme UTF-8 Code variable AnzahlBytes: 1-3 Bytes viele Texte oft nur Latin-1 Zeichen 16-Bit Unicode Platverschwendung kompakt für Latin-1 Vorteile alle Unicode Zeichen können dargestellt werden ASCII Datein problemlos lesen/schreiben häufig benutzte Latin-1 Zeichen 1 Byte Code selten benutzte Zeichen bis 3 Bytes Problem Stream-Umwandlung nicht mehr ganz einfach Reader/Writer lösenproblem 15

16 InputStreamReader/ OutputStreamWriter Umwandlung Reader: Byte-Ströme Zeichen-Ströme Writer: Zeichen-Ströme Byte-Ströme Codierung für Umwandlung wählbar Default: lokale Codierung(ISO ) Konstruktor verlangt(file-)inputstream/ OutputStream Ermöglicht Zugriff auf andere Medien z.b. Tastatur, Bildschirm, Internet (Webseiten) etc. 16

17 Beispiel Lesen über Streams String filename = "test.txt"; int zeichen; FileInputStream stream = new FileInputStream(fileName); InputStreamReader infile = new InputStreamReader(stream); while ((zeichen = infile.read())!= -1) {... } infile.close(); stream.close(); Zeichenkodierung Konstruktoren infile = new InputStreamReader(stream, "US-ASCII"); infile = new InputStreamReader(stream, "ISO "); infile = new InputStreamReader(stream, "UTF-8"); 17

18 Reader Reader Lesen von Zeichenströmen InputStreamReader - liest Bytes von InputStream - wandelt Bytes Zeichen FileReader - liest Zeichen-Strom von File BufferedReader - gepuffert - ermöglicht zeilenweises Lesen Reader InputStreamReader BufferedReader FileReader 18

19 Writer Writer Schreiben von Zeichenströmen OutputStreamReader - wandelt Zeichen Bytes - schreibt Bytes in OutputStream FileWriter - schreibt Zeichen-Strom in File PrintWriter - gepuffert - ermöglicht zeilenweises Schreiben PrintWriter Writer OutputStreamReader FileWriter 19

20 FileReader "Convenience" Klasse kein Stream notwendig direkt über File bzw. Filename öffnen Unterklasse von InputStreamReader Konstruktoren FileReader(File file); FileReader(String filename); zeichenweiselesen schliessen mit close() int zeichen; FileReader infile = FileReader("C:\\test.txt"); while ((zeichen = infile.read())!= -1) {... } infile.close(); 20

21 FileWriter "Convenience" Klasse kein Stream notwendig direkt über File bzw. Filename öffnen Unterklasse von InputStreamWriter Konstruktoren FileWriter(File file); FileWriter(String filename); FileWriter(String filename, boolean append); zeichenweiseschreiben Daten auf Disk schreiben flush() schliessen mit close() 21

22 Text-Ströme Text Dateien häufigste Art von Dateien Texte haben Zeilenstruktur - mühsam zu handhaben Lösung - Reader / Writer arbeitenmitzeilen Klassen BufferedReader / PrintWriter lesen bzw. schreiben gepuffert zeilenweise Zeilenumbruch transparent gehandhabt 22

23 BufferedReader Liest Zeichen gepuffert aus Textdateien oder anderen Medien einzelne Zeichen oder ganze Zeilen Methoden BufferedReader(Reader reader); // Reader erstellen BufferedReader(Reader reader, int size); // dito mit Buffergrösse int read(); // Zeichen lesen String readline(); // Zeile lesen void close(); // Reader schliessen 23

24 ... BufferedReader Beispiel String filename = "C:\\test.txt"; String line; BufferedReader infile = new BufferedReader(new FileReader(fileName)); while((line = infile.readline())!= null) { // do something... } infile.close(); 24

25 PrintWriter Schreibt Zeichen gepuffert in Textdateien oder anderen Medien einzelne Zeichen oder ganze Zeilen Methoden PrintWriter(Writer writer); // Writer erstellen PrintWriter(OutputStream stream); // dito aber mit output stream void print(string s); // String schreiben void println(string s); // String + '\n' schreiben void flush(); // Daten auf Disk schreiben void close(); // Writer schliessen Beispiel 25 outfile = new PrintWriter(new FileWriter("testout.txt"), true); outfile.println("hello World"); outfile.close();

26 Serialisierungvon Objekten Zustand einer Java Anwendung sichern Java speichert Zustand in Objekten Objekte persistent speichern serialization bzw. deserialization Objekte können in Byte- oder XML-Strom gewandelt werden und in Datei gespeichert werden serialization gespeicherter Byte-Strom (XML-Strom) kann eingelesen werden und als identisches Objekt erzeugt werden deserialization Attribute des Objektes werden in Byte-Strom verpackt(serialisiert) Attribut mit Referenz auf Objekt: auch dieses Objekt serialisiert 26

27 ... Serialisierungvon Objekten Serialisierung persistente Speicherung des "Zustandes" Austausch von Objekten zwischen Anwendungen - lokal, auch übers Netzwerk Klasse / Methode ObjectOutputStream - Methode: writeobject(object obj) ObjectInputStream - Methode: Object readobject() Objekt serialisierbar falls Klasse das Interface Serializable implementiert keine Methoden notwendig gibt nur an ob serialisierbar 27

28 Beispiel Schreiben des Objekts personen (Klasse Personen) FileOutputStream ostream = new FileOutputStream("myobject.data"); ObjectOutputStream objout = new ObjectOutputStream (ostream); objout.writeobject(personen); ostream.close(); Lesen FileInputStream istream = new FileInputStream("myobject.data"); ObjectInputStream objin = new ObjectInputStream (istream); Personen personen = (Personen) objin.readobject(); istream.close(); 28

29 Remote Lesenvon HTML Dokumenten Lesen von Dateien über das Internet analog zu lokalen Dateien Klassen benötigen java.net.* Klasse URL Konstruktor URL(String urlstring); Beispiel URL url = URL(" Klasse URLConnection URLConnection link; link = url.openconnection(); InputStream istream = link.getinputstream(); 29

30 Beispiel: ZHAW Home-Page lesen import java.net.*; InputStream istream = null; InputStreamReader istreamrdr = null; BufferedReader inreader = null;... URL url = new URL(" URLConnection link = url.openconnection(); istream = link.getinputstream(); istreamrdr = new InputStreamReader(iStream); inreader = new BufferedReader(iStreamRdr); String line; while ((line = inrdr.readline())!= null) System.out.println(line);... inrdr.close(); istreamrdr.close(); inreader.close(); }... } Hinweis: sämtlicher Code für das Exception-Handling wurde weggelassen(siehe dazu den Beispiel Code) 30

31 Zusammenfassung Java unterscheidet Medien(Träger), Ströme, Leser/Schreiber, Filter Klassen für Medien File, URLConnection Ströme InputStream, FileInputStream OutputStream, FileOutputStream Leser Reader, InputStreamReader, FileReader Schreiber Writer, OutputStraemWriter, FileWriter Filter BufferedReader, PrintWriter 31