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Professionelle Bücher. Auch für Einsteiger.

 
Inhaltsverzeichnis
Vorwort
1 Java ist auch eine Sprache
2 Imperative Sprachkonzepte
3 Klassen und Objekte
4 Der Umgang mit Zeichenketten
5 Eigene Klassen schreiben
6 Objektorientierte Beziehungsfragen
7 Ausnahmen müssen sein
8 Äußere.innere Klassen
9 Besondere Typen der Java SE
10 Generics<T>
11 Lambda-Ausdrücke und funktionale Programmierung
12 Architektur, Design und angewandte Objektorientierung
13 Komponenten, JavaBeans und Module
14 Die Klassenbibliothek
15 Einführung in die nebenläufige Programmierung
16 Einführung in Datenstrukturen und Algorithmen
17 Einführung in grafische Oberflächen
18 Einführung in Dateien und Datenströme
19 Einführung ins Datenbankmanagement mit JDBC
20 Einführung in <XML>
21 Testen mit JUnit
22 Bits und Bytes und Mathematisches
23 Die Werkzeuge des JDK
A Java SE-Paketübersicht
Stichwortverzeichnis


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Java ist auch eine Insel von Christian Ullenboom

Einführung, Ausbildung, Praxis
Buch: Java ist auch eine Insel


Java ist auch eine Insel

Pfeil 18 Einführung in Dateien und Datenströme
Pfeil 18.1 API für Dateien, Verzeichnisse und Verzeichnissysteme
Pfeil 18.1.1 java.io-Paket mit File-Klasse
Pfeil 18.1.2 NIO.2 und java.nio-Paket
Pfeil 18.2 Datei und Verzeichnis
Pfeil 18.2.1 FileSystem und Path
Pfeil 18.2.2 Die Utility-Klasse Files
Pfeil 18.2.3 Dateien kopieren und verschieben
Pfeil 18.2.4 Neue Dateien, Verzeichnisse, symbolische Verknüpfungen anlegen und löschen
Pfeil 18.3 Dateien mit wahlfreiem Zugriff
Pfeil 18.3.1 Ein RandomAccessFile zum Lesen und Schreiben öffnen
Pfeil 18.3.2 Aus dem RandomAccessFile lesen
Pfeil 18.3.3 Schreiben mit RandomAccessFile
Pfeil 18.3.4 Die Länge des RandomAccessFile
Pfeil 18.3.5 Hin und her in der Datei
Pfeil 18.4 Stream-Klassen für Bytes und Zeichen
Pfeil 18.4.1 Lesen aus Dateien und Schreiben in Dateien
Pfeil 18.4.2 Byteorientierte Datenströme über Files beziehen
Pfeil 18.4.3 Zeichenorientierte Datenströme über Files beziehen
Pfeil 18.4.4 Funktion von OpenOption bei den Files.newXXX(…)-Methoden
Pfeil 18.4.5 Ressourcen aus dem Klassenpfad und aus JAR-Archiven laden
Pfeil 18.4.6 Die Schnittstellen Closeable, AutoCloseable und Flushable
Pfeil 18.5 Basisklassen für die Ein-/Ausgabe
Pfeil 18.5.1 Die abstrakten Basisklassen
Pfeil 18.5.2 Übersicht über Ein-/Ausgabeklassen
Pfeil 18.5.3 Die abstrakte Basisklasse OutputStream
Pfeil 18.5.4 Die abstrakte Basisklasse InputStream
Pfeil 18.5.5 Die abstrakte Basisklasse Writer
Pfeil 18.5.6 Die abstrakte Basisklasse Reader
Pfeil 18.6 Datenströme filtern und verketten
Pfeil 18.6.1 Streams als Filter verketten (verschachteln)
Pfeil 18.6.2 Gepufferte Ausgaben mit BufferedWriter und BufferedOutputStream
Pfeil 18.6.3 Gepufferte Eingaben mit BufferedReader/BufferedInputStream
Pfeil 18.7 Vermittler zwischen Byte-Streams und Unicode-Strömen
Pfeil 18.7.1 Datenkonvertierung durch den OutputStreamWriter
Pfeil 18.7.2 Automatische Konvertierungen mit dem InputStreamReader
Pfeil 18.8 Zum Weiterlesen
 

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18.6Datenströme filtern und verketten Zur vorigen ÜberschriftZur nächsten Überschrift

So wie im alltäglichen Leben Filter beim Kaffee oder bei Fotoapparaten eine große Rolle spielen, so sind sie auch bei Datenströmen zu finden. Immer dann, wenn Daten von einer Quelle gelesen oder in eine Senke geschrieben werden, können Filter die Daten auf dem Weg verändern. Die Java-Bibliothek sieht eine ganze Reihe von Filtern vor, die sich zwischen die Kommunikation schalten können:

Eingabe

Ausgabe

Anwendung

BufferedInputStream

BufferedOutputStream

Daten puffern

BufferedReader

BufferedWriter

CheckedInputStream

CheckedOutputStream

Checksumme berechnen

DataInputStream

DataOutputStream

primitive Datentypen aus dem Strom holen und in den Strom schreiben

DigestInputStream

DigestOutputStream

Digest (Checksumme) mitberechnen

InflaterInputStream

DeflaterOutputStream

Kompression von Daten

LineNumberInputStream

Mitzählen von Zeilen

LineNumberReader

PushbackInputStream

Daten in den Lesestrom zurücklegen

PushbackReader

CipherInputStream

CipherOutputStream

Daten verschlüsseln und entschlüsseln

Tabelle 18.8Filter zwischen Ein- und Ausgabe

Der CipherOutputStream stammt aus dem Paket javax.crypto, manche Typen sind aus java.util.zip, DigestInputStream/DigestOutputStream sind aus dem Paket java.security, und alle anderen stammen aus java.io.

 

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18.6.1Streams als Filter verketten (verschachteln) Zur vorigen ÜberschriftZur nächsten Überschrift

Die Funktionalität der bisher vorgestellten Ein-/Ausgabeklassen reicht für den Alltag zwar aus, doch sind Ergänzungen gefordert, die die Fähigkeiten der Klassen erweitern; so zum Beispiel beim Puffern. Da die Programmlogik zur Pufferung mit Daten unabhängig von der Quelle ist, aus der die Daten stammen, findet sich die Pufferung in einer gesonderten Klasse. Java implementiert hier ein bekanntes Muster, das sich Dekorator nennt.

[zB]Beispiel

Das Modell für diese Verkettung ist immer gleich, am Beispiel fiktiver Writer-Klassen:

Writer w1 = new XXXWriter( wasauchimmer );

Writer w2 = new YYYWriter( w1 );

Writer w3 = new ZZZWriter( w2 );

Oder anders geschrieben:

Writer w = new ZZZWriter( new YYYWriter( new XXXWriter( wasauchimmer ) ) );

Da wir das Schließen nicht vergessen dürfen, setzen wir in der Regel die Kette in einen try-mit-Ressourcen-Block:

try ( Writer w1 = new XXXWriter( wasauchimmer );

Writer w2 = new YYYWriter( w1 );

Writer w3 = new ZZZWriter( w2 ) ) { … }

Der try-Block schließt w3 zuerst, dann w2 und w1. Dass in der Regel ein w3.close() ein w2.close() involviert und w2 dann noch einmal vom try mit Ressourcen geschlossen wird, ist in der Regel in Ordnung, da mehrfaches Schließen nicht falsch ist. Es gibt aber Ressourcen, die nur einmal geschlossen werden können, weil sie sonst Ausnahmen werfen – diese lassen sich dann verkettet nicht mit try mit Ressourcen verwalten.

Schauen wir uns die Klassen im Paket java.io genau an, die andere Ströme im Konstruktor entgegennehmen:

  • BufferedWriter, PrintWriter, FilterWriter nehmen Writer.

  • BufferedReader, FilterReader, LineNumberReader, PushbackReader, StreamTokenizer nehmen Reader.

  • BufferedOutputStream, DataOutputStream, FilterOutputStream, ObjectOutputStream,

    OutputStreamWriter, PrintStream, PrintWriter nehmen OutputStream.

  • BufferedInputStream, DataInputStream, FilterInputStream, InputStreamReader,

    ObjectInputStream, PushbackInputStream nehmen InputStream.

Beispiel zum BufferedInputStream mit Datei-Reader und einigen anderen Klassen

Mit Files.newInputStream(…) bekommen wir einen InputStream, der aus Dateien liest. Wir wollen jedoch Zugriffe immer puffern, denn Dateizugriffe sind sonst etwas langsam. Anstatt also Byte für Byte aus der Datei zu lesen, soll erst einmal ein Bündel von Daten in einen Puffer gelesen werden, und Lesezugriffe sollen dann aus diesem Puffer heraus erfolgen. Der Konstruktor von BufferedInputStream nimmt jeden beliebigen InputStream entgegen, denn der Pufferung ist es egal, ob die Daten aus einer Datei, Datenbank oder vom Netzwerk gelesen werden. Das Prinzip ist also immer, dass der Filter einen anderen Strom annimmt, an den er die Daten weitergibt oder von dem er sie holt. In unserem Fall: Der BufferedInputStream wird also beim ersten Lesen an die Datei gehen und seinen Puffer füllen. Jeder Lesezugriff vom Programm geht an den BufferedInputStream und nicht an den Stream der Datei. Beim BufferedInputStream wollen wir aber nicht aufhören. Wir ummanteln diesen InputStream mit einem DigestInputStream, um beim Einlesen eine Checksumme berechnen zu können; damit lässt sich feststellen, ob die Datei verändert wurde. Danach übergeben wir den DigestInputStream an einen InputStreamReader, der den Byte-Strom in einen Zeichenstrom konvertiert. Diesen Reader übergeben wir Scanner, damit wir zeilenweise die Datei ausgeben können:

Listing 18.16com/tutego/insel/io/writer/ChainedReader.java, main()

try ( InputStream fis = Files.newInputStream( Paths.get( "lyrics.txt" ) );

InputStream bis = new BufferedInputStream( fis );

DigestInputStream dis = new DigestInputStream( bis,

MessageDigest.getInstance( "SHA-256" ) );

Reader isr = new InputStreamReader( dis,

StandardCharsets.ISO_8859_1 );

Scanner scanner = new Scanner( isr ) ) {

while ( scanner.hasNextLine() )

System.out.println( scanner.nextLine() );

System.out.printf( "%X", new BigInteger( 1, dis.getMessageDigest().digest() ) );

}

catch ( IOException e ) {

System.err.println( "Konnte Datei nicht einlesen!" );

e.printStackTrace();

}

catch ( NoSuchAlgorithmException e ) {

System.err.println( "SHA-256 ist unbekannt!" );

}
 

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18.6.2Gepufferte Ausgaben mit BufferedWriter und BufferedOutputStream Zur vorigen ÜberschriftZur nächsten Überschrift

Die Klassen BufferedWriter und BufferedOutputStream haben die Aufgabe, die mittels write(…) in den Ausgabestrom geleiteten Ausgaben zu puffern. Dies ist immer dann nützlich, wenn viele Schreiboperationen erfolgen, denn das Puffern macht insbesondere Dateioperationen wesentlich schneller, da so mehrere Schreiboperationen zu einer zusammengefasst werden. Um die Funktionalität eines Puffers zu erhalten, besitzen die Klassen einen internen Puffer, in dem die Ausgaben von write(…) zwischengespeichert werden. Standardmäßig fasst der Puffer 8.192 Symbole. Er kann aber über einen parametrisierten Konstruktor auf einen anderen Wert gesetzt werden. Erst wenn der Puffer voll ist oder die Methoden flush() oder close() aufgerufen werden, werden die gepufferten Ausgaben geschrieben. Durch die Verringerung der Anzahl tatsächlicher write(…)-Aufrufe an das externe Gerät erhöht sich die Geschwindigkeit der Anwendung im Allgemeinen deutlich.

BufferedWriter ist ein Writer und dekoriert einen anderen Writer.

Abbildung 18.5BufferedWriter ist ein Writer und dekoriert einen anderen Writer.

Um einen BufferedWriter/BufferedOutputStream anzulegen, gibt es zwei Konstruktoren, denen ein bereits existierender Writer/OutputStream übergeben wird. An diesen Writer/OutputStream wird dann der Filter seinerseits die Ausgaben weiterleiten, insbesondere nach einem Aufruf von flush(), close() oder einem internen Überlauf.

class java.io.BufferedWriter class java.io.BufferedOutputStream

extends Writer extends FilterOutputStream
  • BufferedWriter(Writer out)

  • BufferedOutputStream(OutputStream out)

    Erzeugt einen puffernden Ausgabestrom mit einer Puffergröße von 8.192 Symbolen.

  • BufferedWriter(Writer out, int sz)

  • BufferedOutputStream(OutputStream out, int size)

    Erzeugt einen puffernden Ausgabestrom mit einer vorgegebenen Puffergröße. Ist sie nicht echt größer 0, gibt es eine IllegalArgumentException.

Alle write(…)- und append(…)-Methoden sind so implementiert, dass die Daten erst im Puffer landen. Wenn der Puffer voll ist – oder flush() aufgerufen wird –, werden sie an den im Konstruktor übergebenen Writer durchgespült.

Zusätzlich bietet die Klasse BufferedWriter die Methode newLine(), die in der Ausgabe eine neue Zeile beginnt. Das Zeichen für den Zeilenwechsel wird aus der Systemeigenschaft line.separator genommen. Da sie intern mit der write(…)-Methode arbeitet, kann sie eine IOException auslösen.

[»]Hinweis

Ein über Files bezogener Reader/Writer ist automatisch gepuffert; das drückt auch schon der Methodenname aus: Files.newBufferedReader(…) und Files.newBufferedWriter(…). Die Ströme noch einmal zu ummanteln ist unnötig.

 

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18.6.3Gepufferte Eingaben mit BufferedReader/BufferedInputStream Zur vorigen ÜberschriftZur nächsten Überschrift

Die Klassen BufferedReader und BufferedInputStream puffern Eingaben. Die Daten werden also zuerst in einen Zwischenspeicher geladen, was insbesondere bei Dateien zu weniger Zugriffen auf den Datenträger führt und so die Geschwindigkeit der Anwendung erhöht. Neben der Eigenschaft, dass BufferedReader als Filter eingesetzt wird, bietet er noch zwei Extramethoden zum komfortablen Lesen von Eingaben.

Die Klassen BufferedReader und BufferedInputStream besitzen je zwei Konstruktoren. Bei einem lässt sich die Größe des internen Puffers angeben. Die Puffergröße beträgt wie beim BufferedWriter/BufferedOutputStream standardmäßig 8.192 Einträge.

class java.io.BufferedReader class java.io.BufferedInputStream

extends Reader extends FilterInputStream
  • BufferedReader(Reader in)

  • BufferedInputStream(InputStream in)

    Erzeugt einen puffernden Zeichenstrom mit einer Puffergröße von 8.192.

  • BufferedReader( Reader in, int sz )

  • BufferedInputStream(InputStream in, int size)

    Erzeugt einen puffernden Zeichenstrom mit der gewünschten Puffergröße.

Da ein BufferedReader Markierungen und Sprünge erlaubt, werden die entsprechenden Methoden von Reader überschrieben.

[»]Hinweis

Insbesondere beim externen Hintergrundspeichern ergibt eine Pufferung Sinn. So sollten zum Beispiel die dateiorientierten Klassen immer gepuffert werden, insbesondere, wenn einzelne Bytes/Zeichen gelesen oder geschrieben werden.

Ohne Pufferung

In der Regel schneller mit Pufferung

new FileInputStream(f)

new FileOutputStream(f)

new BufferedInputStream(new FileInputStream(f))

new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(f))

Zeilen lesen mit BufferedReader und readLine()/stream()

Die Klasse BufferedReader stellt die Methode readLine() zur Verfügung, die eine komplette Textzeile liest und als String an den Aufrufer zurückgibt; BufferedOutputStream als byteorientierte Klasse bietet die Methode nicht an. Mit dieser Methode lässt sich jeder Datenstrom komplett Zeile für Zeile ablaufen. Eine weitere Methode ist neu seit Java 8: lines(). Sie liefert keinen String, sondern einen Stream von String-Objekten. Für ein Beispiel siehe auch Abschnitt 18.4.3, »Zeichenorientierte Datenströme über Files beziehen«.

class java.io.BufferedReader

extends Reader
  • String readLine() throws IOException

    Liest eine Zeile bis zum Zeilenende und gibt den String ohne die Endezeichen zurück. Die Rückgabe ist null, wenn der Stream am Ende ist.

  • Stream<String> lines()

    Liefert einen Stream von Strings. Im Fehlerfall wird keine geprüfte Ausnahme ausgelöst, sondern eine ungeprüfte Ausnahme vom Typ UncheckedIOException. Neu in Java 8.

 


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