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Professionelle Bücher. Auch für Einsteiger.

Inhaltsverzeichnis
Vorwort
1 Java ist auch eine Sprache
2 Sprachbeschreibung
3 Klassen und Objekte
4 Der Umgang mit Zeichenketten
5 Eigene Klassen schreiben
6 Exceptions
7 Generics<T>
8 Äußere.innere Klassen
9 Besondere Klassen der Java SE
10 Architektur, Design und angewandte Objektorientierung
11 Die Klassenbibliothek
12 Bits und Bytes und Mathematisches
13 Datenstrukturen und Algorithmen
14 Threads und nebenläufige Programmierung
15 Raum und Zeit
16 Dateien, Verzeichnisse und Dateizugriffe
17 Datenströme
18 Die eXtensible Markup Language (XML)
19 Grafische Oberflächen mit Swing
20 Grafikprogrammierung
21 Netzwerkprogrammierung
22 Verteilte Programmierung mit RMI
23 JavaServer Pages und Servlets
24 Datenbankmanagement mit JDBC
25 Reflection und Annotationen
26 Dienstprogramme für die Java-Umgebung
A Die Begleit-DVD
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Java ist auch eine Insel von Christian Ullenboom
Das umfassende Handbuch
Buch: Java ist auch eine Insel

Java ist auch eine Insel
geb., mit DVD
1482 S., 49,90 Euro
Rheinwerk Computing
ISBN 978-3-8362-1506-0
Pfeil 17 Datenströme
  Pfeil 17.1 Stream-Klassen und Reader/Writer am Beispiel von Dateien
    Pfeil 17.1.1 Mit dem FileWriter Texte in Dateien schreiben
    Pfeil 17.1.2 Zeichen mit der Klasse »FileReader« lesen
    Pfeil 17.1.3 Kopieren mit »FileOutputStream« und »FileInputStream«
    Pfeil 17.1.4 Das FileDescriptor-Objekt *
  Pfeil 17.2 Basisklassen für die Ein-/Ausgabe
    Pfeil 17.2.1 Die abstrakten Basisklassen
    Pfeil 17.2.2 Übersicht über Ein-/Ausgabeklassen
    Pfeil 17.2.3 Die abstrakte Basisklasse »OutputStream«
    Pfeil 17.2.4 Die Schnittstellen »Closeable« und »Flushable«
    Pfeil 17.2.5 Ein Datenschlucker *
    Pfeil 17.2.6 Die abstrakte Basisklasse »InputStream«
    Pfeil 17.2.7 Ressourcen aus dem Klassenpfad und aus Jar–Archiven laden
    Pfeil 17.2.8 Ströme mit SequenceInputStream zusammensetzen *
    Pfeil 17.2.9 Die abstrakte Basisklasse »Writer«
    Pfeil 17.2.10 Die Schnittstelle »Appendable« *
    Pfeil 17.2.11 Die abstrakte Basisklasse »Reader«
  Pfeil 17.3 Formatierte Textausgaben
    Pfeil 17.3.1 Die Klassen »PrintWriter« und »PrintStream«
    Pfeil 17.3.2 »System.out«, »System.err« und »System.in«
  Pfeil 17.4 Schreiben und Lesen aus Strings und Byte-Feldern
    Pfeil 17.4.1 Mit dem »StringWriter« ein String-Objekt füllen
    Pfeil 17.4.2 CharArrayWriter
    Pfeil 17.4.3 »StringReader« und »CharArrayReader«
    Pfeil 17.4.4 Mit »ByteArrayOutputStream« in ein Byte-Feld schreiben
    Pfeil 17.4.5 Mit »ByteArrayInputStream« aus einem Byte-Feld lesen
  Pfeil 17.5 Datenströme filtern und verketten
    Pfeil 17.5.1 Streams als Filter verketten (verschalen)
    Pfeil 17.5.2 Gepufferte Ausgaben mit »BufferedWriter«/»BufferedOutputStream«
    Pfeil 17.5.3 Gepufferte Eingaben mit »BufferedReader«/»BufferedInputStream«
    Pfeil 17.5.4 »LineNumberReader« zählt automatisch Zeilen mit *
    Pfeil 17.5.5 Daten mit der Klasse »PushbackReader« zurücklegen *
    Pfeil 17.5.6 DataOutputStream/DataInputStream *
    Pfeil 17.5.7 Basisklassen für Filter *
    Pfeil 17.5.8 Die Basisklasse »FilterWriter« *
    Pfeil 17.5.9 Ein LowerCaseWriter *
    Pfeil 17.5.10 Eingaben mit der Klasse »FilterReader« filtern *
    Pfeil 17.5.11 Anwendungen für »FilterReader« und »FilterWriter« *
  Pfeil 17.6 Vermittler zwischen Byte-Streams und Unicode-Strömen
    Pfeil 17.6.1 Datenkonvertierung durch den »OutputStreamWriter«
    Pfeil 17.6.2 Automatische Konvertierungen mit dem »InputStreamReader«
  Pfeil 17.7 Kommunikation zwischen Threads mit Pipes *
    Pfeil 17.7.1 »PipedOutputStream« und »PipedInputStream«
    Pfeil 17.7.2 »PipedWriter« und »PipedReader«
  Pfeil 17.8 Datenkompression *
    Pfeil 17.8.1 Java-Unterstützung beim Komprimieren
    Pfeil 17.8.2 Datenströme komprimieren
    Pfeil 17.8.3 Zip-Archive
    Pfeil 17.8.4 Jar-Archive
  Pfeil 17.9 Prüfsummen
    Pfeil 17.9.1 Die Schnittstelle Checksum
    Pfeil 17.9.2 Die Klasse »CRC32«
    Pfeil 17.9.3 Die Adler32-Klasse
  Pfeil 17.10 Persistente Objekte und Serialisierung
    Pfeil 17.10.1 Objekte mit der Standard-Serialisierung speichern und lesen
    Pfeil 17.10.2 Zwei einfache Anwendungen der Serialisierung *
    Pfeil 17.10.3 Die Schnittstelle »Serializable«
    Pfeil 17.10.4 Nicht serialisierbare Attribute aussparen
    Pfeil 17.10.5 Das Abspeichern selbst in die Hand nehmen
    Pfeil 17.10.6 Tiefe Objektkopien *
    Pfeil 17.10.7 Versionenverwaltung und die SUID
    Pfeil 17.10.8 Wie die »ArrayList« serialisiert *
    Pfeil 17.10.9 Probleme mit der Serialisierung
  Pfeil 17.11 Alternative Datenaustauschformate
    Pfeil 17.11.1 Serialisieren in XML-Dateien
    Pfeil 17.11.2 XML-Serialisierung von JavaBeans mit JavaBeans Persistence *
    Pfeil 17.11.3 Open-Source Bibliothek XStream *
  Pfeil 17.12 Tokenizer *
    Pfeil 17.12.1 StreamTokenizer
  Pfeil 17.13 Zum Weiterlesen


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17.2 Basisklassen für die Ein-/Ausgabe  Zur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Das ganze java.io Paket ist um drei zentrale Prinzipien aufgebaut:

1. Es gibt abstrakte Basisklassen, die Operationen für Ein-/Ausgabe vorschreiben.
       
2. Die abstrakten Basisklassen gibt es einmal für Unicode-Zeichen und einmal für Bytes.
       
3. Die Implementierungen der abstrakten Basisklassen realisieren entweder die konkrete Ein-/Ausgabe in eine bestimmte Ressource (etwa Datei oder auch Bytefeld) oder sind Filter.
       

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17.2.1 Die abstrakten Basisklassen  Zur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Die konkreten Eingabe-/Ausgabe-Klassen wie FileInputStream, FileOutputStream, FileWriter oder BufferedWriter erweitern abstrakte Oberklassen. Im Allgemeinen können wir vier Kategorien bilden: Klassen zur Ein-/Ausgabe von Bytes (oder Byte-Arrays) und Klassen zur Ein-/Ausgabe von Unicode-Zeichen (Arrays oder Strings).


Tabelle 17.2  Basisklassen für Ein- und Ausgabe

Basisklasse für Bytes (oder Byte-Arrays) Zeichen (oder Zeichen-Arrays)

Eingabe

InputStream

Reader

Ausgabe

OutputStream

Writer


Die Klassen InputStream und OutputStream bilden die Basisklassen für alle byte-orientierten Klassen und dienen somit als Bindeglied bei Methoden, die als Parameter ein Eingabe- und Ausgabe-Objekt verlangen. So ist ein InputStream nicht nur für Dateien denkbar, sondern auch für Daten, die über das Netzwerk kommen. Das Gleiche gilt für Reader und Writer; sie sind die abstrakten Basisklassen zum Lesen und Schreiben von Unicode-Zeichen und Unicode-Zeichenfolgen. Die Basisklassen geben abstrakte read()- oder write()-Methoden vor, die Unterklassen überschreiben, da nur sie wissen, wie etwas tatsächlich gelesen oder geschrieben wird.


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17.2.2 Übersicht über Ein-/Ausgabeklassen  Zur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Während die abstrakten Basisklassen von keiner konkreten Datenquelle lesen oder in keine Ressource schreiben, implementieren die Unterklassen eine ganz bestimmte Strategie für eine Ressource. So weiß zum Beispiel ein FileWriter, wie für Dateien die abstrakte Klasse Writer zu implementieren ist, also wie Unicode-Zeichen in eine Datei geschrieben werden.

Die folgenden Tabellen vermitteln einen Überblick über die wichtigsten Unterklassen von InputStream/OutputStream und Reader/Writer. Die erste Tabelle listet die Eingabeklassen auf – und stellt die byte-orientierten und zeichenorientierten Klassen gegenüber –, und die zweite Tabelle zeigt die wesentlichen Ausgabeklassen.


Tabelle 17.3  Wichtige Eingabeklassen. Die mit † markierten Klassen sind veraltet (deprecated)

Byte-Stream-Klasse für die Eingabe Zeichen-Stream-Klasse für die Eingabe Beschreibung

InputStream

Reader

Abstrakte Klasse für Zeicheneingabe und Byte-Arrays

BufferedInputStream

BufferedReader

Puffert die Eingabe.

LineNumberInputStream†

LineNumberReader

Merkt sich Zeilennummern beim Lesen.

ByteArrayInputStream

CharArrayReader

Liest Zeichen-Arrays oder Byte-Arrays

(keine Entsprechung)

InputStreamReader

Wandelt einen Byte-Stream in einen Zeichen-Stream um. Sie ist das Bindeglied zwischen Byte und Zeichen.

DataInputStream

(keine Entsprechung)

Liest Primitive und auch UTF-8.

FilterInputStream

FilterReader

abstrakte Klasse für gefilterte Eingabe

PushbackInputStream

PushbackReader

Erlaubt, gelesene Zeichen wieder in den Stream zu geben.

PipedInputStream

PipedReader

Liest von einem PipedWriter oder PipedOutputStream.

StringBufferInputStream†

StringReader

Liest aus Strings.

SequenceInputStream

(keine Entsprechung)

Verbindet mehrere InputStream.

TelepathicInputStream

TelepathicWriter

Überträgt Daten mittels Telepathie [Noch in der Entwicklung.]



Tabelle 17.4  Wichtige Ausgabeklassen.

Byte-Stream-Klasse für die Ausgabe Zeichen-Stream-Klasse für die Ausgabe Beschreibung

OutputStream

Writer

abstrakte Klasse für Zeichenausgabe oder Byte-Ausgabe

BufferedOutputStream

BufferedWriter

Ausgabe des Puffers. Nutzt passendes Zeilenendezeichen.

ByteArrayOutputStream

CharArrayWriter

Schreibt in Arrays.

DataOutputStream

(keine Entsprechung)

Schreibt Primitive und auch UTF-8.

(keine Entsprechung)

OutputStreamWriter

Übersetzt Zeichen-Streams in Byte-Streams.

FileOutputStream

FileWriter

Schreibt in eine Datei.

PrintStream

PrintWriter

Konvertiert primitive Datentypen in Strings, und schreibt sie in einen Ausgabestrom.

PipedOutputStream

PipedWriter

Schreibt in eine Pipe.

(keine Entsprechung)

StringWriter

Schreibt in einen String.


Die beiden vorangehenden Tabellen sind segmentiert nach Eingabe- und Ausgabeklassen. Die Klassen lassen sich aber auch anders sortieren, etwa nach der Ressource:


Tabelle 17.5  Ein-/Ausgabeklassen nach Ressourcenzugehörigkeit

Ressource Zeichenorientierte Klasse Byteorientierte Klasse

Datei

FileReader FileWriter

FileInputStream FileOutputStream

Speicher

CharArrayReader CharArrayWriter StringReader StringWriter

ByteArrayInputStream ByteArrayOutputStream – –

Pipe

PipeReader PipeWriter

PipeInputStream PipeOutputStream



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17.2.3 Die abstrakte Basisklasse »OutputStream«  Zur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Der Clou bei allen Datenströmen ist nun, dass spezielle Unterklassen wissen, wie sie genau die vorgeschriebene Funktionalität implementieren. Wenn wir uns den OutputStream anschauen, dann sehen wir auf den ersten Blick, dass hier alle wesentlichen Operationen um das Schreiben versammelt sind. Das heißt, dass ein konkreter Stream, der in Dateien schreibt, nun weiß, wie er Bytes in Dateien schreiben wird. Java ist auf der unteren Ebene mit seiner Plattformunabhängigkeit am Ende, und native Methoden schreiben die Bytes.


abstract class java.io.OutputStream
implements Closeable, Flushable

  • abstract void write( int b ) throws IOException Schreibt ein einzelnes Byte in den Datenstrom.
  • void write( byte[] b ) throws IOException Schreibt die Bytes aus dem Array in den Strom.
  • void write( byte[] b, int off, int len ) throws IOException Schreibt Teile des Byte-Feldes, nämlich len Byte ab der Position off, in den Ausgabestrom.
  • void close() throws IOException Schließt den Datenstrom. Einzige Methode aus Closeable.
  • void flush() throws IOException Schreibt noch im Puffer gehaltene Daten. Einzige Methode aus der Schnittstelle Flushable.

Die IOException ist keine RuntimeException, muss also behandelt werden.

Zwei Eigenschaften lassen sich an den Methoden ablesen: zum einen, dass nur Bytes geschrieben werden, und zum anderen, dass nicht wirklich alle Methoden abstract sind. Nicht alle diese Methoden sind wirklich elementar, müssen also nicht von allen Ausgabeströmen überschrieben werden. Wir entdecken, dass nur write(int) abstrakt ist. Das würde aber bedeuten, dass alle anderen Methoden konkret wären. Gleichzeitig stellt sich die Frage, wie ein OutputStream, der die Eigenschaften für alle erdenklichen Ausgabeströme vorschreibt, denn wissen kann, wie ein spezieller Ausgabestrom etwa geschlossen (close()) wird oder seine gepufferten Bytes schreibt (flush()). Das weiß er natürlich nicht, aber die Entwickler haben sich dazu entschlossen, eine leere Implementierung anzugeben. Der Vorteil besteht darin, dass Programmierer von Unterklassen nicht verpflichtet werden, immer die Methoden zu überschreiben, auch wenn sie sie gar nicht nutzen wollen.

Über konkrete und abstrakte Schreibmethoden *

Es fällt auf, dass es zwar drei Schreibmethoden gibt, aber nur eine davon wirklich abstrakt ist. Das ist trickreich, denn tatsächlich lassen sich die Methoden, die ein Byte-Feld schreiben, auf die Methode abbilden, die ein einzelnes Byte schreibt. Wir werfen einen Blick in den Quellcode der Bibliothek:

public void write(byte[] b) throws IOException {
  write(b, 0, b.length);
}

public void write(byte[] b, int off, int len) throws IOException {
  if (b == null)
    throw new NullPointerException();
  else if ((off < 0) || (off > b.length) || (len < 0) ||
    ((off + len) > b.length) || ((off + len) < 0)) {
    throw new IndexOutOfBoundsException();
  } else if (len == 0)
    return;
  for (int i = 0 ; i < len ; i++)
    write(b[off + i]);
}

An beiden Implementierungen ist zu erkennen, dass sie die Arbeit sehr bequem an andere Methoden verschieben. Doch diese Implementierung ist nicht optimal! Stellen wir uns vor, ein Dateiausgabestrom überschreibt nur die eine abstrakte Methode, die nötig ist. Und nehmen wir weiterhin an, dass unser Programm nun immer ganze Byte-Felder schreibt, etwa eine 5-MB-Datei, die im Speicher steht. Dann werden für jedes Byte im Byte-Array in einer Schleife alle Bytes der Reihe nach an eine vermutlich native Methode übergeben. Wenn es so implementiert wäre, könnten wir die Geschwindigkeit des Mediums überhaupt nicht nutzen, zumal jedes Dateisystem Funktionen bereitstellt, mit denen sich ganze Blöcke übertragen lassen. Glücklicherweise sieht die Implementierung nicht so aus, da wir in dem Modell vergessen haben, dass die Unterklasse zwar die abstrakte Methode implementieren muss, aber immer noch andere Methoden überschreiben kann. Ein späterer Blick auf die Klasse FileOutputStream bestätigt dies.


Hinweis Ruft eine Oberklasse eine abstrakte Methode auf, die in der Unterklasse implementiert wird, ist das ein Entwurfsmuster mit dem Namen Schablonen-Muster oder englisch »template pattern«.



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17.2.4 Die Schnittstellen »Closeable« und »Flushable«  Zur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Closeable wird von allen lesenden und schreibenden Datenstrom-Klassen implementiert, die geschlossen werden können. Das sind alle Reader/Writer- und InputStream/OutputStream-Klassen und weitere Klassen wie Socket.


interface java.io.Closeable
extends AutoClosable

  • void close() throws IOException Schließt den Datenstrom. Einen geschlossenen Strom noch einmal zu schließen, hat keine Konsequenz.

Die Schnittstelle Closeable erweitert java.lang.AutoCloseable, sodass alles, was Closeable implementiert damit vom Typ AutoCloseable ist und als Variable in einem ARM-Block verwendet werden kann.

Flushable findet sich nur bei schreibenden Klassen und ist insbesondere bei denen wichtig, die Daten puffern.


interface java.io.Flushable

  • void flush() throws IOException Schreibt gepufferte Daten in den Strom.

Die Basisklassen Reader und OutputStream implementieren diese Schnittstelle, aber auch Formatter.


Hinweis Jeder InputStream, OutputStream, Reader und Writer implementiert close() und mit dem close() auch den Zwang, eine geprüfte IOException zu behandeln. Bei einem Eingabestrom ist die Exception nahezu wertlos und kann auch tatsächlich ignoriert werden. Bei einem Ausgabestrom ist die Exception schon deutlich wertvoller. Das liegt in der Aufgabe vom close(), die nicht nur darin besteht, die Ressource zu schließen, sondern vorher noch gepufferte Daten zu schreiben. Somit ist ein close() oft ein indirektes write(), und hier es ist es sehr wohl wichtig, zu wissen, ob alle Restdaten korrekt geschrieben wurden. Die Ausnahme sollte auf keinen Fall ignoriert werden und der catch-Block einfach leer bleiben; Logging ist hier das mindeste.



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17.2.5 Ein Datenschlucker *  Zur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Damit wir sehen können, wie alle Unterklassen prinzipiell mit OutputStream umgehen, wollen wir eine Klasse entwerfen, die alle ihre gesendeten Daten verwirft. Die Klasse ist mit dem Unix-Device /dev/null vergleichbar. Die Implementierung ist die einfachste, die sich denken lässt, denn alle write()-Methoden machen nichts:

Listing 17.4  com/tutego/insel/io/stream/NullOutputStream.java

package com.tutego.insel.io.stream;

public final class NullOutputStream extends java.io.OutputStream
{
  @Override public void write( byte[] b ) { /* Empty */ }
  @Override public void write( byte[] b, int off, int len ) { /* Empty */ }
  @Override public void write( int b ) { /* Empty */ }
}

Da close() und flush() ohnehin schon mit einem leeren Block implementiert sind, brauchen wir sie nicht noch einmal zu überschreiben. Aus Effizienzgründen (!) geben wir auch eine Implementierung für die Schreib-Feld-Methoden an.


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17.2.6 Die abstrakte Basisklasse »InputStream«  Zur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Das Gegenstück zu OutputStream ist InputStream; jeder binäre Eingabestrom wird durch die abstrakte Klasse InputStream repräsentiert. Die Konsoleneingabe System.in ist vom Typ InputStream.


abstract class java.io.InputStream
implements Closeable

  • int available() throws IOException Gibt die Anzahl der verfügbaren Zeichen im Datenstrom zurück, die sofort ohne Blockierung gelesen werden können.
  • int read() throws IOException Liest ein Byte als Integer aus dem Datenstrom. Ist das Ende des Datenstroms erreicht, wird –1 übergeben. Die Methode ist überladen, wie die nächsten Signaturen zeigen.
  • int read( byte[] b ) throws IOException Liest mehrere Bytes in ein Feld. Die tatsächliche Länge der gelesenen Bytes wird zurückgegeben und muss nicht b.length() sein.
  • int read( byte[] b, int off, int len ) throws IOException Liest den Datenstrom in ein Byte-Feld, schreibt ihn aber erst an der Stelle off in das Byte-Feld. Zudem begrenzt len die maximale Anzahl der zu lesenden Zeichen.
  • long skip( long n ) throws IOException Überspringt eine Anzahl von Zeichen. Die Rückgabe gibt die tatsächlich gesprungenen Bytes zurück, was nicht mit n identisch sein muss.
  • void close() throws IOException Schließt den Datenstrom. Operation aus der Schnittstelle Closeable.
  • boolean markSupported() Gibt einen Wahrheitswert zurück, ob der Datenstrom das Merken und Zurücksetzen von Positionen gestattet. Diese Markierung ist ein Zeiger, der auf bestimmte Stellen in der Eingabedatei zeigen kann.
  • void mark( int readlimit ) Merkt sich eine Position im Datenstrom.
  • void reset() throws IOException Springt wieder zu der Position zurück, die mit mark() gesetzt wurde.

Auffällig ist, dass bis auf mark() und markSupported() alle Methoden im Fehlerfall eine IOException auslösen.


Hinweis available() liefert die Anzahl Bytes, die ohne Blockierung gelesen werden können (blockieren bedeutet, dass die Methode nicht sofort zurückkehrt, sondern erst wartet, bis neue Daten vorhanden sind). Die Rückgabe von available() sagt nichts darüber aus, wie viele Zeichen der InputStream insgesamt hergibt. Während aber bei FileInputStream die Methode available() üblicherweise doch die Dateilänge liefert, ist dies bei den Netzwerk-Streams im Allgemeinen nicht der Fall.



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17.2.7 Ressourcen aus dem Klassenpfad und aus Jar–Archiven laden  Zur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Um Ressourcen wie Grafiken oder Konfigurationsdateien aus Jar-Archiven zu laden, ist die Methode getResourceAsStream() beziehungsweise getResource() ideal. Beide sind Methoden des Class-Objekts. getResource() gibt ein URL-Objekt für die Ressource zurück. Da oft der Inhalt des Datenstroms interessant ist, liefert getResourceAsStream() einen InputStream. Intern wird aber nichts anderes gemacht, als getResource() aufzurufen und mit openStream() ein Eingabe-Objekt zu holen. Nur getResourceAsStream() fängt eine eventuelle IOException ab und liefert dann die Rückgabe null.

Da der Klassenlader die Ressource findet, entdeckt er alle Dateien, die im Pfad des Klassenladers eingetragen sind. Das gilt auch für Jar-Archive, weil dort vom Klassenlader alles verfügbar ist. Konnte die Quelle nicht aufgelöst werden, liefern die Methoden null. Die Methode getResourceAsStream() liefert auch null, wenn die Sicherheitsrichtlinien das Lesen verbieten.


Beispiel Besorge einen Eingabestrom in1 auf die Datei kullin_fun.txt und einen zweiten Eingabestrom in2 auf die Datei hirse_fun.jpg innerhalb der eigenen Methode init():

class Classi
{
  InputStream in1 = Classi.class.getResourceAsStream( "kullin_fun.txt" );
  void init()
  {
    InputStream in2 = getClass().getResourceAsStream( "hirse_fun.jpg" );
  }
}

Da zum Nutzen der getResourceXXX()-Methoden ein Class-Objekt nötig ist, zeigt das Beispiel zum einen, dass über Classi.class das Class-Objekt zu bekommen ist, und zum anderen, dass in einer Objektmethode ebenfalls die geerbte Object-Methode getClass() ein Class-Objekt liefert.


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17.2.8 Ströme mit SequenceInputStream zusammensetzen *  Zur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Ein SequenceInputStream-Filter hängt mehrere Eingabeströme zu einem großen Eingabestrom zusammen. Nützlich ist dies, wenn wir aus Strömen lesen wollen und es uns egal ist, was für ein Strom es ist, wo er startet und wo er aufhört. Der SequenceInputStream lässt sich erzeugen, indem im Konstruktor zwei InputStream-Objekte mitgegeben werden. Soll aus zwei Dateien ein zusammengesetzter Datenstrom gebildet werden, benutzen wir folgende Programmzeilen:

InputStream s1 = new FileInputStream( "teil1.txt" );
InputStream s2 = new FileInputStream( "teil2.txt" );
InputStream s  = new SequenceInputStream( s1, s2 );

Ein Aufruf irgendeiner read()-Methode liest nun erst Daten aus s1. Liefert s1 keine Daten mehr, kommen die Daten aus s2. Liegen keine Daten mehr an s2, aber wieder an s1, ist es zu spät.

Für drei Ströme kann eine Kette aus zwei SequenceInputStream-Objekten gebaut werden:

InputStream in = new SequenceInputStream( stream1,
  new SequenceInputStream(stream2, stream3) );

Sollen mehr als zwei Ströme miteinander verbunden werden, kann auch eine Enumeration im Konstruktor übergeben werden. Die Enumeration einer Datenstruktur gibt dann die zu kombinierenden Datenströme zurück. Wir haben eine Datenstruktur, die sich hier gut anbietet: Vector (List geht leider nicht, da diese nur einen Iterator, aber keine Enumeration liefert).

Vector<InputStream> v = new Vector<InputStream>();
v.addElement( stream1 );
v.addElement( stream2 );
v.addElement( stream3 );
InputStream seq = new SequenceInputStream( v.elements() );

Wir verstauen alle Eingabeströme in einen Vector und nutzen dann die elements()-Methode für die Aufzählung.


class java.io.SequenceInputStream
extends InputStream

  • SequenceInputStream( InputStream s1, InputStream s2 ) Erzeugt einen SequenceInputStream aus zwei einzelnen InputStream-Objekten. Zuerst werden die Daten aus s1 gelesen und dann aus s2.
  • SequenceInputStream( Enumeration<? extends InputStream> e ) Die Eingabeströme für den SequenceInputStream werden aus der Enumeration mit nextElement() geholt. Ist ein Strom ausgesaugt, wird die close()-Methode aufgerufen und der nächste vorhandene Strom geöffnet.
  • int available() throws IOException Liefert die Anzahl der Zeichen, die gelesen werden können. Die Daten betreffen immer den aktuellen Strom.
  • int read() throws IOException Liefert das Zeichen oder –1, wenn das Ende aller Datenströme erreicht ist.
  • int read( byte[] b, int off, int len ) throws IOException Liest Zeichen in ein Feld und gibt die Anzahl tatsächlich gelesener Zeichen oder –1 zurück.
  • void close() throws IOException Schließt alle Ströme, die vom SequenceInputStream-Objekt eingebunden sind.

Der folgende Programmausschnitt legt mit einem SequenceInputStream den Datenstrom eines ByteArrayInputStream mit einem Datei-Datenstrom zusammen. Es werden anschließend Zeilennummern und Zeileninhalt ausgegeben, wobei sehr schön deutlich wird, dass erst der String und dann die Datei ausgelesen wird. Die Datei muss sich im Pfad befinden, da sie sonst nicht gefunden werden kann:

Listing 17.5  com/tutego/insel/io/stream/SequenceInputStreamDemo.java, main()

String s = "Gezeitenrechnung\nfür\nSchlickrutscher\n";

InputStream bais = new ByteArrayInputStream( s.getBytes() );
InputStream reis = SequenceInputStreamDemo.class.getResourceAsStream( 
                   "/lyrics.txt" );

InputStream      sis = new SequenceInputStream( bais, reis );
LineNumberReader lnr = new LineNumberReader( new InputStreamReader(sis) );

for ( String line; (line = lnr.readLine()) != null; )
  System.out.printf( "%2d:%s%n", lnr.getLineNumber(), line );

Zum Ausgeben der Zeilen nutzt das Programm einen LineNumberReader, der neben der Methode readLine() auch die Methode getLineNumber() anbietet. Um für Unicode-Zeichen einen LineNumberReader aber überhaupt verwenden zu können – und keinen veralteten LineNumberInputStream für Bytes –, konvertiert ein InputStreamReader die byte des SequenceInputStream in char für den Reader; es gibt leider keinen SequenceReader.


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17.2.9 Die abstrakte Basisklasse »Writer«  Zur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Die Basis für alle wichtigen Klassen ist die abstrakte Basisklasse Writer.


abstract class java.io.Writer
implements Appendable, Closeable, Flushable

  • protected Writer( Object lock ) Erzeugt einen Writer-Stream, der sich mit dem übergebenen Synchronisationsobjekt initialisiert. Ist die Referenz null, so gibt es eine NullPointerException.
  • protected Writer() Erzeugt einen Writer-Stream, der sich selbst als Synchronisationsobjekt nutzt. Der Konstruktor ist für die Unterklassen interessant, die kein eigenes Lock-Objekt zuordnen wollen.
  • void write( int c ) throws IOException Schreibt ein einzelnes Zeichen. Von der 32-Bit-Ganzzahl wird der niedrige Teil (16 Bit des int) geschrieben.
  • void write( char[] cbuf ) throws IOException Schreibt ein Feld von Zeichen.
  • abstract void write( char[] cbuf, int off, int len ) throws IOException Schreibt len Zeichen des Felds cbuf ab der Position off.
  • void write( String str ) throws IOException Schreibt einen String.
  • void write( String str, int off, int len ) throws IOException Schreibt len Zeichen der Zeichenkette str ab der Position off.
  • Writer append( char c ) throws IOException Hängt ein Zeichen an. Verhält sich wie write(c), nur liefert es, wie die Schnittstelle Appendable verlangt, ein Appendable zurück. Writer ist ein passendes Appendable.
  • Writer append( CharSequence csq ) throws IOException Hängt eine Zeichenfolge an. Auch aus der Schnittstelle Appendable.
  • abstract void flush() throws IOException Schreibt den internen Puffer. Hängt verschiedene flush()-Aufrufe zu einer Kette zusammen, die sich aus der Abhängigkeit der Objekte ergibt. So werden alle Puffer geschrieben. Aus der Schnittstelle Flushable.
  • abstract void close() throws IOException Schreibt den gepufferten Strom und schließt ihn. Nach dem Schließen durchgeführte write()- oder flush()-Aufrufe bringen eine IOException mit sich. Ein zusätzliches close() löst keine Exception aus. Aus der Schnittstelle Closeable.

Wie die abstrakten Methoden genutzt und überschrieben werden *

Uns fällt auf, dass von den sieben Methoden lediglich flush(), close() und write(char[], int, int) abstrakt sind. Zum einen bedeutet dies, dass konkrete Unterklassen nur diese Methoden implementieren müssen, und zum anderen, dass die übrigen write()-Methoden auf die eine überschriebene Implementierung zurückgreifen. Werfen wir daher einen Blick auf die Nutznießer:

public void write( int c ) throws IOException
{
  synchronized ( lock ) {
    if ( writeBuffer == null )
      writeBuffer = new char[ writeBufferSize ];

    writeBuffer[0] = (char) c;
    write( writeBuffer, 0, 1 );
  }
}

Wird ein Zeichen geschrieben, so wird zunächst einmal nachgesehen, ob schon früher ein temporärer Puffer eingerichtet wurde (ein schöner Trick, denn Speicherbeschaffung ist nicht ganz billig). Wenn nicht, dann erzeugt die Methode zunächst ein Array mit der Größe von 1.024 Zeichen (dies ist die eingestellte Puffer-Größe). Dann schreibt write(int) das Zeichen in den Puffer und ruft die abstrakte Methode auf – die ja in einer Unterklasse implementiert wird. Ist der Parameter ein Feld, so muss lediglich die Größe an die abstrakte Methode übergeben werden. Alle Schreiboperationen sind mit einem lock-Objekt synchronisiert und können sich demnach nicht in die Quere kommen. Die Synchronisation wird entweder durch ein eigenes lock-Objekt durchgeführt, das dann im Konstruktor angegeben werden muss, oder die Klasse verwendet das this-Objekt der Writer-Klasse als Sperrobjekt.


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17.2.10 Die Schnittstelle »Appendable« *  Zur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Alle Writer und auch die Klassen PrintStream, CharBuffer sowie StringBuffer und StringBuilder implementierten die Schnittstelle Appendable, die drei Methoden vorschreibt:


interface java.io.Appendable

  • Appendable append( char c ) Hängt das Zeichen c an das aktuelle Appendable an und liefert das aktuelle Objekt vom Typ Appendable wieder zurück.
  • Appendable append( CharSequence csq ) Hängt die Zeichenfolge an dieses Appendable an und liefert es wieder zurück.
  • Appendable append( CharSequence csq, int start, int end ) Hängt einen Teil der Zeichenfolge an dieses Appendable an und liefert es wieder zurück.

Kovariante Rückgabe in »Writer« von »Appendable«

Die Klasse Writer demonstriert gut einen kovarianten Rückgabetyp, alsodass der Rückgabetyp einer überschriebenen oder implementierten Methode ebenfalls ein Untertyp sein kann. So verfährt auch Writer, der die Schnittstelle Appendable implementiert. Die Methode append() in Writer besitzt nicht einfach den Rückgabetyp Appendable aus der Schnittstelle Appendable, sondern konkretisiert ihn zu Writer, was ein Appendable ist.

public Writer append( char c ) throws IOException
{
  write( c );
  return this;
}

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17.2.11 Die abstrakte Basisklasse »Reader«  topZur vorigen Überschrift

Die abstrakte Klasse Reader dient zum Lesen von Zeichen aus einem zeichengebenden Eingabestrom. Die einzigen Methoden, die Unterklassen implementieren müssen, sind read(char[], int, int) und close(). Dies entspricht dem Vorgehen bei den Writer-Klassen, die auch nur close() und write(char[], int, int) implementieren müssen. Eine abstrakte flush()-Methode, wie sie Writer besitzt, kann Reader nicht haben. Es bleiben demnach für die Reader-Klasse zwei abstrakte Methoden übrig. Die Unterklassen implementieren jedoch auch andere Methoden aus Geschwindigkeitsgründen neu.


abstract class java.io.Reader
implements Readable, Closeable

  • protected Reader() Erzeugt einen neuen Reader, der sich mit sich selbst synchronisiert.
  • protected Reader( Object lock ) Erzeugt einen neuen Reader, der mit dem Objekt lock synchronisiert ist.
  • abstract int read( char[] cbuf, int off, int len ) throws IOException Liest len Zeichen in den Puffer cbuf ab der Stelle off. Wenn len Zeichen nicht vorhanden sind, wartet der Reader. Gibt die Anzahl gelesener Zeichen zurück oder –1, wenn das Ende des Stroms erreicht wurde.
  • int read( CharBuffer target ) throws IOException Liest Zeichen in den CharBuffer. Die Methode schreibt die Schnittstelle Readable vor.
  • int read() throws IOException Die parameterlose Methode liest das nächste Zeichen aus dem Eingabestrom. Die Methode wartet, wenn kein Zeichen im Strom bereitliegt. Der Rückgabewert ist ein int im Bereich 0 bis 65.635 (0x0000–0xFFFF). Warum dann der Rückgabewert aber int und nicht char ist, kann leicht damit erklärt werden, dass die Methode den Rückgabewert –1 (0xFFFFFFFF) kodieren muss, falls keine Daten anliegen.
  • int read( char[] cbuf ) throws IOException Liest Zeichen aus dem Strom und schreibt sie in ein Feld. Die Methode wartet, bis Eingaben anliegen. Der Rückgabewert ist die Anzahl der gelesenen Zeichen oder –1, wenn das Ende des Datenstroms erreicht wurde.
  • abstract void close() throws IOException Schließt den Strom. Folgt anschließend noch ein Aufruf von read(), ready(), mark() oder reset(), lösen diese eine IOException aus. Ein doppelt geschlossener Stream hat keinen weiteren Effekt.

Weitere Methoden

Zu diesen notwendigen Methoden, die bei der Klasse Reader gegeben sind, kommen noch weitere interessante Methode hinzu, die den Status abfragen und Positionen setzen lassen. Die Methode ready() liefert als Rückgabe true, wenn ein read() ohne Blockierung der Eingabe möglich ist. Die Standard-Implementierung der abstrakten Klasse Reader gibt immer false zurück.


Beispiel Zum Lesern aller Zeichen muss so lange der Datenstrom ausgesaugt werden, bis keine Daten mehr verfügbar sind. Der Endetest kann auf zwei Arten geschehen: einmal über ready() und einmal auf den Test der Rückgabe von read(), auf –1. Die erste Variante:

while ( reader.ready()
  System.out.println( reader.read() );

Und die zweite:

for ( int c; (c = reader.read()) != –1;
  System.out.println( (char) c );

Die erste Lösung wirkt aufgeräumter.



abstract class java.io.Reader
implements Readable, Closeable

  • public boolean ready() throws IOException Liefert true, wenn aus dem Stream direkt gelesen werden kann. Das heißt allerdings nicht, dass false immer Blocken bedeutet.

Hinweis InputStream und Reader sind sich zwar sehr ähnlich, aber ein InputStream deklariert keine Methode ready(). Dafür gibt es in InputStream eine Methode available(), die sagt, wie viele Bytes ohne Blockierung gelesen werden können, die es wiederum im Reader nicht gibt.


Sprünge und Markierungen

Mit der Methode mark() lässt sich eine bestimmte Position innerhalb des Eingabestroms markieren. Die Methode sichert dabei die Position. Mit beliebigen reset()-Aufrufen lässt sich diese konkrete Stelle zu einem späteren Zeitpunkt wieder anspringen. mark() besitzt einen Ganzzahl-Parameter, der angibt, wie viele Zeichen gelesen werden dürfen, bevor die Markierung nicht mehr gültig ist. Die Zahl ist wichtig, da sie die interne Größe des Puffers bezeichnet, der für den Strom angelegt werden muss. Nicht jeder Datenstrom unterstützt dieses Hin- und Herspringen. Die Klasse StringReader unterstützt etwa die Markierung einer Position, die Klasse FileReader dagegen nicht. Daher sollte vorher mit markSupported() überprüft werden, ob das Markieren auch unterstützt wird. Wenn der Datenstrom es nicht unterstützt und wir diese Warnung ignorieren, werden wir eine IOException bekommen. Denn Reader implementiert mark() und reset() ganz einfach und muss von uns im Bedarfsfall überschrieben werden:

public void mark( int readAheadLimit ) throws IOException {
  throw new IOException("mark() not supported");
}
public void reset() throws IOException {
  throw new IOException("reset() not supported");
}

Daher gibt markSupported() auch in der Reader-Klasse false zurück.


abstract class java.io.Reader
implements Readable, Closeable

  • long skip( long n ) throws IOException Überspringt n Zeichen. Blockt, bis Zeichen vorhanden sind. Gibt die Anzahl der wirklich übersprungenen Zeichen zurück.
  • boolean markSupported() Der Stream unterstützt die mark()-Operation.
  • void mark( int readAheadLimit ) throws IOException Markiert eine Position im Stream. Der Parameter bestimmt, nach wie vielen Zeichen die Markierung ungültig wird, mit anderen Worten: Er gibt die Puffergröße an.
  • void reset() throws IOException Falls eine Markierung existiert, setzt der Stream an der Markierung an. Wurde die Position vorher nicht gesetzt, dann wird eine IOException mit dem String »Stream not marked« ausgelöst.

Reader implementiert die schon bekannte Schnittstelle Closeable mit der Methode close(). Und so, wie ein Writer die Schnittstelle Appendable implementiert, so implementiert ein Reader die Schnittstelle Readable und damit die Operation int read(CharBuffer target) throws IOException.



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