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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
Stichwort
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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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17.3 Formatierte Textausgaben  Zur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Um mit einem Writer oder OutputStream komfortable Zeichenfolgen – zum Beispiel String-Repräsentationen primitiver Datentypen – zu erzeugen, ist eine Menge Schreibaufwand nötig, da ein einfacher Writer nur Zeichen bzw. Strings und ein simpler OutputStream sogar nur Bytes oder Byte-Folgen schreibt. Dieser Abschnitt stellt die beiden Klassen PrintWriter und PrintStream vor, die das Erzeugen textueller Ausgaben vereinfachen und das Ergebnis in einen Zielstrom oder in eine Datei schreiben.


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17.3.1 Die Klassen »PrintWriter« und »PrintStream«  Zur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Schon in den ersten Programmen haben wir ein PrintStream-Objekt verwendet – doch vermutlich, ohne es zu wissen. Es steckte im out-Attribut der Klasse System. Typisch für PrintStream und PrintWriter sind die vielen überladenen Methoden namens print(), println(), printf() und format(), die unterschiedliche Datentypen annehmen und eine String-Repräsentation erzeugen. Anders als viele Strom-Klassen erzeugen die Klassen bei Schreibproblemen keine IOException, sondern setzen intern ein Flag, das durch die Methode check-Error() nach außen kommt.


Beispiel Schreibe eine Zeichenkette und die String-Repräsentation des aktuellen Datums in eine Datei:

Listing 17.6  com/tutego/insel/io/stream/WriteInFile.java, main()

PrintWriter out = new PrintWriter( "c:/datei.txt" );
out.println( "Hallo Welt!" );
out.print( "Es ist " );
out.printf( "%tT Uhr.", new Date() );
out.close();

Obwohl die Methoden selbst keine Ausnahmen auslösen können, kann es doch dieser spezielle Konstruktor, der in eine Datei schreibt.


Konstruktoren

Die Konstruktoren von PrintStream und PrintWriter erwarten entweder ein Objekt vom Typ OutputStream, Writer (nur PrintWriter), File oder einen String für den Dateinamen, in dem die Ausgabe geschrieben wird. Mit den beiden zuletzt genannten Konstruktoren wird der PrintWriter/PrintStream nicht als Dekorator um einen existierenden Writer/Stream eingesetzt; es muss also kein FileWriter in den Konstruktor von PrintWriter bzw. FileOutputStream im Konstruktor von PrintStream gesetzt werden, um in eine Datei zu schreiben.

Technisch gesehen ist ein PrintStream eine Unterklasse von FilterOutputStream (interessanterweise gilt das für die Klasse PrintWriter nicht, die eine direkte Unterklasse von Writer ist.)


class java.io.PrintWriter       class java.io.PrintStream
extends Writer                  extends FilterOutputStream
                                implements Appendable, Closeable

  • PrintWriter( File file ) throws FileNotFoundException
  • PrintStream( File file ) throws FileNotFoundException
  • PrintWriter( String fileName )
  • PrintStream( String fileName )
  • PrintWriter( Writer out )
  • PrintWriter( OutputStream out )
  • PrintStream( OutputStream out ) Erzeugt einen neuen PrintWriter bzw. PrintStream, der in die angegebene Datei – die entweder durch den Dateinamen oder ein File-Objekt gegeben ist –, den Writer beziehungsweise OutputStream schreibt. Bei einem Zeilenende wird nicht automatisch in den Puffer geschrieben.

Auto-Flush

Die Ausgabe in den PrintWriter und PrintStream ist so lange gepuffert, bis flush() ausgeführt wird. Das Verhalten lässt sich mit einem Schalter ändern, denn einige Konstruktoren nehmen optional ein »Auto-Flush« an, das bestimmt, ob die Daten bei einem println() oder einem printf() bzw. format() mit explizitem »%n« aus dem Puffer gespült werden. So schreibt println("Hallo") auf jeden Fall den String in den Datenstrom, wenn der Konstruktor mit autoFlush gleich true aufgerufen wurde, und keine Daten bleiben im Puffer. Für den PrintStream gilt zusätzlich beim aktivierten Auto-Flush, dass bei jedem Byte »\n« in der Zeichenkette der Puffer geleert wird, also auch bei Zeichen, die über die write()-Methoden geschrieben werden.


class java.io.PrintWriter       class java.io.PrintStream
extends Writer                  extends FilterOutputStream
                                implements Appendable, Closeable

  • PrintWriter( Writer out, boolean autoFlush )
  • PrintWriter( OutputStream out, boolean autoFlush )
  • PrintStream( OutputStream out, boolean autoFlush ) Erzeugt einen neuen PrintWriter beziehungsweise PrintStream, der automatisch bei autoFlush gleich true am Zeilenende mittels println()in den Puffer schreibt.

Zeichenkodierung und Konvertierungen

Die Konvertierung in Byte geschieht nach der Standard-Kodierung der Plattform oder wie im Konstruktor angegeben.


class java.io.PrintWriter       class java.io.PrintStream
extends Writer                  extends FilterOutputStream
                                implements Appendable, Closeable

  • PrintWriter( File file, String csn ) throws FileNotFoundException, UnsupportedEncodingException
  • PrintStream( File file, String csn ) throws FileNotFoundException, UnsupportedEncodingException
  • PrintWriter( String fileName, String csn ) throws FileNotFoundException, UnsupportedEncodingException
  • PrintStream( String fileName, String csn ) throws FileNotFoundException, UnsupportedEncodingException Erzeugt einen neuen PrintWriter zum Schreiben in Dateien mit den angegebenen Kodierungen.
  • PrintStream( OutputStream out, boolean autoFlush, String encoding ) throws UnsupportedEncodingException Erzeugt einen PrintStream mit gewünschter Pufferleerung und Zeichenkodierung.

Methodenübersicht

Als Methoden bieten PrintWriter und PrintStream im Wesentlichen das Gleiche: eine Reihe von print(), println(), format(), printf() sowie append()-Methoden aus Appendable.


class java.io.PrintWriter       class java.io.PrintStream
extends Writer                  extends FilterOutputStream
                                implements Appendable, Closeable

  • void print( boolean | char | char[] | double | float | int | String ) Schreibt boolean, ein einzelnes Zeichen, ein Array von Zeichen, Fließkommazahlen, Ganzzahlen oder einen String. Ist das Char-Feld null, gibt es eine NullPointerException.
  • void print( Object o ) Ruft o.toString() auf und gibt das Ergebnis aus, wenn o ungleich null ist. Sonst ist die Ausgabe null.
  • void println() Schreibt Zeilenvorschubzeichen.
  • void println( boolean | char | char[] | double | float | int | Object | String ) Schreibt den Datentyp wie print() und schließt die Zeile mit einem Zeilenendezeichen ab.
  • PrintWriter/PrintStream format( Locale l, String format, Object... args )
  • PrintWriter/PrintStream format( String format, Object... args )
  • PrintWriter/PrintStream printf( Locale l, String format, Object... args )
  • PrintWriter/PrintStream printf( String format, Object... args ) Gibt eine nach dem Formatierungsstring gegebene Zeichenfolge aus. Ist das Format null, folgt eine NullPointerException; bei inkorrektem Formatierungsstring folgt eine IllegalFormatException.
  • PrintWriter/PrintStream append( char c )
  • PrintWriter/PrintStream append( CharSequence csq )
  • PrintWriter/PrintStream append( CharSequence csq, int start, int end ) Schreibt Zeichen, Felder von Zeichen oder einen String. Die append()-Methoden stammen aus der Schnittstelle Appendable.
  • void close() Schließt den Stream. Methode aus Closeable.
  • void flush() Schreibt gepufferte Daten. Methode aus Flushable.

Der PrintWriter und PrintStream implementieren als typischer Writer und OutputStream noch die write()-Methoden; einmal mit char und einmal mit byte.

Umgang im Fehlerfall

Keine der Methoden löst eine IOException aus (nur die Konstruktoren können eine FileNotFoundException, also eine IOException auslösen). Intern fangen der PrintWriter und PrintStream eine mögliche IOException ab und setzen ein internes Flag trouble, auf das der Programmablauf jedoch keinen weiteren Einfluss hat. (Daher musste auch die Methode write(String) neu deklariert werden, da die Methode write(String) der Writer-Klasse eine IOException auslöst.) Den Fehlerstatus erfragt checkError().


class java.io.PrintWriter       class java.io.PrintStream
extends Writer                  extends FilterOutputStream
                                implements Appendable, Closeable

  • boolean checkError() Schreibt mit flush() gepufferte Daten und testet, ob intern bei der Verarbeitung eine IOException (außer InterruptedIOException) aufgetreten ist oder manuell setError() aufgerufen wurde. Die Abfrage ist wichtig, da die Klasse keine Ein-/Ausgabe-Exception auslöst.
  • protected void setError() Setzt den Fehlerstatus auf true. Mit der protected-Methode können Unterklassen eines PrintWriter den Fehlerstatus setzen, den checkError() einbezieht.
  • protected void clearError() Löscht den internen Fehlerstatus.

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17.3.2 »System.out«, »System.err« und »System.in«  topZur vorigen Überschrift

Beim Aufbau der System-Klasse erzeugt Java automatisch drei Stream-Objekte, die üblicherweise die Eingaben über die Tastatur und Ausgaben über den Bildschirm repräsentieren:

  • System.in ist das Standardeingabegerät. System.in ist ein Exemplar der Klasse InputStream (genauer gesagt vom Typ BufferedInputStream)
  • System.out und System.err stehen für das Standardausgabegerät für normale Ausgaben und Fehlerausgaben. Sie sind Exemplare von PrintStream

Hinweis Wird ein Programm von der Konsole aufgerufen, so können mit Hilfe so genannter Umleitungen auch Datenströme von Dateien in das (und aus dem) Java-Programm gelenkt werden, sodass dann System.in und System.out/System.err automatisch Dateiströme sind und somit nicht mehr auf die Konsole gehen. Das kann etwa so aussehen:

$ java WithRedirectedStreams > out.text < in.txt


final class java.lang.System

  • static final InputStream in Dies ist der Standardeingabestrom. Er ist immer geöffnet und nimmt die Benutzereingaben normalerweise über die Tastatur entgegen.
  • static final PrintStream out Der Standardausgabestrom. Er ist immer geöffnet und normalerweise mit der Bildschirmausgabe verbunden.
  • static final PrintStream err Der Standard-Fehlerausgabestrom. Er wurde eingeführt, um die Fehlermeldungen von den Ausgabemeldungen zu unterscheiden. Auch wenn der Ausgabekanal umgeleitet wird, bleiben diese Meldungen erreichbar.

Beispiel In eigenen Projekten gibt es selten die Notwendigkeit für PrintStream, da die Bytes nicht in einer speziellen Kodierung geschrieben werden. Wir stützen uns auf die Klasse PrintWriter, die die abstrakte Klasse Writer erweitert. Das Attribut System.out bleibt weiterhin vom Typ PrintStream, und die Deklaration PrintWriter o = System.out ist falsch. Wenn die Standard-Kodierung in Ordnung ist, kann PrintStream für Debug-Code auf die Konsole mittels System.out verwendet werden. Sonst ist PrintWriter eine bessere Wahl, da er auch nach System.out schreiben kann:

PrintWriter o = new PrintWriter( System.out );

Schreibarbeit sparen *

Natürlich ist es Schreibarbeit, immer System.out.printXXX() angeben zu müssen, so wie in:

System.out.println( "Das Programm gibt die Ausgabe:" );
System.out.println( 1.234 );
System.out.println( "Die drei Fragezeichen sind toll." );

Eine Möglichkeit, das Ganze abzukürzen, besteht darin, das statische import zu nutzen. Doch auch mit einem Verweis können wir uns Arbeit sparen. Das funktioniert, da System.out ein Objekt vom Typ PrintStream ist:

final PrintStream o = System.out;
o.println( "Neu!" );
o.println( "Jetzt noch weniger zu schreiben." );
o.println( "Hilft auch Gelenken wieder auf die Sprünge!" );

Ströme umlenken *

Die Ströme hinter System.out, System.err und System.in sind vom Laufzeitsystem vorbelegt und lassen sich ändern. Dazu deklariert die Klasse System drei statische Methoden:


final class java.lang.System

  • static void setOut( PrintStream out )
  • static void setErr( PrintStream err ) Der Standardausgabekanal/Fehlerkanal wird auf den angegebenen PrintStream gesetzt.
  • static void setIn( InputStream in ) Der Eingabestrom kann umgesetzt werden, um beispielsweise aus einer Datei oder Netzwerkverbindung Daten zu beziehen, die an in anliegen sollen.

Für Applikationen ist es nur möglich, über die drei genannten Methoden die Standardeingabe auf einen beliebigen InputStream und die Standardausgabe auf einen beliebigen PrintStream umzuleiten. Sehr erstaunlich in der System-Klasse ist die Tatsache, dass die Attribute in, out und err final sind und daher eigentlich nicht geändert werden können. Hier greift das JDK tief in die Trickkiste.

Den Bildschirm löschen und Textausgaben optisch aufwerten *

Die Java-Umgebung setzt keine spezielle grafische Architektur voraus und kein spezielles Terminal. Als systemunabhängige Programmiersprache bietet Java außer der einfachen Textausgabe keine Möglichkeit, die Farben für die Textzeichen zu ändern, den Cursor zu setzen oder den Bildschirm zu löschen.

Ein VT100-Terminal speichert neben dem Text auch Attribute, und es existieren unterschiedliche Kontrollsequenzen, sodass die Konsole Text formatiert ausgegeben kann. Wir können bei einem VT100-Terminal Kontrollzeichen über System.out ausgeben und so zum Beispiel den Bildschirm löschen.

System.out.println( "\u001b[H\u001b[2J" );

Diese Kontrollzeichen sind kryptisch, und so gibt es eine Curses-Bibliothek, mit der Entwickler auf einem VT100-Terminal Zeichenattribute auf der Konsole ändern, den Cursor zum Wandern bringen und einfache ASCII-Fenster erstellen können. Unter Unix implementiert ncurses die Funktionalität – unter Windows gibt es Vergleichbares als PDCurses. Zwei bekanntere Open-Source-Bibliotheken bieten Java Zugriff auf die Curses-Bibliothek: CHARVA (http://www.pitman.co.za/projects/charva/) und Jcurzez (http://www.nongnu.org/jcurzez/).



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