Rheinwerk Computing < openbook > Rheinwerk Computing - Professionelle Bücher. Auch für Einsteiger.
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
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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17.7 Kommunikation zwischen Threads mit Pipes *  Zur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Die Kommunikation zwischen Programmteilen kann auf vielfältige Weise geschehen. Einige Möglichkeiten haben wir bei Threads kennengelernt. Bei getrennten Programmen lässt sich die Kommunikation über Dateien realisieren. Auch Datenströme können von einem Teil geschrieben und vom anderen gelesen werden. Wenn wir jedoch mit Threads arbeiten, wäre eine Kommunikation über Dateien zwar denkbar, aber zu aufwändig. Ein anderes Stromkonzept ist praktisch.


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17.7.1 »PipedOutputStream« und »PipedInputStream«  Zur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Einfacher ist der Austausch der Daten über eine so genannte Pipe. Sie wird gebildet über Paare spezieller Stromklassen:

  • PipedOutputStream, PipedInputStream beziehungsweise
  • PipedWriter, PipedReader.

Die PipedXXX-Klassen sind übliche Unterklassen von OutputStream/InputStream und Writer/Reader (im nächsten Beispiel verfolgen wir die Byte-Variante). Wenn dann Threads Daten austauschen wollen, kann ein Produzent sie über write() in den Ausgabestrom schreiben, und der andere Thread wird sie dort über read() empfangen können.

Natürlich muss ein schreibender Pipe-Strom wissen, wer der Empfänger ist. Daher müssen die Schreib-/Lese-Pipes miteinander verbunden werden. Eine Möglichkeit bietet connect().


Beispiel Ein PipedOutputStream soll mit einem PipedInputStream verbunden werden:

PipedOutputStream pos = new PipedOutputStream();
PipedInputStream  pis = new PipedInputStream();
pos.connect( pis );
// oder pis.connect( pos );

Werden jetzt Daten produziert und in den pos geschrieben, kommen sie über den pis wieder an und können dort konsumiert werden.


Ob wir nun vom PipedOutputStream die Methode connect(PipedInputStream) nehmen oder vom PipedInputStream die Methode connect(PipedOutputStream), ist dabei egal.

Anstatt nach dem Aufbau der Ströme über den Standard-Konstruktor beide mit connect() zu verbinden, gibt es eine alternative Lösung: Entweder lässt sich nach dem Erzeugen des Piped-OutputStream über den Standard-Konstruktor das frische Strom-Objekt in den parametrisierten Konstruktor von PipedInputStream übergeben oder eben umgekehrt ein neues PipedInputStream-Objekt in den parametrisierten Konstruktor von PipedOutputStream legen.


Beispiel Verbinde den Eingabe-Stream pis mit dem Ausgabe-Stream pos:

PipedInputStream  pis = new PipedInputStream();
PipedOutputStream pos = new PipedOutputStream( pis );

Interna

Der Austausch der Daten geschieht über einen internen Puffer, den PipedInputStream anlegt. Die Daten, die PipedOutputStream über write() schreiben soll, gelangen direkt zum Puffer des Eingabestroms. Werfen wir einen kurzen Blick auf die relevanten Teile der Implementierung:

class PipedOutputStream extends OutputStream
{
   private PipedInputStream sink;

   public PipedOutputStream( PipedInputStream snk )
      throws IOException
   {
    /* Auskommentierte Fehlerbehandlung */
    sink = snk;
    snk.in = –1;
    snk.out = 0;
    snk.connected = true;
  }

  public void write( int b )  throws IOException
  {
    if ( sink == null )
      throw new IOException( "Pipe not connected" );

    sink.receive( b );
  }
}

Der PipedInputStream nutzt intern einen Puffer von standardmäßig 1.024 Elementen. Das bedeutet: Der Schreibende kann standardmäßig bis zu 1.024 Byte (oder Zeichen bei Piped-Reader) produzieren, bis die Kommunikation stoppen muss. Denn mit dieser Größe ist der Puffer voll und der Produzent blockiert; der Lesende muss den Puffer erst leeren, damit der Konsument weiterarbeiten darf. Umgekehrt bedeutet dies, dass der lesende Thread bei ungenügend vielen Zeichen warten muss, bis der Schreiber die nötige Anzahl hinterlegt hat. Dafür wird intern mittels Thread-Synchronisation gearbeitet. Lebt die andere Seite nicht mehr, gibt es eine IOException.

Seit Java 6 lässt sich die Größe über einen Konstruktor wie PipedInputStream(int pipeSize), PipedInputStream(PipedOutputStream src, int pipeSize), PipedReader(int pipeSize) oder PipedReader(PipedWriter src, int pipeSize) setzen.


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17.7.2 »PipedWriter« und »PipedReader«  topZur vorigen Überschrift

Die Klassen PipedWriter und PipedReader sind die char-Varianten für die sonst byte-orientierten Klassen PipedOutputStream und PipedInputStream. Diese sollen uns als Beispiel dienen. Zwei Threads arbeiten miteinander und tauschen Daten aus. Der eine Thread produziert Zufallszahlen, die ein anderer Thread auf dem Bildschirm darstellt:

Listing 17.18  com/tutego/insel/io/stream/PipeDemo.java, PipeRandomWriter

package com.tutego.insel.io.stream;

import java.io.*;

class PipeRandomWriter extends PipedWriter implements Runnable
{
  @Override public void run()
  {
    while ( true ) {
      try
      {
        write( String.format("%f%n", Math.random()) );
        Thread.sleep( 200 );
      }
      catch ( Exception e ) { e.printStackTrace(); }
    }
  }
}

Die Klasse ist eine Spezialisierung von PipedWriter und produziert in run() endlos Zufallszahlen, die in den Ausgabestrom vom PipedWriter geschoben werden. Der PipeRandomReader wiederum ist ein PipedReader, der über einen BufferedReader alle geschriebenen Zeilen ausliest:

Listing 17.19  com/tutego/insel/io/stream/PipeDemo.java, PipeRandomReader

class PipeRandomReader extends PipedReader implements Runnable
{
  @Override public void run()
  {
    BufferedReader br = new BufferedReader( this );

    while ( true )
      try
      {
        System.out.println( br.readLine() );
      }
      catch ( IOException e ) { e.printStackTrace(); }
  }
}

Das Hauptprogramm erzeugt die beiden spezialisierten Pipes und verbindet sie. Danach werden die Threads gestartet:

Listing 17.20  com/tutego/insel/io/stream/PipeDemo.java, PipeDemo

public class PipeDemo
{
  public static void main( String[] args ) throws Exception
  {
    PipeRandomWriter out = new PipeRandomWriter();
    PipeRandomReader in  = new PipeRandomReader();
    in.connect( out );

    new Thread( out ).start();
    new Thread( in ).start();
  }
}


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