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
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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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17.9 Prüfsummen  Zur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Damit Fehler bei Dateien oder bei Übertragungen von Daten auffallen, werden vor der Übertragung Prüfsummen (engl. checksum) gebildet und mit dem Paket versendet. Der Empfänger berechnet diese Prüfsumme neu und vergleicht sie mit dem übertragenen Wert. Stimmt der berechnete Wert mit dem übertragenen überein, so war die Übertragung höchstwahrscheinlich in Ordnung. Es sollte ziemlich unwahrscheinlich sein, dass eine Änderung einzelner Bits nicht auffällt. Prüfsummen erkennen auch beschädigte Archive. Pro Datei wird eine Prüfsumme berechnet. Soll die Datei entpackt werden, so errechnen wir wieder die Summe. Ist diese fehlerhaft, muss auch die Datei fehlerhaft sein (wir wollen hier ausschließen, dass zufälligerweise die Prüfsumme fehlerhaft ist, was natürlich ebenfalls der Fall sein kann).


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17.9.1 Die Schnittstelle Checksum  Zur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Wir finden Zugang zur Prüfsummenberechnung über die Schnittstelle java.util. zip.Checksum, die für ganz allgemeine Prüfsummen steht. Eine Prüfsumme wird entweder für ein Feld oder ein Byte berechnet. Checksum liefert die Schnittstelle zum Initialisieren und Auslesen von Prüfsummen, die die konkreten Prüfsummen-Klassen implementieren müssen.


interface java.util.zip.Checksum

  • long getValue() Liefert die aktuelle Prüfsumme.
  • void reset() Setzt die aktuelle Prüfsumme auf einen Anfangswert.
  • void update( int b ) Aktualisiert die aktuelle Prüfsumme mit b.
  • void update( byte[] b, int off, int len ) Aktualisiert die aktuelle Prüfsumme mit dem Feld.

Die Standardbibliothek bietet bisher zwei Klassen für die Prüfsummenberechnung als Implementierungen von Checksum:

  • java.util.zip.CRC32: CRC-32 basiert auf einer zyklischen Redundanzprüfung und testet etwa Zip-Archive oder PNG-Grafiken.
  • java.util.zip.Adler32: Die Berechnung von CRC-32-Prüfsummen kostet – obwohl in C programmiert – viel Zeit. Eine Adler-32-Prüfsumme kann wesentlich schneller berechnet werden und bietet ebenso eine geringe Wahrscheinlichkeit, dass Fehler unentdeckt bleiben.

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17.9.2 Die Klasse »CRC32«  Zur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Oft sind Polynome die Basis der Prüfsummenberechnung. Eine häufig für Dateien verwendete Prüfsumme ist CRC-32, und das bildende Polynom lautet:

x32  + x26  + x23  + x22  + x16  + x12  + x11  + x10  + x + x + x + x + x + x + 1

Nun lässt sich zu einer 32-Bit-Zahl eine Prüfsumme berechnen, die genau für diese 4 Byte steht. Damit bekommen wir aber noch keinen ganzen Block kodiert. Um das zu erreichen, berechnen wir den Wert eines Zeichens und Xor-verknüpfen den alten CRC-Wert mit dem neuen. Jetzt lassen sich beliebig Blöcke sichern. Die Berechnung ist insgesamt sehr zeitaufwändig, und Adler-32 stellt eine schnellere Alternative dar.


Beispiel Die Klasse CRC32 berechnet eine Prüfsumme entweder für ein Byte oder für ein Feld. In aller Kürze sieht ein Programm zur Berechnung von Prüfsummen für Dateien dann folgendermaßen aus (in ist ein InputStream-Objekt):

CRC32 crc = new CRC32();
byte[] ba = new byte[ (int)in.available() ];
in.read( ba );
crc.update( ba );
in.close();

CRC32 implementiert nicht nur alle Methoden, sondern fügt noch zwei Methoden und natürlich einen Konstruktor hinzu.


class java.util.zip.CRC32
implements Checksum

  • CRC32() Erzeugt ein neues CRC32-Objekt mit der Start-Prüfsumme 0.
  • long getValue() Liefert den CRC32-Wert.
  • void reset() Setzt die interne Prüfsumme auf 0.
  • void update( byte[] b ) Aktualisiert die Prüfsumme mit dem Feld durch Aufruf von update(b, 0, b.length).
  • void update( int b ) Implementiert update() aus Checksum für ein Byte. Nativ implementiert.
  • void update( byte[] b, int off, int len ) Implementiert update() aus Checksum für ein Feld. Nativ implementiert.

CRC eines Datenstroms berechnen

Eine Möglichkeit, die CRC32 eines Datenstroms zu berechnen, bestünde darin, einen Datenstrom entgegenzunehmen und anschließend so lange Byte-Folgen auszulesen, bis available() null liefert. An diesem Punkt lässt sich mit update() jeweils die Prüfsumme korrigieren. Bei großen Dateien ist es sicherlich angebracht, Blöcke einzulesen, die crc. update(byte[]) verarbeitet. Für diese Aufgabe verfügt die Java-Bibliothek über zwei Filter-Klassen: CheckedInputStream und CheckedOutputStream. Beide sind Filter, die existierende andere Streams ummanteln und gleichzeitig die Berechnung erledigen:

Listing 17.25  com/tutego/insel/io/CRC32Demo.java, main()

InputStream in = CRC32Demo.class.getResourceAsStream( "/lyrics.txt" );
try
{
  CRC32 crc = new CRC32();
  InputStream cis = new CheckedInputStream( in, crc );

  while ( cis.read() != –1 ) { /* Bis zum Ende */ }

  System.out.printf( "%X", crc.getValue() );          // F9A39CFC
}
catch ( IOException e ) {
  e.printStackTrace();
}
finally {
  try { if ( in != null ) in.close(); } catch ( IOException e ) { Umbruch
    e.printStackTrace(); }
}

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17.9.3 Die Adler32-Klasse  topZur vorigen Überschrift

Der Algorithmus Adler-32 ist nach seinem Programmierer Mark Adler benannt und im RFC 1950 beschrieben. Die Adler-32-Prüfsumme gilt für 32-Bit-Zahlen und setzt sich aus zwei Summen für ein Byte zusammen. s1 ist die Summe aller Bytes und s2 die Summe aller s1. Beide Werte werden Modulo 65521 genommen. Am Anfang ist s1 = 1 und s2 = 0. Die Prüfsumme speichert den Wert als s2 * 65536 + s1 in der MSB-Reihenfolge (most significant byte first, Netzwerkreihenfolge).


class java.util.zip.Adler32
implements Checksum

  • Adler32() Erzeugt ein neues Adler32-Objekt mit der Start-Prüfsumme 1.
  • long getValue() Liefert den Adler32-Wert.
  • void reset() Setzt die interne Prüfsumme auf 1.

Aus der Schnittstelle Checksum implementiert Adler32 natürlich auch die update()-Methoden.



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