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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 Exceptions
7 Äußere.innere Klassen
8 Besondere Klassen der Java SE
9 Generics<T>
10 Architektur, Design und angewandte Objektorientierung
11 Die Klassenbibliothek
12 Einführung in die nebenläufige Programmierung
13 Einführung in Datenstrukturen und Algorithmen
14 Einführung in grafische Oberflächen
15 Einführung in Dateien und Datenströme
16 Einführung in die <XML>-Verarbeitung mit Java
17 Einführung ins Datenbankmanagement mit JDBC
18 Bits und Bytes und Mathematisches
19 Die Werkzeuge des JDK
A Die Klassenbibliothek
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
Galileo Computing
1308 S., 10., aktualisierte Auflage, geb., mit DVD
ca. 49,90 Euro, ISBN 978-3-8362-1802-3
Pfeil15 Einführung in Dateien und Datenströme
Pfeil15.1 Datei und Verzeichnis
Pfeil15.1.1 Dateien und Verzeichnisse mit der Klasse File
Pfeil15.1.2 Verzeichnis oder Datei? Existiert es?
Pfeil15.1.3 Verzeichnis- und Dateieigenschaften/-attribute
Pfeil15.1.4 Umbenennen und Verzeichnisse anlegen
Pfeil15.1.5 Verzeichnisse auflisten und Dateien filtern
Pfeil15.1.6 Dateien und Verzeichnisse löschen
Pfeil15.2 Dateien mit wahlfreiem Zugriff
Pfeil15.2.1 Ein RandomAccessFile zum Lesen und Schreiben öffnen
Pfeil15.2.2 Aus dem RandomAccessFile lesen
Pfeil15.2.3 Schreiben mit RandomAccessFile
Pfeil15.2.4 Die Länge des RandomAccessFile
Pfeil15.2.5 Hin und her in der Datei
Pfeil15.3 Dateisysteme unter NIO.2
Pfeil15.3.1 FileSystem und Path
Pfeil15.3.2 Die Utility-Klasse Files
Pfeil15.4 Stream-Klassen und Reader/Writer am Beispiel von Dateien
Pfeil15.4.1 Mit dem FileWriter Texte in Dateien schreiben
Pfeil15.4.2 Zeichen mit der Klasse FileReader lesen
Pfeil15.4.3 Kopieren mit FileOutputStream und FileInputStream
Pfeil15.4.4 Datenströme über Files mit NIO.2 beziehen
Pfeil15.5 Basisklassen für die Ein-/Ausgabe
Pfeil15.5.1 Die abstrakten Basisklassen
Pfeil15.5.2 Übersicht über Ein-/Ausgabeklassen
Pfeil15.5.3 Die abstrakte Basisklasse OutputStream
Pfeil15.5.4 Die Schnittstellen Closeable, AutoCloseable und Flushable
Pfeil15.5.5 Die abstrakte Basisklasse InputStream
Pfeil15.5.6 Ressourcen aus dem Klassenpfad und aus Jar?Archiven laden
Pfeil15.5.7 Die abstrakte Basisklasse Writer
Pfeil15.5.8 Die abstrakte Basisklasse Reader
Pfeil15.6 Datenströme filtern und verketten
Pfeil15.6.1 Streams als Filter verketten (verschachteln)
Pfeil15.6.2 Gepufferte Ausgaben mit BufferedWriter und BufferedOutputStream
Pfeil15.6.3 Gepufferte Eingaben mit BufferedReader/BufferedInputStream
Pfeil15.7 Vermittler zwischen Byte-Streams und Unicode-Strömen
Pfeil15.7.1 Datenkonvertierung durch den OutputStreamWriter
Pfeil15.7.2 Automatische Konvertierungen mit dem InputStreamReader

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15.4 Stream-Klassen und Reader/Writer am Beispiel von DateienZur nächsten Überschrift

Unterschiedliche Klassen zum Lesen und Schreiben von Binär- und Zeichendaten sammeln sich im Paket java.io. Für die byte-orientierte Verarbeitung, etwa von PDF- oder MP3-Dateien, gibt es andere Klassen als für Textdokumente, zum Beispiel HTML oder Konfigurationsdateien. Binär- von Zeichendaten zu trennen ist sinnvoll, da zum Beispiel beim Einlesen von Textdateien diese immer in Unicode konvertiert werden müssen, da Java intern alle Zeichen in Unicode kodiert.

Die vier Basisklassen sind

  • die zeichenorientierten Klassen Reader, Writer und
  • die byte-orientierten Klassen InputStream und OutputStream.

FileInputStream, FileReader, FileOutputStream, FileWriter

Dieser Abschnitt stellt die vier Klassen zum Lesen und Schreiben aus Dateien vor, und zwar jeweils die zeichen- und byte-orientierten Klassen.

Tabelle 15.2: Lese- und Schreibklassen für Dateien

Bytes (oder Byte-Arrays) Zeichen (oder Zeichen-Arrays, Strings)
Aus Dateien lesen FileInputStream FileReader
In Dateien schreiben FileOutputStream FileWriter
Hinweis

Lies den ganzen Dateiinhalt in ein Byte-Feld:

File f = new File( dateiname );
byte[] buffer = new byte[ (int) f.length() ];
InputStream in = new FileInputStream( f );
in.read( buffer );
in.close();

Sinnvoller als das gesamte Einlesen ist aber im Allgemeinen das Lesen in Blöcken. Eine korrekte Fehlerbehandlung ist immer notwendig, wird aber hier erst einmal ausgeblendet.


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15.4.1 Mit dem FileWriter Texte in Dateien schreibenZur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Der FileWriter ist ein spezieller Writer, der Ausgaben in eine Datei erlaubt.

Das folgende Programm erstellt die Datei fileWriter.txt und schreibt eine Textzeile mit Zeilenvorschubzeichen hinein:

Listing 15.3: com/tutego/insel/io/stream/FileWriterDemo.java, main()

Writer fw = null;

try
{
fw = new FileWriter( "fileWriter.txt" );

fw.write( "Zwei Jäger treffen sich..." );
fw.append( System.getProperty("line.separator") ); // e.g. "\n"
}
catch ( IOException e ) {
System.err.println( "Konnte Datei nicht erstellen" );
}
finally {
if ( fw != null )
try { fw.close(); } catch ( IOException e ) { e.printStackTrace(); }
}

Da der Konstruktor und die write()/append()-Methoden eine IOException in dem Fall auslösen, wenn ein Öffnen beziehungsweise Schreiben nicht möglich ist, müssen wir einen try-Block um die Anweisungen setzen oder mit throws den Fehler nach oben weitergeben.

class java.io.FileWriter
extends OutputStreamWriter
  • FileWriter(File file) throws IOException
  • FileWriter(String filename) throws IOException
  • FileWriter(File file, boolean append) throws IOException
  • FileWriter(String filename, boolean append) throws IOException
    Erzeugt einen Ausgabestrom und hängt die Daten an eine existierende Datei an, wenn append gleich true ist. Eine weitere Möglichkeit, Daten hinten anzuhängen, bietet die Klasse RandomAccessFile oder FileOutputStream.
  • FileWriter(FileDescriptor fd)
    Erzeugt einen Ausgabestrom zum Schreiben in eine Datei. Existiert die Datei bereits, deren Namen wir übergeben, wird die Datei gelöscht.

Auf den ersten Blick scheinen der Klasse FileWriter die versprochenen write()-Methoden zu fehlen. Fakt ist aber, dass diese von OutputStreamWriter geerbt werden, und die Klasse erbt und überschreibt wiederum die Methoden aus Writer. Mit den Oberklassen verfügt der FileWriter insgesamt über folgende Methoden, deren Ausnahme IOException hier nicht genannt ist:

  • Writer append(char c)
  • Writer append(CharSequence csq)
  • Writer append(CharSequence csq, int start, int end)
  • void write(int c)
  • void write(String str)
  • void write(String str, int off, int len)
  • void write(char[] cbuf)
  • void write(char[] cbuf, int off, int len)
  • void close()
  • void flush()
  • String getEncoding()

Bis auf getEncoding() lösen alle verbleibenden Methoden im Fehlerfall eine IOException aus, die als geprüfte Ausnahme behandelt werden muss. Die Methoden stellt Abschnitt 15.5.7, »Die abstrakte Basisklasse Writer«, genauer vor.


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15.4.2 Zeichen mit der Klasse FileReader lesenZur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Der FileReader liest aus Dateien entweder einzelne Zeichen, Strings oder Zeichenfelder. Wie beim Writer deklariert die Klasse Konstruktoren zur Annahme des Dateinamens. So zeigt folgendes Beispiel eine Anwendung der FileReader-Klasse:

Listing 15.4: com/tutego/insel/io/stream/FileReaderDemo.java, main()

Reader reader = null;
try
{
reader = new FileReader( "bin/lyrics.txt" );

for ( int c; ( c = reader.read()
) != –1; )
System.out.print( (char) c );
}
catch ( IOException e ) {
System.err.println( "Fehler beim Lesen der Datei!" );
}
finally {
try { reader.close(); } catch ( Exception e ) { e.printStackTrace(); }
}
class java.io.FileReader
extends InputStreamReader
  • public FileReader(String fileName) throws FileNotFoundException
    Öffnet die Datei über einen Dateinamen zum Lesen. Falls sie nicht vorhanden ist, löst der Konstruktor eine FileNotFoundException aus.
  • public FileReader(File file) throws FileNotFoundException
    Öffnet die Datei zum Lesen über ein File-Objekt. Falls sie nicht verfügbar ist, löst der Konstruktor eine FileNotFoundException aus.
  • public FileReader(FileDescriptor fd)
    Nutzt die schon vorhandene offene Datei über ein FileDescriptor-Objekt.

Die Methoden zum Lesen stammen aus den Oberklassen InputStreamReader und Reader. Aus InputStreamReader kommen int read(), int read(char[], int, int), close(), getEncoding() und ready(). Da InputStreamReader wiederum Reader erweitert, kommen die Methoden int read(char[]), int read(CharBuffer), mark(int), markSupported(), reset(), skip(long) hinzu. Abschnitt 15.5.8, »Die abstrakte Basisklasse Reader«, beschreibt die Methoden genauer.


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15.4.3 Kopieren mit FileOutputStream und FileInputStreamZur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Die Klasse FileOutputStream bietet grundlegende Methoden, um in Dateien zu schreiben. FileOutputStream implementiert alle nötigen Methoden, die java.io.OutputStream vorschreibt, also etwa write(int), write(byte[]).

class java.io.FileOutputStream
extends OutputStream
  • FileOutputStream(String name) throws FileNotFoundException
    Erzeugt einen FileOutputStream mit einem gegebenen Dateinamen.
  • FileOutputStream(File file) throws FileNotFoundException
    Erzeugt einen FileOutputStream aus einem File-Objekt.
  • FileOutputStream(String name, boolean append) throws FileNotFoundException
    Wie FileOutputStream(name), hängt jedoch bei append=true Daten an.
  • FileOutputStream(File file, boolean append) throws FileNotFoundException
    Wie FileOutputStream(file), hängt jedoch bei append=true Daten an.
  • FileOutputStream(FileDescriptor fdObj)
    Erzeugt einen FileOutputStream aus einem FileDescriptor-Objekt.

Ist der Parameter append nicht mit true belegt, wird der alte Inhalt überschrieben. Die FileNotFoundException wirkt vielleicht etwas komisch, wird aber dann ausgelöst, wenn zum Beispiel die Dateiangabe ein Verzeichnis repräsentiert oder die Datei gelockt ist.

FileInputStream ist der Gegenspieler und dient zum Lesen der Binärdaten. Um ein Objekt anzulegen, haben wir die Auswahl zwischen drei Konstruktoren. Sie binden eine Datei (etwa repräsentiert als ein Objekt vom Typ File) an einen Datenstrom.

class java.io.FileInputStream
extends InputStream
  • FileInputStream(String name) throws FileNotFoundException
    Erzeugt einen FileInputStream mit einem gegebenen Dateinamen.
  • FileInputStream(File file) throws FileNotFoundException
    Erzeugt FileInputStream aus einem File-Objekt.
  • FileInputStream(FileDescriptor fdObj)
    Erzeugt FileInputStream aus einem FileDescriptor-Objekt.

Der FileInputStream ist ein spezieller InputStream und besitzt daher Methoden wie int read(), int read(byte[]) zum Lesen.

Zur Veranschaulichung dient die folgende Grafik.

Abbildung

Abbildung 15.5: UML-Diagramm der Klassen FileInputStream und FileOutputStream


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15.4.4 Datenströme über Files mit NIO.2 beziehenZur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Anstatt einen FileInputStream oder einen FileOutputStream mit einem Dateinamen oder File-Objekt anzulegen, bietet die Files-Klasse zwei Methoden, die direkt den Eingabe-/Ausgabestrom liefern:

final abstract java.nio.file.Files
  • static OutputStream newOutputStream(Path path, OpenOption... options)
    Legt eine Datei an und liefert den Ausgabestrom auf die Datei.
  • static InputStream newInputStream(Path path, OpenOption... options)
    Öffnet die Datei und liefert einen Eingabestrom zum Lesen.

Da die OpenOption ein Vararg ist und somit weggelassen werden können, ist der Programmcode kurz. (Er wäre noch kürzer ohne die korrekte Fehlerbehandlung...)

Beispiel: Eine kleine PPM-Grafikdatei schreiben

Das PPM-Format ist ein einfaches Grafikformat. Es beginnt mit einem Identifizierer, dann folgenden die Ausmaße und schließlich die ARGB-Werte für die Pixelfarben.

Listing 15.5: com/tutego/insel/nio2/WriteTinyPPM.java, main()

try ( OutputStream out = Files.newOutputStream( Paths.get( "littlepic.ppm" ) ) )
{
out.write( "P3 1 1 255 255 0 0".getBytes() );
}
catch ( IOException e )
{
e.printStackTrace();
}

Falls die Datei nicht existiert, wird sie überschrieben; existiert sie nicht, wird sie neu angelegt. Diese Standardoption ist aber ein wenig zu einschränkend, und daher beschreibt OpenOption Zusatzoptionen. OpenOption ist eine Schnittstelle, die von den Aufzählungen LinkOption, StandardOpenOption realisiert wird.

Tabelle 15.3: Konstanten aus StandardOpenOption und LinkOption

OpenOption Beschreibung
java.nio.file.StandardOpenOption
READ Öffnen für Lesezugriff
WRITE Öffnen für Schreibzugriff
APPEND Neue Daten kommen an das Ende. Atomar bei parallelen Schreiboperationen.
TRUNCATE_EXISTING Für Schreiber: Existiert die Datei, wird die Länge vorher auf 0 gesetzt.
CREATE Legt Datei an, falls sie noch nicht existiert.
CREATE_NEW Legt Datei nur an, falls sie vorher noch nicht existierte.
DELETE_ON_CLOSE Die Java-Bibliothek versucht, die Datei zu löschen, wenn sie geschlossen wird.
SPARSE Hinweis für das Dateisystem, die Datei kompakt zu speichern, da sie aus vielen Null-Bytes besteht
SYNC Jeder Schreibzugriff und jedes Update der Metadaten soll sofort zum Dateisystem.
DSYNC Jeder Schreibzugriff soll sofort zum Dateisystem.
java.nio.file.LinkOption
NOFOLLOW_LINKS Symbolischen Links wird nicht gefolgt.

Die Option CREATE_NEW kann nur funktionieren, wenn die Datei noch nicht vorhanden ist. Das zeigt anschaulich das folgende Beispiel:

Listing 15.6: com/tutego/insel/nio2/StandardOpenOptionCreateNewDemo.java, main()

Files.deleteIfExists( Paths.get( "opa.herbert.tmp" ) );
Files.newOutputStream( Paths.get( "opa.herbert.tmp" ) ).close();
Files.newOutputStream( Paths.get( "opa.herbert.tmp" ) ).close();
Files.newOutputStream( Paths.get( "opa.herbert.tmp" ),
StandardOpenOption.CREATE_NEW ).close();

Hier führt die letzte Zeile zu einer »java.nio.file.FileAlreadyExistsException: opa.herbert .tmp«.

Die Option DELETE_ON_CLOSE ist für temporäre Dateien nützlich. Das folgende Beispiel verdeutlicht die Arbeitsweise:

Listing 15.7: com/tutego/insel/nio2/StandardOpenOptionDeleteOnCloseDemo.java, main()

Path path = Paths.get( "opa.herbert.tmp" );

Files.deleteIfExists( path );
System.out.println( Files.exists( path ) ); // false

Files.newOutputStream( path ).close();
System.out.println( Files.exists( path ) ); // true

Files.newOutputStream( path, StandardOpenOption.DELETE_ON_CLOSE,
StandardOpenOption.SYNC ).close();
System.out.println( Files.exists( path ) ); // false

Im letzten Fall wird die Datei angelegt, ein Datenstrom geholt und gleich wieder geschlossen. Wegen StandardOpenOption.DELETE_ON_CLOSE wird Java die Datei von sich aus löschen, was Files.exists() belegt.



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