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Professionelle Bücher. Auch für Einsteiger. 
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 Objektorientierte Beziehungsfragen
7 Ausnahmen müssen sein
8 Äußere.innere Klassen
9 Besondere Typen der Java SE
10 Generics<T>
11 Lambda-Ausdrücke und funktionale Programmierung
12 Architektur, Design und angewandte Objektorientierung
13 Komponenten, JavaBeans und Module
14 Die Klassenbibliothek
15 Einführung in die nebenläufige Programmierung
16 Einführung in Datenstrukturen und Algorithmen
17 Einführung in grafische Oberflächen
18 Einführung in Dateien und Datenströme
19 Einführung ins Datenbankmanagement mit JDBC
20 Einführung in <XML>
21 Testen mit JUnit
22 Bits und Bytes und Mathematisches
23 Die Werkzeuge des JDK
A Java SE-Paketübersicht
Stichwortverzeichnis


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Java ist auch eine Insel von Christian Ullenboom

Einführung, Ausbildung, Praxis
Buch: Java ist auch eine Insel


Java ist auch eine Insel

Pfeil 18 Einführung in Dateien und Datenströme
Pfeil 18.1 API für Dateien, Verzeichnisse und Verzeichnissysteme
Pfeil 18.1.1 java.io-Paket mit File-Klasse
Pfeil 18.1.2 NIO.2 und java.nio-Paket
Pfeil 18.2 Datei und Verzeichnis
Pfeil 18.2.1 FileSystem und Path
Pfeil 18.2.2 Die Utility-Klasse Files
Pfeil 18.2.3 Dateien kopieren und verschieben
Pfeil 18.2.4 Neue Dateien, Verzeichnisse, symbolische Verknüpfungen anlegen und löschen
Pfeil 18.3 Dateien mit wahlfreiem Zugriff
Pfeil 18.3.1 Ein RandomAccessFile zum Lesen und Schreiben öffnen
Pfeil 18.3.2 Aus dem RandomAccessFile lesen
Pfeil 18.3.3 Schreiben mit RandomAccessFile
Pfeil 18.3.4 Die Länge des RandomAccessFile
Pfeil 18.3.5 Hin und her in der Datei
Pfeil 18.4 Stream-Klassen für Bytes und Zeichen
Pfeil 18.4.1 Lesen aus Dateien und Schreiben in Dateien
Pfeil 18.4.2 Byteorientierte Datenströme über Files beziehen
Pfeil 18.4.3 Zeichenorientierte Datenströme über Files beziehen
Pfeil 18.4.4 Funktion von OpenOption bei den Files.newXXX(…)-Methoden
Pfeil 18.4.5 Ressourcen aus dem Klassenpfad und aus JAR-Archiven laden
Pfeil 18.4.6 Die Schnittstellen Closeable, AutoCloseable und Flushable
Pfeil 18.5 Basisklassen für die Ein-/Ausgabe
Pfeil 18.5.1 Die abstrakten Basisklassen
Pfeil 18.5.2 Übersicht über Ein-/Ausgabeklassen
Pfeil 18.5.3 Die abstrakte Basisklasse OutputStream
Pfeil 18.5.4 Die abstrakte Basisklasse InputStream
Pfeil 18.5.5 Die abstrakte Basisklasse Writer
Pfeil 18.5.6 Die abstrakte Basisklasse Reader
Pfeil 18.6 Datenströme filtern und verketten
Pfeil 18.6.1 Streams als Filter verketten (verschachteln)
Pfeil 18.6.2 Gepufferte Ausgaben mit BufferedWriter und BufferedOutputStream
Pfeil 18.6.3 Gepufferte Eingaben mit BufferedReader/BufferedInputStream
Pfeil 18.7 Vermittler zwischen Byte-Streams und Unicode-Strömen
Pfeil 18.7.1 Datenkonvertierung durch den OutputStreamWriter
Pfeil 18.7.2 Automatische Konvertierungen mit dem InputStreamReader
Pfeil 18.8 Zum Weiterlesen
 

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18.4Stream-Klassen für Bytes und Zeichen Zur vorigen ÜberschriftZur nächsten Überschrift

Unterschiedliche Klassen zum Lesen und Schreiben von Binär- und Zeichendaten sammeln sich im Paket java.io. Für die byteorientierte 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 und Writer

  • die byteorientierten Klassen InputStream und OutputStream

Zusammen wollen wir sie Stromklassen nennen. Hier in den Klassen sind die zu erwartenden Methoden wie read(…) und write(…) zu finden.

 

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18.4.1Lesen aus Dateien und Schreiben in Dateien Zur vorigen ÜberschriftZur nächsten Überschrift

Um Daten aus Dateien lesen oder sie schreiben zu können, ist eine Stromklasse nötig, die es schafft, die Operationen von Reader, Writer, InputStream und OutputStream auf Dateien abzubilden. Um an solche Implementierungen zu kommen, gibt es drei verschiedene Ansätze:

  • Die Utility-Klasse Files bietet vier newXXX(…)-Methoden, um Lese-/Schreib-Datenströme für zeichen- und byteorientierte Dateien zu bekommen.

  • Ein Class-Objekt bietet getResourceAsStream(…) und liefert einen InputStream, um Bytes aus Dateien im Klassenpfad zu lesen. Zum Schreiben gibt es nichts Vergleichbares. Falls Unicode-Zeichen gelesen werden sollen, muss der InputStream in einen Reader konvertiert werden.

  • Die speziellen Klassen FileInputStream, FileReader, FileOutputStream, FileWriter sind Stromklassen, die read(…)/write(…)-Methoden auf Dateien abbilden.

Jede der Varianten hat Vor- und Nachteile. Wir wollen die einzelnen Möglichkeiten nun kennenlernen und voneinander abgrenzen.

 

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18.4.2Byteorientierte Datenströme über Files beziehen Zur vorigen ÜberschriftZur nächsten Überschrift

Die Files-Klasse bietet Methoden, die direkt den Eingabe-/Ausgabestrom liefern. Beginnen wir mit den byteorientierten Stream-Klassen:

final abstract java.nio.file.Files
  • static OutputStream newOutputStream(Path path, OpenOption... options) throws

    IOException

    Legt eine Datei an und liefert den Ausgabestrom auf die Datei.

  • static InputStream newInputStream(Path path, OpenOption... options) throws

    IOException

    Öffnet die Datei und liefert einen Eingabestrom zum Lesen.

Da die OpenOption ein Vararg ist und somit weggelassen werden kann, 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 folgen die Ausmaße und schließlich die ARGB-Werte für die Pixelfarben.

Listing 18.9com/tutego/insel/stream/WriteTinyPPM.java, main()

try ( OutputStream out = Files.newOutputStream( Paths.get( "littlepic.ppm" ) ) ) {

out.write( "P3 1 1 255 255 0 0".getBytes( StandardCharsets.ISO_8859_1 ) );

}

catch ( IOException e ) {

e.printStackTrace();

}
 

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18.4.3Zeichenorientierte Datenströme über Files beziehen Zur vorigen ÜberschriftZur nächsten Überschrift

Neben den statischen Files-Methoden newOutputStream(…) und newInputStream(…) gibt es zwei Methoden, die zeichenorientierte Ströme liefern, also Reader/Writer:

final abstract java.nio.file.Files
  • static BufferedReader newBufferedReader(Path path, Charset cs) throws IOException

  • static BufferedWriter newBufferedWriter(Path path, Charset cs, OpenOption...

    options) throws IOException

    Liefert einen Unicode-Zeichen lesenden Ein-/Ausgabestrom. Das Charset-Objekt bestimmt, in welcher Zeichenkodierung sich die Texte befinden, damit sie korrekt in Unicode konvertiert werden.

  • static BufferedReader newBufferedReader(Path path) throws IOException

    Entspricht newBufferedReader(path, StandardCharsets.UTF_8).

    Neu in Java 8.

  • static BufferedWriter newBufferedWriter(Path path, OpenOption... options) throws

    IOException

    Entspricht Files.newBufferedWriter(path, StandardCharsets.UTF_8, options).

    Neu in Java 8.

BufferedReader und BufferedWriter sind Unterklassen von Reader/Writer, die zum Zwecke der Optimierung Dateien im internen Puffer zwischenspeichern.

newBufferedWriter(…)

Die Rückgabe von newBufferedWriter(…) ist ein BufferedWriter, eine Unterklasse von Writer. Jeder Writer hat Methoden wie write(String), die Zeichenketten in den Strom schreiben. Die Methode soll das nächste Beispiel nutzen:

Listing 18.10com/tutego/insel/stream/NewBufferedWriterDemo.java, main()

try ( Writer out = Files.newBufferedWriter( Paths.get( "out.bak.txt" ),

StandardCharsets.ISO_8859_1 ) ) {

out.write( "Zwei Jäger treffen sich ..." );

out.write( System.lineSeparator() );

}

catch ( IOException e ) {

e.printStackTrace();

}

newBufferedReader()

Der BufferedReader bietet neben den einfachen geerbten Lesemethoden der Oberklasse Reader zwei weitere praktische Methoden:

  • String readLine(): Liest eine Zeile und liefert am Ende null, wenn die letzte Zeile erreicht wurde.

  • Stream<String> lines(): Liefert einen Stream von Strings. Neu in Java 8.

So einfach ist ein Programm formuliert, das alle Zeilen einer Datei abläuft:

Listing 18.11com/tutego/insel/stream/NewBufferedReaderDemo.java, main()

try ( BufferedReader in = Files.newBufferedReader( Paths.get( "lyrics.txt" ), StandardCharsets.ISO_8859_1 ) ) {

for ( String line; (line = in.readLine()) != null; )

System.out.println( line );

}

catch ( IOException e ) {

e.printStackTrace();

}

[zB]Beispiel

Mit der Stream-API sieht es ähnlich aus; kurz skizziert:

try ( BufferedReader in = Files.newBufferedReader( … ) ) {

in.lines().forEach( System.out::println );

}

Falls es beim Lesen über den Stream zu einem Fehler kommt, wird eine ungeprüfte Unchecked-IOException ausgelöst.

 

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18.4.4Funktion von OpenOption bei den Files.newXXX(…)-Methoden Zur vorigen ÜberschriftZur nächsten Überschrift

Sofern eine Datei schon existiert, wird sie beim erneuten Öffnen und anschließenden Schreiben normalerweise 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 und StandardOpenOption realisiert wird.

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 die Datei an, falls sie noch nicht existiert.

CREATE_NEW

Legt die 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.

Tabelle 18.3Konstanten aus StandardOpenOption und LinkOption

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

Listing 18.12com/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 18.13com/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(Path, LinkOption...) belegt.

 

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18.4.5Ressourcen aus dem Klassenpfad und aus JAR-Archiven laden Zur vorigen ÜberschriftZur nächsten Überschrift

Um Ressourcen wie Grafiken oder Konfigurationsdateien aus JAR-Archiven zu laden, gibt es eine Methode am Class-Objekt: getResourceAsStream(String):

final class java.lang.Class<T>

implements Serializable, GenericDeclaration, Type, AnnotatedElement
  • InputStream getResourceAsStream(String name)

    Gibt einen Eingabestrom auf die Datei mit dem Namen name zurück oder null, falls es keine Ressource mit dem Namen im Klassenpfad gibt.

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. Die Methode getResourceAsStream(String) liefert auch null, wenn die Sicherheitsrichtlinien das Lesen verbieten. Da die Methode keine Ausnahme auslöst, muss auf jeden Fall getestet werden, ob die Rückgabe ungleich null war.

Das folgende Programm liest ein Byte ein und gibt es auf dem Bildschirm aus:

Listing 18.14com/tutego/insel/io/stream/GetResourceAsStreamDemo.java

package com.tutego.insel.io.stream;

import java.io.*;

import java.util.Objects;

public class GetResourceAsStreamDemo {

public static void main( String[] args ) {

String filename = "onebyte.txt";

try ( InputStream is = Objects.requireNonNull(

GetResourceAsStreamDemo.class.getResourceAsStream( filename ),

"Datei gibt es nicht!" ) ) {

System.out.println( is.read() ); // 49

}

catch ( IOException e ) {

e.printStackTrace();

}

}

}

Die Datei onebyte.txt befindet sich im gleichen Pfad wie auch die Klasse, sie liegt also in com/tutego/insel/io/stream/onebyte.txt. Liegt sie zum Beispiel im Wurzelverzeichnis des Pakets, muss sie mit "/onebyte.txt" angegeben werden. Liegen die Ressourcen außerhalb des Klassenpfades, können sie nicht gelesen werden. Der große Vorteil ist aber, dass die Methode alle Ressourcen anzapfen kann, die über den Klassenlader zugänglich sind, und das ist insbesondere der Fall, wenn die Dateien aus JAR-Archiven kommen – hier gibt es keinen üblichen Pfad im Dateisystem, der hört in der Regel beim JAR-Archiv selbst auf.

Zum Nutzen der getResourceAsStream(String)-Methoden ist ein Class-Objekt nötig, das wir in unserem Fall über Klassenname.class besorgen. Das ist nötig, weil unser main(String[]) statisch ist. Andernfalls kann innerhalb von Objektmethoden auch getClass() eingesetzt werden, eine Methode, die jede Klasse aus der Basisklasse java.lang.Object erbt.

 

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18.4.6Die Schnittstellen Closeable, AutoCloseable und Flushable Zur vorigen ÜberschriftZur nächsten Überschrift

Zwei besondere Schnittstellen, Closeable und Flushable, schreiben Methoden vor, die alle Ressourcen implementieren, die geschlossen werden und/oder Daten aus einem internen Puffer herausschreiben sollen.

Closeable

Closeable wird von allen lesenden und schreibenden Datenstromklassen 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 bei einem try mit Ressourcen verwendet werden kann.

interface java.lang.AutoClosable
  • void close() throws Exception

    Schließt den Datenstrom. Einen geschlossenen Strom noch einmal zu schließen, hat keine Konsequenz.

Das Klassendiagramm zeigt die Vererbungsbeziehung zwischen Closeable und AutoCloseable.

Abbildung 18.4Das Klassendiagramm zeigt die Vererbungsbeziehung zwischen Closeable und AutoCloseable.

[»]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 an der Aufgabe von 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 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 darf nicht einfach leer bleiben; Logging ist hier das Mindeste.

Flushable

Flushable findet sich nur bei schreibenden Klassen und ist insbesondere bei den Klassen wichtig, die Daten puffern:

interface java.io.Flushable
  • void flush() throws IOException

    Schreibt gepufferte Daten in den Strom.

Die Basisklassen Writer und OutputStream implementieren diese Schnittstelle, aber auch Formatter tut dies.

 


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