Vstupy a výstupy v Javě.

Koncepce vstupně/výstupních operací v Javě

založeny na v/v proudech

plně platformově nezávislé

V/V proudy jsou

znakové (Reader/Writer) nebo
binární (InputStream/OutputStream)

koncipovány jako "stavebnice" - lze vkládat do sebe a tím přidávat vlastnosti, např.

is = new InputStream(...); 
bis = new BufferedInputStream(is);

Téměř vše ze vstupních/výstupních tříd a rozhraní je v balíku java.io.

počínaje Java 1.4 se rozvíjí alternativní balík - java.nio (New I/O), zde se ale budeme věnovat klasickým I/O z balíku java.io.

Blíže viz dokumentace API balíků java.io, java.nio.

Práce se soubory

vše je opět v balíku java.io

základem je třída java.io.File - nositel jména souboru, jakási "brána" k fyzickým souborům na disku.

používá se jak pro soubory, tak adresáře, linky i soubory identifikované UNC jmény (\\počítač\adresář...)

opět plně platformově nezávislé

na odstínění odlišností jednotlivých systémů souborů lze použít vlastností (uvádíme jejich hodnoty pro JVM pod systémem MS Windows):

File.separatorChar \ - jako char
File.separator \ - jako String
File.pathSeparatorChar ; - jako char
File.pathSeparator ; - jako String
System.getProperty("user.dir") - adresář uživatele, pod jehož UID je proces JVM spuštěn

Třída `File`

Vytvoření konstruktorem - máme několik možností:

new File(String filename): vytvoří v aktuálním adresáři soubor s názvem filename
new File(File baseDir, String filename): vytvoří v adresáři baseDir soubor s názvem filename
new File(String baseDirName, String filename): vytvoří v adresáři se jménem baseDirName soubor s názvem filename
new File(URL url): vytvoří soubor se (souborovým - file:) URL url

Testy existence a povahy souboru:

boolean exists(): test na existenci souboru (nebo adresáře)
boolean isFile(): test, zda jde o soubor (tj. ne adresář)
boolean isDirectory(): test, zda jde o adresář

Test práv ke čtení/zápisu:

boolean canRead(): test, zda lze soubor číst
boolean canWrite(): test, zda lze do souboru zapisovat

Třída `File` (2)

Vytvoření souboru nebo adresáře:

boolean createNewFile(): (pro soubor) vrací true, když se podaří soubor vytvořit
boolean mkdir(): (pro adresář) vrací true, když se podaří adresář vytvořit
boolean mkdirs(): navíc si dotvoří i příp. neexistující adresáře na cestě

Vytvoření dočasného (temporary) souboru:

static File createTempFile(String prefix, String suffix): vytvoří dočasný soubor ve standardním pro to určeném adresáři (např. c:\temp) s uvedeným prefixem a sufixem názvu
static File createTempFile(String prefix, String suffix, File directory): dtto, ale vytvoří dočasný soubor v adr. directory

Zrušení:

boolean delete(): zrušení souboru nebo adresáře

Přejmenování (ne přesun mezi adresáři!):

boolean renameTo(File dest): přejmenuje soubor nebo adresář

Třída `File` (3)

Další vlastnosti:

long length(): délka (velikost) souboru v bajtech
long lastModified(): čas poslední modifikace v ms od začátku éry - podobně jako systémový čas vracený System.currentTimeMillis().
String getName(): jen jméno souboru (tj. poslední část cesty)
String getPath(): celá cesta k souboru i se jménem
String getAbsolutePath(): absolutní cesta k souboru i se jménem
String getParent(): adresář, v němž je soubor nebo adresář obsažen

Blíže viz dokumentace API třídy File.

Práce s adresáři

Klíčem je opět třída File - použitelná i pro adresáře

Jak např. získat (filtrovaný) seznam souborů v adresáři?

pomocí metody File[] listFiles(FileFilter ff) nebo podobné

File[] listFiles(FilenameFilter fnf):

FileFilter je rozhraní s jedinou metodou boolean accept(File pathname), obdobně FilenameFilter, viz Popis API java.io.FilenameFilter

Práce s binárními proudy

Vstupní jsou odvozeny od abstraktní třídy InputStream

Výstupní jsou odvozeny od abstraktní třídy OutputStream

Vstupní binární proudy

Uvedené metody, kromě abstract byte read(), nemusejí být nutně v neabstraktní podtřídě překryty.

void close(): uzavře proud a uvolní příslušné zdroje (systémové "file handles" apod.)
void mark(int readlimit): poznačí si aktuální pozici (později se lze vrátit zpět pomocí reset())...
boolean markSupported(): ...ale jen když platí tohle
abstract int read(): přečte bajt (0-255 pokud OK; jinak -1, když už není možné přečíst)
int read(byte[] b): přečte pole bajtů
int read(byte[] b, int off, int len): přečte pole bajtů se specifikací délky a pozice plnění pole b
void reset(): vrátí se ke značce nastavené metodou mark(int)
long skip(long n): přeskočí zadaný počte bajtů

Důležité neabstraktní třídy odvozené od `InputStream`

java.io.FilterInputStream - je bázová třída k odvozování všech vstupních proudů přidávajících vlastnost/schopnost filtrovat poskytnutý vstupní proud.

Příklady filtrů (ne všechny jsou v java.io!):

BufferedInputStream: proud s vyrovnávací pamětí (je možno specifikovat její optimální velikost)
java.util.zip.CheckedInputStream: proud s kontrolním součtem (např. CRC32)
javax.crypto.CipherInputStream: proud dešifrující data ze vstupu
DataInputStream: má metody pro čtení hodnot primitivních typů, např. float readFloat()
java.security.DigestInputStream: počítá současně i haš (digest) čtených dat, použitý algoritmus lze nastavit
java.util.zip.InflaterInputStream: dekomprimuje (např. GZIPem) zabalený vstupní proud (má ještě specializované podtřídy)
LineNumberInputStream: doplňuje informaci o tom, ze kterého řádku vstupu čteme (zavrhovaná - deprecated - třída)
ProgressMonitorInputStream: přidává schopnost informovat o průběhu čtení z proudu
PushbackInputStream: do proudu lze data vracet zpět

Další vstupní proudy

Příklad rekonstrukce objektů ze souborů

FileInputStream istream = new FileInputStream("t.tmp"); 
ObjectInputStream p = new ObjectInputStream(istream); 
int i = p.readInt(); 
String today = (String)p.readObject(); 
Date date = (Date)p.readObject(); 
istream.close();

javax.sound.sampled.AudioInputStream: vstupní proud zvukových dat
ByteArrayInputStream: proud dat čtených z pole bajtů
PipedInputStream: roura napojená na "protilehlý" PipedOutputStream
SequenceInputStream: proud vzniklý spojením více podřízených proudů do jednoho virtuálního
ObjectInputStream: proud na čtení serializovaných objektů

Práce se znakovými proudy

základem je abstraktní třída Reader, konkrétními implementacemi jsou:

BufferedReader, CharArrayReader, InputStreamReader, PipedReader, StringReader
LineNumberReader, FileReader, PushbackReader

Výstupní proudy

nebudeme důkladně probírat všechny typy

principy:

jedná se o protějšky k vstupním proudům, názvy jsou konstruovány analogicky (např. FileReader -> FileWriter)
místo generických metod read mají write(...)

Příklady:

PrintStream: poskytuje metody pro pohodlný zápis hodnot primitivních typů a řetězců - příkladem jsou System.out a System.err
PrintWriter: poskytuje metody pro pohodlný zápis hodnot primitivních typů a řetězců

Konverze: znakové <-> binární proudy

Ze vstupního binárního proudu InputStream (čili každého) je možné vytvořit znakový Reader pomocí

// nejprve  binární vstupní proud - toho kódování znaků nezajímá 
InputStream is = ...

// znakový proud isr 
// použije pro dekódování standardní znakovou sadu
Reader isr = new InputStreamReader(is); 

// sady jsou definovány v balíku 
java.nio 
Charset chrs = java.nio.Charset.forName("ISO-8859-2"); 

// znakový proud isr2 
// použije pro dekódování jinou znakovou sadu 
Reader isr2 = new InputStreamReader(is, chrs);

Podporované názvy znakových sad naleznete na webu IANA Charsets.

Obdobně pro výstupní proudy - lze vytvořit Writer z OutputStream.

Serializace objektů

nebudeme podrobně studovat, zatím stačí vědět, že:
- serializace objektů je postup, jak z objektu vytvořit sekvenci bajtů persistentně uložitelnou na paměťové médium (disk) a později restaurovatelnou do podoby výchozího javového objektu.
- deserializace je právě zpětná rekonstrukce objektu
aby objekt bylo možno serializovat, musí implementovat (prázdné) rozhraní java.io.Serializable
proměnné objektu, které nemají být serializovány, musí být označeny modifikátorem - klíčovým slovem - transient
pokud požaduje "speciální chování" při de/serializaci, musí objekt definovat metody
- private void readObject(java.io.ObjectInputStream stream) throws IOException, ClassNotFoundException
- private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream stream) throws IOException
metody:
- DataOutputStream.writeObject(Object o)

Odkazy

Tutoriály k Java I/O: kapitola z Sun Java Tutorial

Demo programy na serializaci (z učebnice): Serializace objektů