Galileo Computing < openbook > Galileo 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 Mathematisches
6 Eigene Klassen schreiben
7 Angewandte Objektorientierung
8 Exceptions
9 Generics, innere Klassen
10 Die Klassenbibliothek
11 Threads und nebenläufige Programmierung
12 Datenstrukturen und Algorithmen
13 Raum und Zeit
14 Dateien und Datenströme
15 Die eXtensible Markup Language (XML)
16 Grafische Oberflächen mit Swing
17 Grafikprogrammierung
18 Netzwerkprogrammierung
19 Verteilte Programmierung mit RMI und Web–Services
20 JavaServer Pages und Servlets
21 Applets
22 Midlets und die Java ME
23 Datenbankmanagement mit JDBC
24 Reflection und Annotationen
25 Logging und Monitoring
26 Sicherheitskonzepte
27 Java Native Interface (JNI)
28 Dienstprogramme für die Java-Umgebung
Stichwort

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Java ist auch eine Insel (8. Auflage) von Christian Ullenboom
Programmieren mit der Java Standard Edition Version 6
Buch: Java ist auch eine Insel (8. Auflage)

Java ist auch eine Insel (8. Aufl.)
8., aktual. Auflage, geb., mit DVD
1.475 S., 49,90 Euro
Galileo Computing
ISBN 978-3-8362-1371-4
Pfeil 14 Dateien und Datenströme
Pfeil 14.1 Datei und Verzeichnis
Pfeil 14.1.1 Dateien und Verzeichnisse mit der Klasse File
Pfeil 14.1.2 Verzeichnis oder Datei? Existiert es?
Pfeil 14.1.3 Verzeichnis- und Dateieigenschaften/-attribute
Pfeil 14.1.4 Wurzelverzeichnis, Laufwerksnamen, Plattenspeicher
Pfeil 14.1.5 Umbenennen und Verzeichnisse anlegen
Pfeil 14.1.6 Verzeichnisse listen und Dateien filtern
Pfeil 14.1.7 Dateien berühren, neue Dateien anlegen, temporäre Dateien
Pfeil 14.1.8 Dateien und Verzeichnisse löschen
Pfeil 14.1.9 Verzeichnisse nach Dateien iterativ durchsuchen
Pfeil 14.1.10 URL- und URI-Objekte aus einem File-Objekt ableiten
Pfeil 14.1.11 Mit Locking Dateien sperren
Pfeil 14.1.12 Sicherheitsprüfung
Pfeil 14.2 Dateien mit wahlfreiem Zugriff
Pfeil 14.2.1 Ein RandomAccessFile zum Lesen und Schreiben öffnen
Pfeil 14.2.2 Aus dem RandomAccessFile lesen
Pfeil 14.2.3 Schreiben mit RandomAccessFile
Pfeil 14.2.4 Die Länge des RandomAccessFile
Pfeil 14.2.5 Hin und her in der Datei
Pfeil 14.3 Stream-Klassen und Reader/Writer am Beispiel von Dateien
Pfeil 14.3.1 Mit dem FileWriter Texte in Dateien schreiben
Pfeil 14.3.2 Zeichen mit der Klasse FileReader lesen
Pfeil 14.3.3 Kopieren mit FileOutputStream und FileInputStream
Pfeil 14.3.4 Das FileDescriptor-Objekt
Pfeil 14.4 Basisklassen für die Ein-/Ausgabe
Pfeil 14.4.1 Die abstrakten Basisklassen
Pfeil 14.4.2 Übersicht über Ein-/Ausgabeklassen
Pfeil 14.4.3 Die abstrakte Basisklasse OutputStream
Pfeil 14.4.4 Die Schnittstellen Closeable und Flushable
Pfeil 14.4.5 Ein Datenschlucker
Pfeil 14.4.6 Die abstrakte Basisklasse InputStream
Pfeil 14.4.7 Ressourcen aus dem Klassenpfad und aus Jar–Archiven laden
Pfeil 14.4.8 Ströme mit SequenceInputStream zusammensetzen
Pfeil 14.4.9 Die abstrakte Basisklasse Writer
Pfeil 14.4.10 Die Schnittstelle Appendable
Pfeil 14.4.11 Die abstrakte Basisklasse Reader
Pfeil 14.5 Formatierte Textausgaben
Pfeil 14.5.1 Die Klassen PrintWriter und PrintStream
Pfeil 14.5.2 System.out, System.err und System.in
Pfeil 14.5.3 Geschützte Passwort-Eingaben mit der Klasse Console
Pfeil 14.6 Schreiben und Lesen aus Strings und Byte-Feldern
Pfeil 14.6.1 Mit dem StringWriter ein String-Objekt füllen
Pfeil 14.6.2 CharArrayWriter
Pfeil 14.6.3 StringReader und CharArrayReader
Pfeil 14.6.4 Mit ByteArrayOutputStream in ein Byte-Feld schreiben
Pfeil 14.6.5 Mit ByteArrayInputStream aus einem Byte-Feld lesen
Pfeil 14.7 Datenströme filtern und verketten
Pfeil 14.7.1 Streams als Filter verketten
Pfeil 14.7.2 Gepufferte Ausgaben mit BufferedWriter/BufferedOutputStream
Pfeil 14.7.3 Gepufferte Eingaben mit BufferedReader/BufferedInputStream
Pfeil 14.7.4 LineNumberReader zählt automatisch Zeilen mit
Pfeil 14.7.5 Daten mit der Klasse PushbackReader zurücklegen
Pfeil 14.7.6 DataOutputStream/DataInputStream
Pfeil 14.7.7 Basisklassen für Filter
Pfeil 14.7.8 Die Basisklasse FilterWriter
Pfeil 14.7.9 Ein LowerCaseWriter
Pfeil 14.7.10 Eingaben mit der Klasse FilterReader filtern
Pfeil 14.8 Vermittler zwischen Byte-Streams und Unicode-Strömen
Pfeil 14.8.1 Datenkonvertierung durch den OutputStreamWriter
Pfeil 14.8.2 Automatische Konvertierungen mit dem InputStreamReader
Pfeil 14.9 Kommunikation zwischen Threads mit Pipes
Pfeil 14.9.1 PipedOutputStream und PipedInputStream
Pfeil 14.9.2 PipedWriter und PipedReader
Pfeil 14.10 Datenkompression
Pfeil 14.10.1 Java-Unterstützung beim Komprimieren
Pfeil 14.10.2 Datenströme komprimieren
Pfeil 14.10.3 Zip-Archive
Pfeil 14.10.4 Jar-Archive
Pfeil 14.11 Prüfsummen
Pfeil 14.11.1 Die Schnittstelle Checksum
Pfeil 14.11.2 Die Klasse CRC32
Pfeil 14.11.3 Die Adler32-Klasse
Pfeil 14.12 Persistente Objekte und Serialisierung
Pfeil 14.12.1 Objekte mit der Standard-Serialisierung speichern und lesen
Pfeil 14.12.2 Zwei einfache Anwendungen der Serialisierung
Pfeil 14.12.3 Die Schnittstelle Serializable
Pfeil 14.12.4 Nicht serialisierbare Attribute aussparen
Pfeil 14.12.5 Das Abspeichern selbst in die Hand nehmen
Pfeil 14.12.6 Tiefe Objektkopien
Pfeil 14.12.7 Versionenverwaltung und die SUID
Pfeil 14.12.8 Wie die ArrayList serialisiert
Pfeil 14.12.9 Probleme mit der Serialisierung
Pfeil 14.12.10 Serialisieren in XML-Dateien
Pfeil 14.12.11 JavaBeans Persistence
Pfeil 14.12.12 XStream
Pfeil 14.13 Tokenizer
Pfeil 14.13.1 StreamTokenizer
Pfeil 14.13.2 CSV-Dateien verarbeiten
Pfeil 14.14 Zum Weiterlesen


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14.2 Dateien mit wahlfreiem Zugriff Zur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Dateien können auf zwei unterschiedliche Arten gelesen und modifiziert werden: zum einen über einen Datenstrom, der Bytes wie in einem Medien-Stream verarbeitet, zum anderen über wahlfreien Zugriff (engl. random access). Während der Datenstrom eine strenge Sequenz erzwingt, ist dies beim wahlfreien Zugriff egal, da innerhalb der Datei beliebig hin und her gesprungen werden kann und ein Dateizeiger verwaltet wird, den wir setzen können. Da wir es mit Dateien zu tun haben, heißt das Ganze dann Random Access File, und die Klasse, die wahlfreien Zugriff anbietet, ist java.io.RandomAccessFile.


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14.2.1 Ein RandomAccessFile zum Lesen und Schreiben öffnen Zur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Die Klasse deklariert zwei Konstruktoren, um mit einem Dateinamen oder File-Objekt ein RandomAccessFile-Objekt anzulegen. Im Konstruktor bestimmt der zweite Parameter eine Zeichenkette für den Zugriffsmodus; damit lässt sich eine Datei lesend oder schreibend öffnen. Die Angabe vermeidet Fehler, da eine zum Lesen geöffnete Datei nicht versehentlich überschrieben werden kann.


Tabelle 14.1 Zwei Modi für den Konstruktor von RandomAccessFile

r

Die Datei wird zum Lesen geöffnet. Wenn sie nicht vorhanden ist, wird ein Fehler ausgelöst. Der Versuch, auf diese Datei schreibend zuzugreifen, wird mit einer Exception bestraft.

rw

Die Datei wird zum Lesen oder Schreiben geöffnet. Eine existierende Datei wird dabei geöffnet, und hinten können die Daten angehängt werden, ohne dass die Datei gelöscht wird. Existiert die Datei nicht, wird sie neu angelegt, und ihre Startgröße ist null. Soll die Datei gelöscht werden, so müssen wir dies ausdrücklich über delete() der File-Klasse selbst tun.


Zusätzlich lässt sich bei rw noch ein s oder d anhängen; sie stehen für Möglichkeiten, beim Schreiben die Daten mit dem Dateisystem zu synchronisieren.


class java.io.RandomAccessFile 
implements DataOutput, DataInput, Closeable

  • RandomAccessFile( String name, String mode ) throws FileNotFoundException
  • RandomAccessFile( File file, String mode ) throws FileNotFoundException Öffnet die Datei. Ob die Datei zum Lesen oder Schreiben vorbereitet ist, bestimmt der String mode mit gültigen Belegungen »r« oder »rw«. Ist der Modus falsch gesetzt, zeigt eine IllegalArgumentException dies an. Löst eine FileNotFoundException [Eingedeutscht »DöösIschNetDoo«.] aus, falls die Datei nicht geöffnet werden kann.
  • Voidclose()
    Schließt eine geöffnete Datei wieder.

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14.2.2 Aus dem RandomAccessFile lesen Zur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Um Daten aus einer mit einem RandomAccessFile verwalteten Datei zu bekommen, nutzen wir eine der readXXX()-Methoden. Sie lesen direkt das Byte-Feld aus der Datei oder mehrere Bytes, die zu einem primitiven Datentyp zusammengesetzt sind. readChar()etwa liest hintereinander zwei Bytes und verknüpft diese zu einem char.


class java.io.RandomAccessFile 
implements DataOutput, DataInput, Closeable

  • int read() throws IOException
    Liest genau ein Byte und liefert es als int zurück.
  • int read( byte[] b ) throws IOException
    Liest b.length() viele Byte und speichert sie im Feld b.
  • int read( byte[] b, int off, int len ) throws IOException
    Liest len Byte aus der Datei und schreibt sie in das Feld b ab der Position off. Wurde mehr als ein, aber weniger als len Bytes gelesen, wird die gelesene Größe als Rückgabewert zurückgegeben.
  • final boolean readBoolean() throws IOException
  • final byte readByte(), final short readShort(), final int readInt(), final long readLong() throws IOException
  • final char readChar() throws IOException
  • final double readDouble(), final float readFloat()
    Liest einen primitiven Datentyp.
  • final int readUnsignedByte() throws IOException
    Liest ein als vorzeichenlos interpretiertes Byte.
  • final int readUnsignedShort() throws IOException
    Liest zwei als vorzeichenlos interpretierte Bytes.
  • final void readFully( byte[] b ) throws IOException
    Versucht, den gesamten Puffer b zu füllen.
  • final void readFully( byte[] b, int off, int len ) throws IOException
    Liest len Bytes und speichert sie im Puffer b ab dem Index off.

Zum Schluss bleiben zwei Methoden, die eine Zeichenkette liefern:

  • final String readLine() throws IOException
    Liest eine Textzeile, die das Zeilenendezeichen \r oder \n beziehungsweise eine Kombination \r\n abschließt. Die letzte Zeile muss nicht so abgeschlossen sein, denn ein Dateiende zählt als Zeilenende. readLine() interpretiert die Zeichen nicht als Unicode, sondern übernimmt die Zeichen einfach als ASCII-Bytes. (Ohne die Konvertierung verschiedener Codepages, etwa von einer Datei in einem ungewohnten IBM-Format, liest readLine() nicht die korrekten entsprechenden Unicode-Zeilen heraus. Diese Byte-in-Char-Umwandlung müsste manuell vorgenommen werden.) Auch weil RandomAccessFile nicht puffert, bietet sich aus Geschwindigkeitsgründen eine zeilenweise Verarbeitung von ASCII-Dateien über readLine() nicht an, und die passende Klasse Scanner oder BufferedReader sollte Verwendung finden.
  • final String readUTF()
    Liest einen modifizierten UTF-kodierten String und gibt einen Unicode-String zurück. Ein UTF-String fasst entweder ein, zwei oder drei Bytes zu einem Unicode-Zeichen zusammen. (Der übernächste Abschnitt erklärt die Kodierung genauer.)

Rückgabe –1 und EOFException

Die Methoden liefern nicht alle einen Fehler, wenn die Datei schon fertig abgearbeitet wurde und keine Daten mehr anliegen. Im Fall von int read(), int read(byte[]) oder int read(byte[], int, int) gibt es einfach den Rückgabewert –1 und keine Exception. Ähnliches gilt für readLine(). Die Methode liefert null am Dateiende. Für die anderen Lese-Methoden gilt, dass sie eine bestimmte Anzahl Bytes erzwingen, etwa readLong() acht – oder auch nur ein Byte für readByte() –, sodass im Fall eines Dateiendes eine EOFException folgt. Bis auf wenige Ausnahmen gibt es kaum weitere Einsatzgebiete von EOFException in der Java-Bibliothek.

Die UTF-8-Kodierung

writeUTF() und readUTF() sind zwei Operationen, die die Schnittstellen DataOutput und DataInput vorschreiben. Neben RandomAccessFile implementiert DataOutputStream die Schnittstelle DataOutput und DataInputStream die Schnittstelle DataInput.

Java verwaltet Unicode-Zeichen über den Datentyp char, der (immer noch [Eine Anspielung, da Java seit Version 5 Unicode 4 mit 32-Bit-Zeichen unterstützt und wir widerlich für die Umsetzung tricksen müssen.] ) 16 Bit lang ist. In unseren Breiten stammen die meisten Zeichen aus den herkömmlichen 8 Bit des Latin-1-Zeichensatzes. Würden die Zeichen als Unicode (also zwei Bytes) versendet, bestände der 16-Bit-Datenstrom im Wesentlichen zur Hälfte aus Nullen. Aus diesem Grund gibt es eine alternative Kodierung, die jedes 16-Bit-Unicode-Zeichen platzsparend schreibt und in Abhängigkeit von der Belegung 1, 2 oder 3 Bytes lang ist. Die Kodierung der Zeichen richtet sich nach der Belegung der Bits wie folgt:

  • '\u0001' bis '\u007F': Die Zeichen werden direkt mit einem Byte geschrieben. Die westlichen Texte, die zum Großteil in 7-Bit-ASCII verfasst sind, lassen sich somit kompakt schreiben.
  • '\u0080' bis '\u07FF': Die Zeichen werden mit 2 Bytes kodiert.
  • '\u0800' bis '\uFFFF': Die Zeichen werden mit 3 Bytes kodiert.

Die Kodierung, die Java wählt, ist an UTF-8 angelehnt und wird im Folgenden einfach UTF-8-Kodierung genannt. Das modifizierte UTF-8-Format [http://tutego.com/go/modifiedutf8] von Java kodiert etwa – anders als es der Unicode-Standard im Kapitel »Unicode Encoding Forms« beschreibt – das Zeichen '\u0000' in zwei Bytes, was laut Unicode-Standard in einem Byte geschrieben würde.


Hinweis Würden die Zeichenfolgen lediglich mit der vorgestellten Kodierung geschrieben, wüsste der Zeichenleser nicht, wann das Ende der Zeichenfolge erreicht ist. Daher beginnt writeUTF() mit einer Längenkennung. Zum Lesen von Zeilen ist somit immer readUTF() nötig, und eine Methode readLine() ist unpassend.



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14.2.3 Schreiben mit RandomAccessFile Zur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Da RandomAccessFile die Schnittstellen DataOutput und DataInput implementiert, werden zum einen die readXXX()-Methoden wie bisher vorgestellt implementiert und zum anderen eine Reihe von Schreibmethoden der Form writeXXX(). Diese sind analog zu den Lesemethoden: write(byte[] b), write(int b), write(byte[] b, int off, int len), writeBoolean(boolean v), writeByte(int v), writeBytes(String s), writeChar(int v), writeChars(String s), writeDouble(double v), writeFloat(float v), writeInt(int v), writeLong(long v), writeShort(int v) und writeUTF(String str). Der Rückgabetyp ist void, und die Methoden können eine IOException auslösen.


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14.2.4 Die Länge des RandomAccessFile Zur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Mit zwei Methoden greifen wir auf die Länge der Datei zu: einmal schreibend verändernd und einmal lesend.


class java.io.RandomAccessFile 
implements DataOutput, DataInput, Closeable

  • void setLength( long newLength ) throws IOException
    Setzt die Größe der Datei auf newLength. Ist die Datei kleiner als newLength, wird sie mit unbestimmten Daten vergrößert; wenn die Datei größer war als die zu setzende Länge, wird die Datei abgeschnitten. Dies bedeutet, dass der Dateiinhalt mit setLength(0) leicht zu löschen ist.
  • long length() throws IOException
    Liefert die Länge der Datei. Schreibzugriffe erhöhen den Wert, und setLength() modifiziert ebenfalls die Länge.

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14.2.5 Hin und her in der Datei topZur vorigen Überschrift

Die bisherigen Lesemethoden setzen den Datenzeiger automatisch eine Position weiter. Wir können den Datenzeiger jedoch auch manuell an eine selbst gewählte Stelle setzen und damit durch die Datei navigieren.


Beispiel Erzeuge eine Datei, und setze an die Stelle 1000 das Byte 0xFF:

Listing 14.14 com/tutego/insel/io/raf/CreateBigFile.java, main()

RandomAccessFile file = new RandomAccessFile("c:/test.bin", "rw" ); 
file.seek( 1000 ); 
file.write( –1 ); 
file.close();

Da skipBytes() den Dateizeiger nicht »hinter« die Datei stellen kann, funktioniert die Lösung nur mit seek().


Die nachfolgenden Lese- oder Schreibzugriffe setzen dann dort an. Die im Folgenden beschriebenen Methoden haben etwas mit diesem Dateizeiger und seiner Position zu tun:


class java.io.RandomAccessFile 
implements DataOutput, DataInput, Closeable

  • long getFilePointer() throws IOException
    Liefert die momentane Position des Dateizeigers. Das erste Byte steht an der Stelle null.
  • void seek( long pos ) throws IOException
    Setzt die Position des Dateizeigers auf pos. Diese Angabe ist absolut und kann daher nicht negativ sein. Falls doch, wird eine Ausnahme ausgelöst. file.seek(file.length()); setzt den Zeiger auf das Ende der Datei.
  • int skipBytes( int n ) throws IOException
    Im Gegensatz zu seek() positioniert skipBytes() relativ. n ist die Anzahl, um die der Dateizeiger bewegt wird. Ist n negativ, werden keine Bytes übersprungen. Eine relative Positionierung mit positivem und negativem n für ein RandomAccessFile raf erreicht raf.seek(raf.getFilePointer() + n). Die Summe darf aber nicht negativ sein, sonst gibt es von seek() eine IOException. Die Rückgabe gibt die tatsächlich gesprungenen Bytes zurück, was nicht mit n identisch sein muss!

Setzt seek() den Zeiger weiter, als es möglich ist, wird die Datei dadurch nicht automatisch größer. Sie verändert jedoch ihre Größe, wenn Daten geschrieben werden.



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