12.2 Dateien mit wahlfreiem Zugriff
 
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, java.io.RandomAccessFile.
12.2.1 Ein RandomAccessFile zum Lesen und Schreiben öffnen
 
Die Klasse definiert zwei Konstruktoren, um mit einem Dateinamen oder File-Objekt ein RandomAccessFile-Objekt anzulegen. Im Konstruktor ist immer der zweite Parameter eine Zeichenkette für den Zugriffs-Modus; damit lässt sich eine Datei lesend oder schreibend öffnen. Die Angabe vermeidet Fehler, da eine zum Lesen geöffnete Datei nicht versehentlich überschrieben werden kann.
r
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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.
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rw
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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 selbst tun, indem wir etwa über File delete() aufrufen.
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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
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RandomAccessFile( String name, String mode ) throws FileNotFoundException |
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RandomAccessFile( File file, String mode ) throws FileNotFoundException
Öffnet die Datei. Löst eine FileNotFoundException aus, falls die Datei geöffnet werden soll, aber nicht geöffnet werden kann. Ob aus der Datei gelesen oder die Datei geschrieben wird, bestimmt der String, der den Modus angibt. »r« oder »rw« sind erlaubt. Ist der Modus falsch gesetzt, zeigt eine IllegalArgumentException dies an. |
Fall die Datei geöffnet wird, schließt close() sie wieder.
12.2.2 Aus dem RandomAccessFile lesen
 
Um Daten aus einer mit einem RandomAccessFile verwalteten Datei zu bekommen, nutzen wir eine der readXXX()-Methoden. Sie lesen direkt das Bytefeld aus der Datei oder mehrere Byte, die zu einem primitiven Datentyp zusammengesetzt sind. readChar()etwa liest hintereinander zwei Byte und verknüpft diese zu einem char.
Da jede der Methoden eine IOException im Fehlerfall auslöst, ist dies in der Beschreibung nicht extra aufgeführt.
class java.io. RandomAccessFile
implements DataOutput, DataInput, Closeable
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int read()
Liest genau ein Byte und liefert es als int zurück. |
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int read( byte[] b )
Liest b.length() viele Byte und speichert sie im Feld b. |
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int read( byte[] b, int off, int len )
Liest len Byte aus der Datei und schreibt sie in das Feld b ab der Position off. Konnte mehr als ein Byte gelesen werden, aber weniger als len, wird die gelesene Größe als Rückgabewert zurückgegeben. |
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final boolean readBoolean() |
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final byte readByte(), final short readShort(), final int readInt(), final long readLong() |
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final char readChar() |
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final double readDouble(), final float readFloat()
Liest einen primitiven Datentyp. |
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final int readUnsignedByte()
Liest ein als vorzeichenlos interpretiertes Byte. |
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final int readUnsignedShort()
Liest zwei als vorzeichenlos interpretierte Byte. |
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final void readFully( byte[] b )
Versucht, den gesamten Puffer b zu füllen. |
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final void readFully( byte[] b, int off, int len )
Liest len Byte und speichert sie im Puffer b ab dem Index off. |
Zum Schluss bleiben zwei Methoden, die eine Zeichenkette liefern.
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final String readLine()
Liest eine Textzeile. Als Zeilenende wird \n und \r\n akzeptiert. Aus der Datei werden die Zeichen einfach als ASCII-Byte genommen und nicht als Unicode interpretiert. Die Methode nimmt keine Umwandlung verschiedener Codepages vor, sodass korrekte Unicode-Zeilen einer Umgebung herauskommen. Diese Umwandlung müsste manuell gemacht werden. Da RandomAccessFile nicht puffert, bietet sich aus Geschwindigkeitsgründen eine zeilenweise Verarbeitung von ASCII-Dateien über readLine() nicht an. |
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final String readUTF()
Liest einen UTF-codierten String und gibt einen Unicode-String zurück. Bei UTF-Strings werden entweder ein, zwei oder drei Byte zu einem Unicode-Zeichen zusammengefasst. |
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 Byte 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.
12.2.3 Schreiben
 
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 orthogonal zu den Lesefunktionen, sodass sie hier nicht weiter erklärt werden. Wir listen sie lediglich kurz ohne Rückgabetyp (der void ist) auf: 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).
12.2.4 Die Länge des RandomAccessFile
 
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
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void setLength( long newLength )
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. |
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long length()
Liefert die Länge der Datei. Schreibzugriffe erhöhen den Wert, und setLength() modifiziert ebenfalls die Länge. |
12.2.5 Hin und her in der Datei
 
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. 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
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long getFilePointer()
Liefert die momentane Position des Dateizeigers. Das erste Byte steht an der Stelle null. |
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void seek( long pos )
Setzt die Position des Dateizeigers auf pos. Diese Angabe ist absolut und kann daher nicht negativ sein. Falls doch, wird eine Ausnahme ausgelöst. |
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int skipBytes( int n )
Im Gegensatz zu seek() positioniert skipBytes() relativ. n ist die Anzahl, um die der Dateizeiger bewegt wird. Ein negativer Wert setzt den Zeiger nach vorne. Falls versucht wird, den Zeiger vor die Datei zu setzen, wird eine IOException ausgelöst. |
Setzen seek() oder skipBytes() den Zeiger weiter, als es möglich ist, wird die Datei dadurch nicht größer. Sie verändert jedoch ihre Größe, wenn Daten geschrieben werden.
Beispiel Wir hängen an eine Datei eine Zeile an.
Listing 12.7
FileAppend.java
import java.io.*;
public class FileAppend
{
public static void main( String[] args )
{
if ( args.length != 2 )
{
System.err.println( "Aufruf: FileAppend string outfile" );
System.exit( 1 );
}
RandomAccessFile output = null;
try
{
output = new RandomAccessFile( args[1], "rw" );
output.seek( output.length() ); // Dateizeiger an das Ende
output.writeChars( args[0] + "\n" ); // Zeile schreiben
}
catch ( IOException e ) {
e.printStackTrace();
}
finally {
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if ( output != null )
try { output.close(); } catch ( IOException e ) { e.printStackTrace(); }
}
}
}
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12.2.6 Wahlfreier Zugriff und Pufferung mit Unified I/O
 
Da RandomAccessFile keine eigene Pufferung übernimmt, ist der sequenzielle Zugriff nicht performant. Falls die Stream-Klassen und Reader/Writer mit in die Diskussion kommen, ermöglicht diese Pufferung aber nicht zwingend wahlfreien Zugriff. Ein Ausweg aus dem Dilemma bietet die freie Open-Source Bibliothek Unified I/O, kurz uiu, von imagero unter https://uio.dev.java.net/. Eine Zentrale, die Klasse RandomAccessFactory, bietet eine große Anzahl Fabrikfunktionen der Art create(), createRO(), createBuffered() und createBufferedRO() an; die Parametertypen sind alle möglichen Array-Typen, File, RandomAccess, String (Dateiname) und ein eigener Buffer. Der Rückgabetyp der Fabrikmethoden ist com.imagero.uio.RandomAccess bzw. RandomAccessRO (RandomAccess erweitert den Basistyp RandomAccessRO und ermöglicht somit Lesen und Schreiben). RandomAccess implementiert java.io.DataInput und java.io.DataOutput, was auch RandomAccessFile implementiert, sowie eigene Schnittstellen Input und RandomAccessRO. In der Summe gibt es dann Methoden wie write(), readXXX(), skip(), seek(). Die Klassen ermöglichen eine einfache Unterstützung der Byte-Ordnung mit RandomAccessFactory.BIG_ENDIAN und LITTLE_ENDIAN.
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