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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 Die Funktionsbibliothek
10 Threads und nebenläufige Programmierung
11 Raum und Zeit
12 Datenstrukturen und Algorithmen
13 Dateien und Datenströme
14 Die eXtensible Markup Language (XML)
15 Grafische Oberflächen mit Swing
16 Grafikprogrammierung
17 Netzwerkprogrammierung
18 Verteilte Programmierung mit RMI und Web-Services
19 JavaServer Pages und Servlets
20 Applets
21 Midlets und die Java ME
22 Datenbankmanagement mit JDBC
23 Reflection und Annotationen
24 Logging und Monitoring
25 Sicherheitskonzepte
26 Java Native Interface (JNI)
27 Dienstprogramme für die Java-Umgebung
A Die Begleit-DVD
Stichwort
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Java ist auch eine Insel von Christian Ullenboom Programmieren mit der Java Standard Edition Version 6
Java ist auch eine Insel 7., aktualisierte Auflage geb., mit DVD (November 2007) 1.492 S., 49,90 Euro Galileo Computing ISBN 978-3-8362-1146-8 |
| 13 Dateien und Datenströme
|  | 13.1 Datei und Verzeichnis
|  |  | 13.1.1 Dateien und Verzeichnisse mit der Klasse File
|  |  | 13.1.2 Verzeichnis oder Datei? Existiert es?
|  |  | 13.1.3 Verzeichnis- und Dateieigenschaften/-attribute
|  |  | 13.1.4 Wurzelverzeichnis, Laufwerksnamen, Plattenspeicher
|  |  | 13.1.5 Umbenennen und Verzeichnisse anlegen
|  |  | 13.1.6 Verzeichnisse listen und Dateien filtern
|  |  | 13.1.7 Dateien berühren, neue Dateien anlegen, temporäre Dateien
|  |  | 13.1.8 Dateien und Verzeichnisse löschen
|  |  | 13.1.9 Verzeichnisse nach Dateien iterativ durchsuchen
|  |  | 13.1.10 URL- und URI-Objekte aus einem File-Objekt ableiten
|  |  | 13.1.11 Mit Locking Dateien sperren
|  |  | 13.1.12 Sicherheitsprüfung
|  |  | 13.1.13 Mime-Typen mit dem JavaBeans Activation Framework (JAF)
|  |  | 13.1.14 Zugriff auf SMB-Server mit jCIFS
|  | 13.2 Dateien mit wahlfreiem Zugriff
|  |  | 13.2.1 Ein RandomAccessFile zum Lesen und Schreiben öffnen
|  |  | 13.2.2 Aus dem RandomAccessFile lesen
|  |  | 13.2.3 Schreiben mit RandomAccessFile
|  |  | 13.2.4 Die Länge des RandomAccessFile
|  |  | 13.2.5 Hin und her in der Datei
|  |  | 13.2.6 Wahlfreier Zugriff und Pufferung mit Unified I/O
|  | 13.3 Stream-Klassen und Reader/Writer am Beispiel von Dateien
|  |  | 13.3.1 Mit dem FileWriter Texte in Dateien schreiben
|  |  | 13.3.2 Zeichen mit der Klasse FileReader lesen
|  |  | 13.3.3 Kopieren mit FileOutputStream und FileInputStream
|  |  | 13.3.4 Das FileDescriptor-Objekt
|  | 13.4 Basisklassen für die Ein-/Ausgabe
|  |  | 13.4.1 Die abstrakten Basisklassen
|  |  | 13.4.2 Übersicht über Ein-/Ausgabeklassen
|  |  | 13.4.3 Die abstrakte Basisklasse OutputStream
|  |  | 13.4.4 Die Schnittstellen Closeable und Flushable
|  |  | 13.4.5 Ein Datenschlucker
|  |  | 13.4.6 Die abstrakte Basisklasse InputStream
|  |  | 13.4.7 Ressourcen wie Grafiken aus dem Klassenpfad und aus Jar–Archiven laden
|  |  | 13.4.8 Ströme mit SequenceInputStream zusammensetzen
|  |  | 13.4.9 Die abstrakte Basisklasse Writer
|  |  | 13.4.10 Die Schnittstelle Appendable
|  |  | 13.4.11 Die abstrakte Basisklasse Reader
|  | 13.5 Formatierte Textausgaben
|  |  | 13.5.1 Die Klassen PrintWriter und PrintStream
|  |  | 13.5.2 System.out, System.err und System.in
|  |  | 13.5.3 Geschützte Passwort-Eingaben mit der Klasse Console
|  | 13.6 Schreiben und Lesen aus Strings und Byte-Feldern
|  |  | 13.6.1 Mit dem StringWriter ein String-Objekt füllen
|  |  | 13.6.2 CharArrayWriter
|  |  | 13.6.3 StringReader und CharArrayReader
|  |  | 13.6.4 Mit ByteArrayOutputStream in ein Byte-Feld schreiben
|  |  | 13.6.5 Mit ByteArrayInputStream aus einem Byte-Feld lesen
|  | 13.7 Datenströme filtern und verketten
|  |  | 13.7.1 Streams als Filter verketten
|  |  | 13.7.2 Gepufferte Ausgaben mit BufferedWriter und BufferedOutputStream
|  |  | 13.7.3 Gepufferte Eingaben mit BufferedReader und BufferedInputStream
|  |  | 13.7.4 LineNumberReader zählt automatisch Zeilen mit
|  |  | 13.7.5 Daten mit der Klasse PushbackReader zurücklegen
|  |  | 13.7.6 DataOutputStream/DataInputStream
|  |  | 13.7.7 Basisklassen für Filter
|  |  | 13.7.8 Die Basisklasse FilterWriter
|  |  | 13.7.9 Ein LowerCaseWriter
|  |  | 13.7.10 Eingaben mit der Klasse FilterReader filtern
|  | 13.8 Vermittler zwischen Byte-Streams und Unicode-Strömen
|  |  | 13.8.1 Datenkonvertierung durch den OutputStreamWriter
|  |  | 13.8.2 Automatische Konvertierungen mit dem InputStreamReader
|  | 13.9 Kommunikation zwischen Threads mit Pipes
|  |  | 13.9.1 PipedOutputStream und PipedInputStream
|  |  | 13.9.2 PipedWriter und PipedReader
|  | 13.10 Datenkompression
|  |  | 13.10.1 Java-Unterstützung beim Komprimieren und Zusammenpacken
|  |  | 13.10.2 Datenströme komprimieren
|  |  | 13.10.3 Zip-Archive
|  |  | 13.10.4 Jar-Archive
|  | 13.11 Prüfsummen
|  |  | 13.11.1 Die Schnittstelle Checksum
|  |  | 13.11.2 Die Klasse CRC32
|  |  | 13.11.3 Die Adler32-Klasse
|  | 13.12 Persistente Objekte und Serialisierung
|  |  | 13.12.1 Objekte mit der Standard-Serialisierung speichern und lesen
|  |  | 13.12.2 Zwei einfache Anwendungen der Serialisierung
|  |  | 13.12.3 Die Schnittstelle Serializable
|  |  | 13.12.4 Nicht serialisierbare Attribute aussparen
|  |  | 13.12.5 Das Abspeichern selbst in die Hand nehmen
|  |  | 13.12.6 Tiefe Objektkopien
|  |  | 13.12.7 Versionenverwaltung und die SUID
|  |  | 13.12.8 Wie die ArrayList serialisiert
|  |  | 13.12.9 Probleme mit der Serialisierung
|  |  | 13.12.10 Serialisieren in XML-Dateien
|  |  | 13.12.11 JavaBeans Persistence
|  |  | 13.12.12 XStream
|  | 13.13 Tokenizer
|  |  | 13.13.1 StreamTokenizer
|  |  | 13.13.2 CSV-(Comma Separated Values-)Dateien verarbeiten
|  | 13.14 Zum Weiterlesen
## 13.2 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, ist java.io.RandomAccessFile. Hier klicken, um das Bild zu vergrößern ### 13.2.1 Ein RandomAccessFile zum Lesen und Schreiben öffnen 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 13.1 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. void close() Schließt eine geöffnete Datei wieder. ### 13.2.2 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 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 abschließen. 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 ein einem ungewohlten 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-Biblio-thek. #### Die UTF-8-Kodierung writeUTF() und readUTF() sind zwei Funktionen, 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-Unicodezeichen Platz sparend 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 daher immer readUTF() nötig, und eine Methode readLine() ist unpassend.
### 13.2.3 Schreiben mit RandomAccessFile 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 Lese-funktionen: write(byte[] b), write(int b), write(byte[] b, int off, int len), write-Boolean(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. ### 13.2.4 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
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. ### 13.2.5 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
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.
Beispiel Erzeuge eine Datei, und setze an die Stelle 1000 das Byte 0xff: Listing 13.15 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().
### 13.2.6 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 unter der BSD-Lizenz unter http://uio.imagero.com/ (oder https://uio.dev.java.net/). Eine Zentrale, die Klasse RandomAccessFactory, bietet eine große Anzahl an 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 (Ran-domAccess erweitert den Basistyp RandomAccessRO und ermöglicht somit das 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 RandomAccess-Factory.BIG_ENDIAN und LITTLE_ENDIAN. ### Ihr Kommentar Wie hat Ihnen das <openbook> gefallen? Wir freuen uns immer über Ihre freundlichen und kritischen Rückmeldungen.
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