02-Java-IO.pdf

Departamento de Matemticas y Computacin Grado en Informtica Programacin de Bases de Datos

OutputStream os = new OutputStream();

Java IO - Streams

JDBC por Francisco J. Garca Izquierdo. Universidad de la Rioja. Departamento de Matemticas y Computacin. se encuentra bajo una Licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 Unported.

Grado en Informtica Programacin de Bases de datos 2 Francisco J. Garca Izquierdo

Introduccin

Salida (Out)

Filtros de salida

Entrada (Input)

Filtros de entrada

Readers y Writers

Clase File

Agenda


Introduccin

Salida (Out)

Filtros de salida

Entrada (Input)

Filtros de entrada

Readers y Writers

Clase File

Agenda


Vamos a utilizar Java como lenguaje de programacin de la asignatura

Una de las caractersticas intrnsecas de los sistemas distribuidos: computadores conectados que se intercambian mensajes

Las conexiones de red en Java son tratadas como streams (como si fuesen ficheros)

A travs de esos streams se envan y reciben los mensajes (como si grabsemos o leysemos ficheros)

Adems la informacin intercambiada entre los nodos estar, en muchas ocasiones, almacenada en ficheros.

Es imprescindible un dominio de los APIs de entrada/salida de Java

Justificacin


La E/S de Java se realiza a travs de flujos (streams). Secuencia ordenada de bytes

Estos pueden ser de entrada (InputStream) o de salida (OutputStream).

Independizan a los objetos de origen/destino de los datos.

Las clases de E/S se encuentran en el paquete java.io.

Los mtodos de OutputStream (y tambin de InputStream) lanzan la excepcin IOException ante cualquier fallo relacionado con el intento de escritura o lectura

Streams


Introduccin

Salida (Out)

Filtros de salida

Entrada (Input)

Filtros de entrada

Readers y Writers

Clase File

Agenda


Clase abstracta de la que derivan los dems flujos de salida. Fundamentalmente ofrece los siguientes servicios:

public abstract void write(int b) throws IOException

public void write(byte b[]) throws IOException

public void write(byte b[], int off, int len) throws IOException

public void flush() throws IOException

public void close() throws IOException

Como OutputStream es una clase abstracta. Dnde se enva un byte que se escribe a travs de un OutputStream? Depender del tipo del stream.

Hay varias clases que derivan de OutputStream y redefinen el mtodo write para darle una implementacin distinta: FileOutputStream ByteArrayOutputStream PipedOutputStream sun.net.TelnetOutputStream

La clase OutputStream


El FileOutputStream redefine el mtodo write para enviar el byte a un

fichero.

Vanse los constructores disponibles en la ayuda de Java.

FileOutputStream

FileOutputStream f;

f = new FileOutputStream(Datos.dat);

for (int i = 0; i < 100; i++)

f.write(i);

f.close();


El ByteArrayOutputStream redefine el mtodo write para enviar el byte a un array dinmico (en memoria).

Aade los mtodos: public byte[] toByteArray()

public int size()

Ejemplo

ByteArrayOutputStream

ByteArrayOutputStream ba;

ba = new ByteArrayOutputStream();

for (int i = 0; i < 100; i++)

ba.write(i);

ba.close();

// Con ba.toByteArray() accedemos al array

// con los bytes escritos


Introduccin

Salida (Out)

Filtros de salida

Entrada (Input)

Filtros de entrada

Readers y Writers

Clase File

Agenda


Un filtro de salida es un OutputStream al cual se le asocia en su constructor otro OutputStream (patrn

Decorator)

Los filtros reenvan toda la informacin que reciben a su OutputStream asociado, previa realizacin de algn

tipo de transformacin en la misma.

De esta manera cada filtro aade una funcionalidad adicional al OutputStream que encapsula.

Se pueden encadenar varios filtros para obtener varias funcionalidades combinadas.

FilterOutputStream


FileOutputStream ByteArrayOutputStream TelnetOutputStreamPipedOutputStream FilterOutputStream

BufferedOutputStreamPrintStreamDataOutputStreamGZIPOutputStream

OutputStream

+f lush:void

+write:void

+close:void


BufferedOutputStream

FileOutputStreamFileOutputStream

GZIPOutputStream

BufferedOutputStream

FileOutputStream

Composicin de filtros

OutputStream out =

new FileOutputStream(

f.txt) ;

new CipherOutputStream(

)

new GZIPOutputStream(

)

CipherOutputStream CipherOutputStream


Los mtodos de la clase OutputStream solo permiten enviar bytes.

Cualquier otro tipo debern descomponerse en una secuencia de bytes antes de poder escribirse.

FileOutputStream out = new FileOutputStream(datos.dat);

int i;

out.write((i >>> 24) & 0xFF);




// Idem para String, float, etc.

Filtro DataOutputStream


La clase DataOutputStream aade la funcionalidad de poder enviar todos los tipos primitivos directamente.

void writeBytes(String s) throws IOException

void writeBoolean(boolean v) throws IOException

void writeShort(int v) throws IOException

void writeChar(int v) throws IOException

void writeInt(int v) throws IOException

void writeLong(long v) throws IOException

void writeFloat(float v) throws IOException

void writeDouble(double v) throws IOException

void writeChars(String s) throws IOException




DataOutputStream dos;

dos = new DataOutputStream(new FileOutputStream(A));

dos.writeInt(i);

dos.writeDouble(3.14);

dos.writeChars(Hola);

dos.close(); // Se cierra tambin el socio


La clase PrintStream aade la funcionalidad de poder enviar todos los tipos primitivos en formato texto.

Ofrece los mtodos print y println sobrecargados para todos los tipos primitivos.

System.out es de tipo PrintStream

Filtro PrintStream

PrintStream ps;

ps = new PrintStream(new FileOutputStream(A));

ps.println(1);

ps.println(3.14);

ps.println(Hola);

ps.close(); // Se cierra tambin el socio


La forma ms habitual de usar un OutputStream ser combinando varios filtros.

Combinacin


dos = new DataOutputStream(

new FileOutputStream(A)

);

// Se transforma: DataOutput

dos.writeInt(i);

dos.writeDouble(3.14);

dos.writeChars(Hola);

// Se vuelca: File

dos.close(); // Se cierran todos


Qu se puede comentar sobre la siguiente clase?

class Persona {

private String nombre;

private int edad;

Persona (String nombre, int edad) {

this.nombre = nombre;

this.edad = edad;

}

public void write(FileOutputStream f) throws IOExcepcion {


dos = new DataOutputStream(f);

dos.writeUTF(nombre);

dos.writeInt(edad);

}

}

Uso de OutputStreams

class Persona {


private int edad;

Persona (String nombre, int edad) {


this.edad = edad;

}

public void escribe(FileOutputStream f) throws IOExcepcion {


dos = new DataOutputStream(f);

dos.writeChars(nombre);

dos.writeInt(edad);

}

}


Uso de OutputStreams

public static void main(String args[]) {

Persona[] v = new Persona[100];

for (int i = 0; i < v.length; i++)

v[i] = new Persona(Pepe + i, i);

FileOutputStream f =

new FileOutputStream(Personas.dat);


v[i].escribe(f);

f.close();

}


Introduccin

Salida (Out)

Filtros de salida

Entrada (Input)

Filtros de entrada

Readers y Writers

Clase File

Agenda


Clase abstracta de la que derivan los dems flujos de entrada. Fundamentalmente ofrece los siguientes servicios:

public abstract int read() throws IOException

public int read(byte b[]) throws IOException

public int read(byte b[], int off, int len) ) throws IOException

public int available() throws IOException

public void close() throws IOException

InputStream es una clase abstracta. De dnde se recibe el byte que se lee a travs de un InputStream? Depender del tipo del stream.

Hay varias clases que derivan de InputStream y redefinen el mtodo read para darle una implementacin distinta: FileInputStream. ByteArrayInputStream. StringInputStream. SequenceInputStream. PipedInputStream. TelnetInputStream

Clase InputStream


El FileInputStream redefine el mtodo read para leer el byte de un fichero.

FileInputStream

FileInputStream f;

f = new FileInputStream(Datos.dat);

int dato;

while ((dato = f.read()) != -1)

System.out.println(dato);

f.close();


Lectura por bloques

InputStream is = ...;

OutputStream os = ...;

byte buff[] = new byte[buffSize];

int leidos = is.read(buff);

while (leidos != -1) {

os.write(buff);

leidos = is.read(buff);

}

os.close();

InputStream is = ...;

OutputStream os = ...;

byte buff[] = new byte[buffSize];

int leidos = is.read(buff);

while (leidos != -1) {

os.write(buff, 0, leidos);

leidos = is.read(buff);

}

os.close();


El ByteArrayInputStream redefine el mtodo read para leer el byte de un array que se le pase en el constructor.

Ejemplo byte[] v = new byte[1024];


v[i] = i * 2;

ByteArrayInputStream ba;

ba = new ByteArrayInputStream(v);

int dato;

while ((dato = ba.read()) != -1)


ba.close();

ByteArrayInputStream

byte[] v = new byte[1024];


v[i] = i * 2;

ByteArrayInputStream ba;

ba = new ByteArrayInputStream(v);

int dato;



ba.close();


El StringInputStream redefine el mtodo read para leer el siguiente carcter de una cadena que se le pase en el constructor.

Sirve para tratar un String como si fuese un stream

Ejemplo

StringInputStream ba;

ba = new StringInputStream(Hola);

int dato;



ba.close();

StringInputStream

StringInputStream ba;

ba = new StringInputStream(Hola);

int dato;



ba.close();


Cuando se tienen varios InputStreams que se desean procesar seguidos se pueden concatenar mediante un SequenceInputStream.

De esta manera aparecen como un nico InputStream continuo. FileInputStream f1, f2;

f1 = new FileInputStream(Datos1.dat);


SequenceInputStream sis;

sis = new SequenceInputStream(f1, f2);

int dato;

while ((dato = sis.read()) != -1)


sis.close();

SequenceInputStream

FileInputStream f1, f2;



SequenceInputStream sis;

sis = new SequenceInputStream(f1, f2);

int dato;

while ((dato = sis.read()) != -1)


sis.close();


Introduccin

Salida (Out)

Filtros de salida

Entrada (Input)

Filtros de entrada

Readers y Writers

Clase File

Agenda


Un filtro de entrada es un InputStream al cual se le asocia en su constructor otro InputStream.

Los filtros devuelven la informacin que a su vez han ledo de su InputStream asociado, previa realizacin

de algn tipo de transformacin en la misma.

De esta manera cada filtro aade una funcionalidad adicional al InputStream bsico.

Se pueden encadenar varios filtros para obtener varias funcionalidades combinadas.

FilterInputStream


Los mtodos de la clase InputStream solo permiten leer bytes. Cualquier otro tipo debern leerse como una secuencia de bytes y

recomponerse antes de poder utilizarse.

FileInputStream in = new FileInputStream(datos.dat);

int ch1 = in.read();




if ((ch1 | ch2 | ch3 | ch4) < 0)

throw new EOFException();

int i = ((ch1


La clase DataInputStream aade la funcionalidad de poder leer todos los tipos primitivos directamente. readBoolean()

readChar

readByte()

readShort()

readInt()

readLong()

readFloat()

readDouble()

readLine()

readFully(byte[] b)

Filtro DataInputStream


DataInputStream dis;

dis = new DataInputStream(new FileInputStream(A));

int i = dis.readInt();

double d = dis.readDouble();

String s = dis.readLine();

dis.close(); // Se cierra tambin el socio

El final del stream se detecta: readLine() devuelve null

El resto de mtodos lanza EOFException

Filtro DataInputStream


dis = new DataInputStream(new FileInputStream(A));






Esquema tpico usando un DataInputStream

O con BufferedReader (luego hablaremos de la diferencia)

Lectura de ficheros de texto

DataInputStream dis = new DataInputStream(...);

String linea;

while ( (linea = dis.readLine()) != null) {

// Hacer algo con linea

}

BufferedReader br = new BufferedReader (...);

String linea;

while ( (linea = br.readLine()) != null) {


}


La forma ms habitual de usar un InputStream ser combinando varios filtros.

Combinacin


dis = new DataInputStream(

new FileInputStream(A)

);






Qu se puede comentar sobre la siguiente clase?

Uso de InputStreams

public class Persona {


private int edad;

public Persona (String nombre, int edad) {


this.edad = edad;

}

public void lee(FileInputStream f) throws IOException {


dis = new DataInputStream(f);

nombre = dis.readUTF();

edad = dis.readInt();

}

}


Introduccin

Salida (Out)

Filtros de salida

Entrada (Input)

Filtros de entrada

Readers y Writers

Clase File

Agenda


Los streams estn orientados a la E/S de bytes Los Readers y los Writers estn orientados a la E/S de

caracteres.

Tenemos la mala costumbre de asumir que todo el texto es ASCII (en este caso hay equivalencia entre byte y char)

Pero no en todas las partes del mundo pasa eso. Su existencia se justifica por la necesidad de escribir caracteres

en distintos juegos de caracteres y as facilitar la internacionalizacin

Existe una jerarqua paralela entre Readers e InputStreams (y Writers y OutputStreams). Ej: FileInputStream FileReader.

Para convertir un InputStream en un Reader existe InputStreamReader (y para writers OutputStreamWriter)

La recomendacin es que siempre que se vaya a escribir texto se escriba con Writer.

Readers y Writers


Internamente los caracteres en Java se codifican en Unicode (siempre 2 bytes por carcter) a es el carcter 97 (0x0061 \u0061), el 225 (0x00E1); el 8364 (0x20AC).

Cuando los caracteres se escriben en un writer se usa un determinado encoding para ello Encoding: correspondencia entre caracteres Unicode y bytes usados para representar ese

carcter xej. en un fichero.

El encoding depende de la regin del mundo Nosotros usamos Latin1 (ISO-8859-1) o Windows 1252 (o Cp-1252)

Un byte por carcter (solo se puede escribir 256, menos que los caracteres Unicode) Si un carcter no existe se escribe ? Ejemplo: a es el byte 0x61, el es el 0xE1; el es el 0x80 (en Cp-1252)

Universalmente se puede usar UTF-8 Nmero variable de bytes por carcter Ej.: a es el byte 0x61, un par de bytes 0xC3 0xA1; tres bytes 0xE2 0x82 0xAC

Al leer los bytes, para transformarlos en caracteres, hay que usar el mismo encoding. Si no se puede leer basura Si escribo en UTF-8 el , y leo en ISO-8859-1, leer

Si no se indica nada se escoge el encoding por defecto (en Windows el ISO-8859-1, o Cp-1252; en Linux el UTF-8) Cuando se escribe/lee un String en/a un Output/InputStream se est usando el encoding

por defecto

Sobre codificacin de caracteres


Esquema tpico usando un DataInputStream

O con BufferedReader

Lectura de ficheros de texto

DataInputStream dis = new DataInputStream(...);

String linea;

while ( (linea = dis.readLine()) != null) {


}

BufferedReader br = new BufferedReader (...);

String linea;

while ( (linea = br.readLine()) != null) {


}

En Windows no dar

problemas, pero s en

Linux


Introduccin

Salida (Out)

Filtros de salida

Entrada (Input)

Filtros de entrada

Readers y Writers

Clase File

Agenda


Los objetos de la clase File representan ficheros en un sistema de ficheros

Slo los representan No se escribe ni lee en los fichero a travs de un File

Puede que el fichero final ni siquiera exista (exists() )

Sirven tambin para directorios Permite obtener el contenido del directorio (list())

Permiten crear directorios (mkDir(), mkDirs())

Permiten acceder a propiedades sobre el fichero: tamao (length()), solo lectura (canWrite()), fecha de modificacin (lastModified()), nombre completo (getAbsolutePath()),

Permiten realizar operaciones de destruccin y movimiento de ficheros: renameTo(File dest), delete(), deleteOnExit()

Clase File


Serializacin de objetos


La serializacin es el proceso de transformar un objeto en una secuencia de bytes y su

reconstruccin posterior a partir de la misma

La secuencia de bytes obtenida mediante la serializacin podr ser almacenada en un

fichero, transmitida por la red, etc...

Posteriormente se podr recuperar una copia del objeto en el mismo estado en el que

estaba cuando se serializ

Introduccin


Para poder leer y escribir objetos simplemente hay que utilizar dos nuevos tipos de streams: el ObjectOutputStream y el ObjectInputStream.

La nica condicin que debe cumplir una clase para ser serializable es implementar el interface Serializable

Es un marker, no tiene ningn mtodo y simplemente sirve para marcar la clase como serializable

Si no serializable java.io.NotSerializableException

Consecuencia: si una clase es serializable lo sern todas sus derivadas.

Introduccin


Introduccin - Ejemplo

class A implements Serializable{

public int i;

}

. . .

// Escritura de una instancia de una clase serializable

A a = new A();

FileOutputStream f = new FileOutputStream(prueba.ser);

ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(f);

oos.writeObject(a);

oos.close();

. . .

// Lectura de una instancia de una clase serializable

FileInputStream f = new FileInputStream(prueba.ser);

ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(f);

A a = (A) ois.readObject();

ois.close(); Ver formato


En la serializacin se almacena el contenido de todos los atributos de la instancia, incluidos los privados y los heredados. Por tanto debern ser de tipos primitivos o de tipos Serializables. Si tiene algn atributo no serializable, la clase no puede serializarse (a

no ser que se marque como transient)

No se almacenan Campos transient Campos static

Con la instancia se serializan todos los objetos alcanzables desde l. Es decir, se serializa todo grafo de objetos alcanzable desde el objeto inicial. Si en el grafo hay varias referencias a una misma instancia esta slo

se almacena una vez.

Se almacena el estado del objeto, no el cdigo, que est en el fichero .class. Para de-serializar un objeto es necesario disponer de su fichero de clase.

Introduccin


Serializar un array implica serializar todos sus elementos.

Los atributos estticos no se serializan

En el proceso de reconstruccin del objeto no se llama al constructor de las clases

serializables

Sus atributos se inicializan a partir de la informacin del stream.

Introduccin


Hay veces que no interesa guardar todos los atributos de una instancia:

Informacin confidencial: ej. un string que guarde una password.

Informacin redundante: atributos derivados de otros que se tienen ya calculados por eficiencia, pero que no es necesario guardarlos.

Atributos que no se pueden serializar, ya que son de un tipo no serializable.

Los atributos marcados con el modificador transient no se serializan. A la hora de la lectura se inicializan al valor por defecto del tipo (enteros a cero, referencias a null, etc...)

Atributos transient


public transient int i;

}


Hay ocasiones en que interesa controlar el proceso de escritura: Se desean guardar ciertos atributos en otro formato ms compacto que

el que mantienen en memoria

Si se desea escribir informacin adicional junto con los atributos de la instancia

Si la clase define el mtodo writeObject este ser llamado en el momento de la escritura. private void writeObject(ObjectOutputStream oo) throws

IOException

Escritura de instancias



private void writeObject(ObjectOutputStream oos) throws IOException {

// Escribir lo que se quiera

}

}


As mismo hay ocasiones en que interesa controlar el proceso de lectura: Inicializar atributos que se guardaron en otro formato (por ejemplo volver a

obtener la imagen a partir del nombre del fichero).

Leer la informacin adicional que se escribi en writeObject.

Dar un valor adecuado a los atributos transient.

Si la clase define el mtodo readObject este ser llamado en el momento de la lectura private void readObject(ObjectIntputStream stream)

throws IOException, ClassNotFoundException

Lectura de instancias



private void readObject(ObjectIntputStream stream)

throws IOException, ClassNotFoundException {

// Escribir lo que se quiera

}

}


os.close()

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