5. Классы и интерфейсы стандартной библиотеки. Потоки ввода-вывода. Файловый ввод-вывод.

Считается, что в программу идет входной поток (input stream) символов Unicode или просто байтов, воспринимаемый в программе методами read(). Из программы методами write о или print (), println() выводится выходной поток (output stream) символов или байтов.

Три потока определены в классе system статическими полями in, out и err. Их можно использовать без всяких дополнительных определений. Они называются соответственно стандартным вводом (stdin), стандартным выводом (stdout) и стандартным выводом сообщений (stderr). Эти стандартные потоки могут быть соединены с разными конкретными устройствами ввода и вывода.

Потоки out и err — это экземпляры класса Printstream, организующего выходной поток байтов. Эти экземпляры выводят информацию на консоль методами print (), println () и write (), которых в классе Printstream имеется около двадцати для разных типов аргументов.

Поток err предназначен для вывода системных сообщений программы: трассировки, сообщений об ошибках или, просто, о выполнении каких-то этапов программы. Такие сведения обычно заносятся в специальные журналы, log-файлы, а не выводятся на консоль. В Java есть средства переназначения потока, например, с консоли в файл.

Поток in — это экземпляр класса inputstream. Он назначен на клавиатурный ввод с консоли методами read(). Класс inputstream абстрактный, поэтому реально используется какой-то из его подклассов.

Методы организации потоков собраны в классы пакета java.io.

Итак, в Java есть целых четыре иерархии классов для создания, преобразования и слияния потоков. Во главе иерархии четыре класса, непосредственно расширяющих класс object:

• Reader — абстрактный класс, в котором собраны самые общие методы символьного ввода;

• Writer — абстрактный класс, в котором собраны самые общие методы символьного вывода;

• Inputstream — абстрактный класс с общими методами байтового ввода; 

• Outputstream — абстрактный класс с общими методами байтового вывода.

Классы Inputstream, Outputstream предназначены для байтовых потоков, классы Writer, Reader – для символьных.

Классы входных потоков Reader и Inputstream определяют по три метода ввода:

• read () — возвращает один символ или байт, взятый из входного потока, в виде целого значения типа int; если поток уже закончился, возвращает -1;

• read (char[] buf) — заполняет заранее определенный массив buf символами из входного потока; в классе inputstream массив типа byte[] и заполняется он байтами; метод возвращает фактическое число взятых из потока элементов или -1, если поток уже закончился;

• read (char[] buf, int offset, int len) — заполняет часть символьного или байтового массива buf, начиная с индекса offset, число взятых из потока элементов равно len; метод возвращает фактическое число взятых из потока элементов или -1.

Эти методы выбрасывают IOException, если произошла ошибка ввода/вывода.

Четвертый метод skip (long n) "проматывает" поток с текущей позиции на n символов или байтов вперед. Эти элементы потока не вводятся методами read(). Метод возвращает реальное число пропущенных элементов, которое может отличаться от n, например поток может закончиться.

int available() возвращает число байт ввода, доступных в данный момент для чтения.

Классы выходных потоков writer и outputstream определяют по три почти одинаковых метода вывода:

• write (char[] buf) — выводит массив в выходной поток, в классе Outputstream массив имеет тип byte[];

• write (char[] buf, int offset, int len) — выводит len элементов массива buf, начиная с элемента с индексом offset;

• write (int elem) в классе Writer - выводит 16, а в классе Outputstream 8 младших битов аргумента elem в выходной поток, 

В классе writer есть еще два метода: 

• write (string s) — выводит строку s в выходной поток;

• write (String s, int offset, int len) — выводит len символов строки s, начиная с символа с номером offset.

Многие подклассы классов writer и outputstream осуществляют буферизованный вывод. При этом элементы сначала накапливаются в буфере, в оперативной памяти, и выводятся в выходной поток только после того, как буфер заполнится. Часто надо вывести информацию в поток еще до заполнения буфера. Для этого предусмотрен метод flush о. Данный метод сразу же выводит все содержимое буфера в поток.

Файловые потоки

FilelnputStream

Класс FileInputStream используется для ввода данных из файлов.

Когда создается объект класса FileInputStream, он одновременно с этим открывается для чтения. FileInputStream замещает шесть методов абстрактного класса InputStream. Попытки применить к объекту этого класса методы mark и reset приводят к возбуждению исключения IOException. В приведенном ниже примере показано, как можно читать одиночные байты, массив байтов и поддиапазон массива байтов. В этом примере также показано, как методом available можно узнать, сколько еще осталось непрочитанных байтов, и как с помощью метода skip можно пропустить те байты, которые вы не хотите читать.

class FileInputStreamS {

public static void main(String args[]) throws Exception {

int size;

InputStream f1 = new FileInputStream("/wwwroot/default.htm");

size = f1.available();

System.out.println("Total Available Bytes: " + size);

System.out.println("First 1/4 of the file: read()");

for (int i=0; i < size/4; i++) {

System.out.print((char) f1.read());

}

System.out.println("Total Still Available: " + f1.available());

System.out.println("Reading the next 1/8: read(b[])");

byte b[] = new byte[size/8];

if (f1.read(b) != b.length) {

System.err.println("Something bad happened");

}

String tmpstr = new String(b, 0, 0, b.length);

System.out.println(tmpstr);

System.out.println("Still Available: " + f1.available());

System.out.println("Skipping another 1/4: skip()");

f1.skip(size/4);

System.out.println( "Still Available: " + f1.available());

System.out.println("Reading 1/16 into the end of array");

if (f1.read(b, b.length-size/16, size/16) != size/16) {

System.err.println("Something bad happened");

}

System.out.println("Still Available: " + f1.available());

f1.close();

}

}

FileOutputStream

При создании нового объекта класс FileOutputStream перед тем, как открыть файл для вывода, сначала создает его.

В очередном нашем примере символы, введенные с клавиатуры, считываются из потока System.in - по одному символу за вызов, до тех пор, пока не заполнится 12-байтовый буфер. После этого создаются три файла. В первый из них, file1.txt, записываются символы из буфера, но не все, а через один — нулевой, второй и так далее. Во второй, file2.txt, записывается весь ввод, попавший в буфер. И наконец в третий файл записывается половина буфера, расположенная в середине, а первая и последняя четверти буфера не выводятся.

class FileOutputStreamS {

public static byte getlnput()[] throws Exception {

byte buffer[] = new byte[12];

for (int i=0; i<12; i++) {

buffer[i] = (byte) System.in.read();

}

return buffer;

}

public static void main(String args[]) throws Exception {

byte buf[] = getlnput();

OutputStream f0 = new FileOutputStream("file1.txt");

OutputStream f1 = new FileOutputStream("file2.txt");

OutputStream f2 = new FileOutputStream("file3.txt");

for (int i=0; i < 12; i += 2) {

f0.write(buf[i]);

}

f0.close();

f1.write(buf);

f1.close();

f2.write(buf, 12/4, 12/2);

f2.close();

} }

BufferedInputStream

Буферизация ввода-вывода — общепринятый способ оптимизации таких операций. Класс BufferedlnputStream в Java дает возможность “окружить” любой объект InputStream буферизованным потоком, и, тем самым, получить выигрыш в производительности.

BufferedOutputStream

Вывод в объект BufferedOutputStream идентичен выводу в любой OutputStream с той разницей, что новый подкласс содержит дополнительный метод flush, применяемый для принудительной очистки буфера и физического вывода на внешнее устройство хранящейся в нем информации.