DVG2 - 071 Datenströme. DVG2 - 072 Filter und Pipes In UNIX eingeführte Abstraktion beim...

DVG2 - 07 1

Datenströme

DVG2 - 07 2

Filter und Pipes

In UNIX eingeführte Abstraktion beim Datenaustausch Programme arbeiten als Erzeuger und/oder als Verbraucher von

Datenströmen ==> Filter Die Erzeuger- und Verbraucherschnittstelle ist standardisiert. Ausgabestrom eines Programmes kann als Eingabestrom eines

anderen Programmes verwendet werden. ==> Pipe Standard:

Eingabestrom = TastaturAusgabestrom = Bildschirm

DVG2 - 07 3

Umleitung von Datenströmen

Umleitung von Datenströmen wird vom System unterstützt: ">" bzw. ">>" Umleitung des Ausgabedatenstroms

z.B.: programm > ausgabe.datleitet die Ausgabe des Programmes in eine Datei um ">" erzeugt neue Datei, ">>" hängt an vorhandene Datei an

"<" Umleitung des Eingabedatenstromsz.B.: programm < eingabe.datprogramm liest die Eingaben von einer Datei statt von der Tastatur

"|" Verbindet die Ausgabe eines Programmes mit der Eingabe eines anderen Programmesz.B.: programm1 | programm2der von programm1 erzeugte Ausgabestrom wird von programm2 als Eingabestrom benutzt

Kombinationen sind möglich:z.B.: p1 < i.dat | p2 | p3 > o.dat

DVG2 - 07 4

Filter

ProgrammFilter

Eingabestrom Ausgabestrom

System.in System.out

DVG2 - 07 5

Pipes

ProgrammFilter


ProgrammFilter


Pipe

DVG2 - 07 6

Schichtenmodell

Zwischen dem Programm und den konkreten Datenströmen existiert eine standardisierte Schnittstelle. Dadurch kann der größte Teil eines Programmes unabhängig von dem konkreten Medium entwickelt werden auf dem die Daten strömen.

Ein- und Ausgabeströme beschreiben nur den einfachsten Transport von Bytes, d.h. es sind weder Datentypen noch Strukturen bekannt.

Der Transport komplexer Daten wird durch aufgesetzte Schichten beschrieben.

DVG2 - 07 7

Datenerzeuger Datenverbraucher

Schichtenmodell

Bytetransport

Tokenstrom

gepufferter Transport

Bytetransport


Tokenstrom

RAM Pipe Pipe RAMFileNetz

Internet

File

Internet

Netz

DVG2 - 07 8

Realisierungen in JAVA

Eingabestrom: System.in Ausgabestrom: System.out Klasse für Eingabeströme: InputStream Klasse für Ausgabeströme: OutputStream Problem: Darstellung der Zeichen in JAVA Unicode im

Betriebssystem ASCII ==> Klasse für Eingabeströme als Zeichen: Reader Klasse für Ausgabeströme als Zeichen: Writer Die Klassen InputStream, OutputStream, Reader und

Writer sind abstrakte Klassen. Es fehlt die Realisierung der Methoden read bzw. write. Diese Klassen realisieren die standardisierte Schnittstelle zwischen Programm und konkreten Datenströmen.

DVG2 - 07 9

Die Klassen InputStream und Reader

Die Klassen InputStream und Reader stellen Basismethoden zum Lesen von Eingabeströmen zur Verfügung oder definieren sie als abstrakte Methoden. Sie dienen als Basis zur Definition verschiedenster Zugriffsverfahren.

InputStream liest Bytes. Reader liest Unicode-Zeichen. Beide Klassen definieren die gleichen Methoden. Reader

definiert einige zusätzliche Methoden zur Synchronisation mit anderen Objekten.

DVG2 - 07 10

Methoden von InputStream und Reader

int available()gibt die Anzahl der Bytes aus, die noch gelesen werden können

void close()schließt den Eingabedatenstrom

void mark(int readlimit)markiert die gerade gelesene Position für reset(), nach lesen von readlimit Bytes wird die gemerkte Position ungültig

boolean markSupported()testet ob die mark-reset-Funktion unterstützt wird

abstract int read()liest ein Byte ein und gibt dieses als int aus, wenn das Ende des Datenstroms erreicht wird, wird -1 ausgegeben

int read (byte[] b)es werden maximal b.length Zeichen in das Feld b gelesen

DVG2 - 07 11

int read (byte[] b, int off, int len)es werden maximal len Zeichen in das Feld b ab Position off gelesen

void reset()setzt den Eingabestrom auf die mit mark() gemerkte Position zurück

long skip(long n)überspringt im Eingabestrom n Bytes und gibt die Anzahl der übersprungenen Zeichen zurück

DVG2 - 07 12

Die Klassen OutputStream und Writer

Die Klassen OututStream und Writer stellen Basismethoden zum Schreiben von Ausgabeströmen zur Verfügung oder definieren sie als abstrakte Methoden. Sie dienen als Basis zur Definition verschiedenster Zugriffsverfahren.

OutputStream schreibt Bytes. Writer schreibt Unicode-Zeichen. Beide Klassen definieren die gleichen Methoden. Writer

definiert einige zusätzliche Methoden zur Synchronisation mit anderen Objekten und zur Ausgabe von Zeichenketten.

DVG2 - 07 13

Methoden von OutputStream und Writer

void close()schließt den Ausgabedatenstrom

void flush()bei gepufferter Ausgabe werden die Daten im Puffer geschrieben und der Puffer geleert

abstract void write(int b)schreibt ein Byte

void write (byte[] b)es werden b.length Zeichen geschrieben

void write(byte[] b, int off, int len)es werden len Zeichen in des Feldes b ab Position off geschrieben

DVG2 - 07 14

Methoden der Klasse Writer

void write (String str)es werden str.length() Zeichen geschrieben

void write(String str, int off, int len)es werden len Zeichen in der Zeichenkette str ab Position off geschrieben

DVG2 - 07 15

InputStream, Reader, OutputStream und Writer sind die allgemeinen Basisklassen aller Klassen für die Ein- und Ausgabe von Daten. Alle I/O-Klassen des Packeges java.io werden von diesen Klassen abgeleitet.

Objekte dieser Klassen können verwendet werden, wenn ein Programm möglichst unabhängig von der Quelle bzw. dem Ziel der Daten sein sollen.Z.B.:

InputStream in;

if ( Quelle == File) in = new FileInputStream("datei");

if ( Quelle == RAM ) in =new ByteArrayInputStream(buffer);

if ( Quelle == www ) in = new PipedInputStream();

....

int z = in.read();

DVG2 - 07 16

OutputStream/Writer InputStream/Reader

Bytetransport

Tokenstrom


Bytetransport


Tokenstrom

RAM Pipe Pipe RAMFileNetz

Internet

File

Internet

Netz

DVG2 - 07 17

Verknüpfung von Datenströmen

Datenströme können mit verschiedenen Quellen und Senken verbunden werden:– Hauptspeicherbereiche– Dateien– Internetdateien– Pipes

Datenströme können verschieden interpretiert werden– Bytes– Zeichen– primitive Datentypen– Objekte– Tokens

DVG2 - 07 18

Datenströme können verschieden organisiert sein– gepuffert– ungepuffert

Es kann unterschiedliche Zugriffsarten für Datenströme geben– sequentiell– direkt

Alle diese Modifikationen können kombiniert werden.

DVG2 - 07 19

FileInputStream und FileReader

Dienen dem Lesen von Dateien. Realisieren alle Methoden der Klasse InputStream bzw. Reader.

Konstruktoren von FileInputStream– FileInputStream(File file)– FileInputStream(FileDescriptor fdObj)FileDescriptor realisiert eine eindeutige Kennung für einen Datenstrom.

– FileInputStream(String name)name ist der Name der zu lesenden Datei

Konstruktoren von FileReader– FileReader(File file)– FileReader(FileDescriptor fdObj)– FileReader(String name)name ist der Name der zu lesenden Datei

DVG2 - 07 20

Beispiel: Lesen einer Datei

File inFile = new File(args[0]);Reader inReader = new FileReader(inFile);int z;while ( (z=inReader.read()) >=0 ) System.out.print((char)z);inReader.close();

DVG2 - 07 21

FileOutputStream und FileWriter Dienen dem Schreiben von Dateien. Realisieren alle Methoden

der Klasse OutputStream bzw. Writer. Konstruktoren von FileOutputStream

– FileOutputStream(File file)– FileOutputStream(FileDescriptor fdObj)– FileOutputStream(String name)name ist der Name der zu schreibenden Datei

– FileOutputStream(String name, boolean append)append == true : Daten werden an die Datei angehängt

Konstruktoren von FileWriter– FileWriter(File file)– FileWriter(FileDescriptor fdObj)– FileWriter(String name)name ist der Name der zu schreibenden Datei

– FileWriter(String name, boolean append)

DVG2 - 07 22

Beispiel: Kopieren einer Datei

File inFile = new File(args[0]);File outFile = new File(args[1]);InputStream inStream = new FileInputStream(inFile);OutputStream outStream = new FileOutputStream(outFile);while ( (z=inStream.read()) >=0 ){ outStream.write(z);}inStream.close();outStream.close();

DVG2 - 07 23


Bytetransport

Tokenstrom


Bytetransport


Tokenstrom

RAM Pipe Pipe RAMFOS/FWNetz

Internet

FIS/FR

Internet

Netz

FileOutputStreamFileWriter

FileInputStreamFileReader

DVG2 - 07 24

BufferedInputStream BufferedReader Dienen dem gepufferten Lesen von Datenströmen. Realisieren

alle Methoden der Klasse InputStream bzw. Reader. Es wird mark-reset unterstützt. Konstruktoren von BufferedInputStream

– BufferedInputStream(InputStream in)– BufferedInputStream(InputStream in, int size)size ist die Größe des Puffers

Konstruktoren von BufferedReader– BufferedReader(Reader in)– BufferedReader(Reader in , int size)

Methode in BufferedReader– String readLine()

liest eine Zeile ein (bis '\n‘) und gibt diese als String zurück; gibt null zurück, wenn Strom zu Ende

DVG2 - 07 25

Beispiel: Lesen einer Datei

File inFile = new File(args[0]);BufferedReader inReader = new BufferedReader(new FileReader(inFile));String z;while ( (z=inReader.readLine()) != null ) System.out.println(z);inReader.close();

DVG2 - 07 26

BufferedOutputStream BufferedWriter

Dienen dem gepufferten Schreiben von Datenströmen. Realisieren alle Methoden der Klasse OutputStream bzw. Writer.

Konstruktoren von BufferedOutputStream– BufferedOutputStream(OutputStream out)– BufferedOutputStream(OutputStream out, int size)size ist die Größe des Puffers

Konstruktoren von BufferedWriter– BufferedWriter(Writer out)– BufferedWriter(Writer out, int size)

Methode in BufferedWriter– void newLine()

schreibt ein (ggf. systemabhängiges) Zeilenende-Zeichen

DVG2 - 07 27

Beispiel: Kopieren einer Datei

File inFile = new File(args[0]);File outFile = new File(args[1]);InputStream inStream = new BufferedInputStream( new FileInputStream(inFile));OutputStream outStream = new BufferedOutputStream( new FileOutputStream(outFile));while ( (z=inStream.read()) >=0 ){ outStream.write(z);}inStream.close();outStream.close();

DVG2 - 07 28


Bytetransport

Tokenstrom

BufferedOutputStreamBufferedWriter

Bytetransport

BufferedInputStreamBufferedReader

Tokenstrom


Internet

FIS/FR

Internet

Netz



DVG2 - 07 29

Die Klasse DataInputStream

Dient dem Lesen von Daten in interner Darstellung von Datenströmen. Es werden Methoden zum Lesen primitiver Datentypen realisiert.

Konstruktor– DataInputStream (InputStream in)

Methoden zum Lesen primitiver Datentypen– boolean readBoolean()– char readChar()– byte readByte()– short readShort()– int readInt()– long readLong()– float readFloat()– double readDouble()

DVG2 - 07 30

– int readUnsignedByte()– int readUnsignedShort()– String readLine()

liest Zeile im ASCII-Code– String readUTF()

liest Zeile im UTF-8-Code

DVG2 - 07 31

Beispiel: Lesen einer Matrix

File inFile = new File("Matrix.dat");DataInputStream inStream = new DataInputStream( new BufferedInputStream( new FileInputStream(inFile)));double [][] matrix;int zeilen = inStream.readInt();matrix = new double[zeilen][];int spalten;for (int i=0; i<matrix.length; i++){ spalten=inStream.readInt(); matrix [i] = new double[spalten]; for (int j=0;j<matrix[i].length;j++) matrix[i][j]=inStream.readDouble();}inStream.close();

DVG2 - 07 32

Die Klasse DataOutputStream

Dient dem Schreiben von Daten in interner Darstellung auf Datenströmen. Es werden Methoden zum Schreiben primitiver Datentypen realisiert.

Konstruktor– DataOutputStream (OutputStream out)

Methoden zum Schreiben primitiver Datentypen– void writeBoolean(boolean v)– void writeChar(char v)– void writeByte(byte v)– void writeShort(short v)– void writeInt(int v)– void writeLong(long v)– void writeFloat(float v)– void writeDouble(double v)

DVG2 - 07 33

– void writeBytes(String s)schreibt die Zeichen im ASCII-Code

– void writeChars(String s)schreibt die Zeichen im Unicode

– void writeUTF(String s)– schreibt die Zeichen im UTF-8-Format

DVG2 - 07 34

Beispiel: Schreiben einer Matrix

File outFile = new File("Matrix.dat");DataOutputStream outStream = new DataOutputStream( new BufferedOutputStream( new FileOutputStream(outFile)));double [][] matrix = ...;outStream.writeInt(matrix.length);for (int i=0; i<matrix.length; i++){ outStream.writeInt(matrix[i].length); for (int j=0;j<matrix[i].length;j++) outStream.writeDouble(matrix[i][j]);}outStream.close();

DVG2 - 07 35


Bytetransport

DataOutputStream

BuferedOutputStreamBufferedWriter

Bytetransport

BuferedInputStreamBufferedReader

DataInputStream


Internet

FIS/FR

Internet

Netz



DVG2 - 07 36

Die Klasse ObjectInputStream

Dient dem Lesen von Objekten in interner Darstellung von Datenströmen.

Objekte, die mit einem ObjectInputStream gelesen werden sollen, müssen das Interface Serializable implementieren.

Konstruktor– ObjectInputStream (InputStream in)

Methoden– realisiert alle Lese-Methoden aus DataInputStream– Object readObject()

DVG2 - 07 37

Beispiel: Lesen einer Matrix

File inFile = new File("Matrix.dat");ObjectInputStream inStream = new ObjectInputStream( new BufferedInputStream( new FileInputStream(inFile)));double [][] matrix;matrix = (double[][])inStream.readObject();inStream.close();

DVG2 - 07 38

Die Klasse ObjectOutputStream

Dient dem Schreiben von Objekten in interner Darstellung auf Datenströme.

Objekte, die mit einem ObjectOutputStream geschrieben werden sollen, müssen das Interface Serializable implementieren.

Es werden alle enthaltenen Unterobjekte gespeichert. Konstruktor

– ObjectOutputStream (OutputStream out) Methoden

– realisiert alle Schreib-Methoden aus DataOutputStream– void writeObject (Object obj)

DVG2 - 07 39

Beispiel: Schreiben einer Matrix

File outFile = new File("Matrix.dat");ObjectOutputStream outStream = new ObjectOutputStream( new BufferedOutputStream( new FileOutputStream(outFile)));double [][] matrix = ...;outStream.writeObject(matrix);outStream.close();

DVG2 - 07 40


Bytetransport

DataOutputStreamObjectOutputStream

BuferedOutputStreamBufferedWriter

Bytetransport

BuferedInputStreamBufferedReader

DataInputStreamObjectInputStream


Internet

FIS/FR

Internet

Netz



DVG2 - 07 41

Lesen von URLs

URL addr = new URL(

"http://www.wias-berlin.de/"+

"~telschow/dvg2/programme/File/dirf.java");

BufferedInputStream inStream =

new BufferedInputStream(addr.openStream());

int z;

while ( (z=inStream.read()) >=0 )

System.out.print((char)z);

inStream.close();

DVG2 - 07 42

Weiter IO-Klassen

InputStreamReader macht aus einem Bytestrom einen Zeichenstrom

OutputStreamWriter macht aus einem Zeichenstrom einen Bytestrom

ByteArrayInputStream bzw. ByteArrayOutputStream lesen bzw. schreiben auf Hauptspeicherbereiche, die sich in ByteArrays befinden.

CharArrayReader bzw. CharArrayWriter lesen bzw. schreiben auf Hauptspeicherbereiche, die sich in CharArrays befinden.

StringReader bzw. StringWriter lesen bzw. schreiben auf Hauptspeicherbereiche, die sich in Strings befinden.

SequenceInputStream verknüpft mehrere Eingabeströme zu einem Strom.

DVG2 - 07 43

PipedInputStream, PipedOutputStream, PipedReader, PipedWriter lesen bzw. schreiben auf Pipes.

PushbackInputStream, PushbackReader lesen von Strömen und ermöglichen die schon gelesenen Daten in den Eingabestrom zurückzustellen.

StreamTokenizer liest den Eingabestrom und zerlegt ihn in Tokens.

LineNumberReader liest Zeilen und zählt diese mit. RandomAccessFile erlaubt, auf eine Datei sowohl zu schreiben

als auch von dieser zu lesen.

DVG2 - 071 Datenströme. DVG2 - 072 Filter und Pipes In UNIX eingeführte Abstraktion beim...

Documents

Transcript of DVG2 - 071 Datenströme. DVG2 - 072 Filter und Pipes In UNIX eingeführte Abstraktion beim...