Java IO - Streams. OutputStream os = new OutputStream(); Departamento de Matemáticas y Computación Grado en Informática Programación de Bases de Datos

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1 Java IO - Streams OutputStream os = new OutputStream(); JDBC por Francisco J. García Izquierdo. Universidad de la Rioja. Departamento de Matemáticas y Computación. se encuentra bajo una Licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 3.0 Unported. Departamento de Matemáticas y Computación Grado en Informática Programación de Bases de Datos

2 Agenda Introducción Salida (Out ) Filtros de salida Entrada (Input ) Filtros de entrada Readers y Writers Clase File Grado en Informática Programación de Bases de datos 2 Francisco J. García Izquierdo

3 Agenda Introducción Salida (Out ) Filtros de salida Entrada (Input ) Filtros de entrada Readers y Writers Clase File Grado en Informática Programación de Bases de datos 3 Francisco J. García Izquierdo

4 Justificación Vamos a utilizar Java como lenguaje de programación de la asignatura Una de las características intrínsecas 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 través de esos streams se envían y reciben los mensajes (como si grabásemos o leyésemos ficheros) Además la información intercambiada entre los nodos estará, en muchas ocasiones, almacenada en ficheros. Es imprescindible un dominio de los APIs de entrada/salida de Java Grado en Informática Programación de Bases de datos 4 Francisco J. García Izquierdo

5 Streams La E/S de Java se realiza a través 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 métodos de OutputStream (y también de InputStream) lanzan la excepción IOException ante cualquier fallo relacionado con el intento de escritura o lectura Grado en Informática Programación de Bases de datos 5 Francisco J. García Izquierdo

6 Agenda Introducción Salida (Out ) Filtros de salida Entrada (Input ) Filtros de entrada Readers y Writers Clase File Grado en Informática Programación de Bases de datos 6 Francisco J. García Izquierdo

7 La clase OutputStream Clase abstracta de la que derivan los demás 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. Dónde se envía un byte que se escribe a través de un OutputStream? Dependerá del tipo del stream. Hay varias clases que derivan de OutputStream y redefinen el método write para darle una implementación distinta: FileOutputStream ByteArrayOutputStream PipedOutputStream sun.net.telnetoutputstream Grado en Informática Programación de Bases de datos 7 Francisco J. García Izquierdo

8 Grado en Informática Programación de Bases de datos 8 Francisco J. García Izquierdo

9 FileOutputStream El FileOutputStream redefine el método write para enviar el byte a un fichero. FileOutputStream f; f = new FileOutputStream( Datos.dat ); for (int i = 0; i < 100; i++) f.write(i); f.close(); Véanse los constructores disponibles en la ayuda de Java. Grado en Informática Programación de Bases de datos 9 Francisco J. García Izquierdo

10 ByteArrayOutputStream El ByteArrayOutputStream redefine el método write para enviar el byte a un array dinámico (en memoria). Añade los métodos: public byte[] tobytearray() public int size() Ejemplo 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 Grado en Informática Programación de Bases de datos 10 Francisco J. García Izquierdo

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12 FilterOutputStream Un filtro de salida es un OutputStream al cual se le asocia en su constructor otro OutputStream (patrón Decorator) Los filtros reenvían toda la información que reciben a su OutputStream asociado, previa realización de algún tipo de transformación en la misma. De esta manera cada filtro añade una funcionalidad adicional al OutputStream que encapsula. Se pueden encadenar varios filtros para obtener varias funcionalidades combinadas. Grado en Informática Programación de Bases de datos 12 Francisco J. García Izquierdo

13 OutputStream +f lush:v oid +write:v oid +close:v oid FileOutputStream ByteArrayOutputStream PipedOutputStream TelnetOutputStream FilterOutputStream GZIPOutputStream DataOutputStream PrintStream BufferedOutputStream Grado en Informática Programación de Bases de datos 13 Francisco J. García Izquierdo

14 Composición de filtros OutputStream out = GZIPOutputStream new GZIPOutputStream( CipherOutputStream BufferedOutputStream new CipherOutputStream( FileOutputStream new FileOutputStream( f.txt ) ) ; Grado en Informática Programación de Bases de datos 14 Francisco J. García Izquierdo

15 Filtro DataOutputStream Los métodos de la clase OutputStream solo permiten enviar bytes. Cualquier otro tipo deberán descomponerse en una secuencia de bytes antes de poder escribirse. FileOutputStream out = new FileOutputStream( datos.dat ); int i; out.write((i >>> 24) & 0xFF); out.write((i >>> 16) & 0xFF); out.write((i >>> 8) & 0xFF); out.write((i >>> 0) & 0xFF); // Idem para String, float, etc. Grado en Informática Programación de Bases de datos 15 Francisco J. García Izquierdo

16 Filtro DataOutputStream La clase DataOutputStream añade 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 Grado en Informática Programación de Bases de datos 16 Francisco J. García Izquierdo

17 Filtro DataOutputStream DataOutputStream dos; dos = new DataOutputStream(new FileOutputStream( A )); dos.writeint(i); dos.writedouble(3.14); dos.writechars( Hola ); dos.close(); // Se cierra también el socio Grado en Informática Programación de Bases de datos 17 Francisco J. García Izquierdo

18 Filtro PrintStream La clase PrintStream añade la funcionalidad de poder enviar todos los tipos primitivos en formato texto. Ofrece los métodos print y println sobrecargados para todos los tipos primitivos. System.out es de tipo PrintStream PrintStream ps; ps = new PrintStream(new FileOutputStream( A )); ps.println(1); ps.println(3.14); ps.println( Hola ); ps.close(); // Se cierra también el socio Grado en Informática Programación de Bases de datos 18 Francisco J. García Izquierdo

19 Combinación La forma más habitual de usar un OutputStream será combinando varios filtros. DataOutputStream dos; 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 Grado en Informática Programación de Bases de datos 19 Francisco J. García Izquierdo

20 Uso de OutputStreams Qué se puede comentar sobre la siguiente clase? class class Persona Persona { { private private String String nombre; nombre; private private int int edad; edad; Persona Persona (String (String nombre, nombre, int int edad) edad) { { this.nombre this.nombre = nombre; = nombre; this.edad this.edad = edad; = edad; } } } public public void void escribe(fileoutputstream write(fileoutputstream f) throws IOExcepcion { DataOutputStream dos; dos; dos dos = new = new DataOutputStream(f); dos.writechars(nombre); dos.writeutf(nombre); dos.writeint(edad); } } } Grado en Informática Programación de Bases de datos 20 Francisco J. García Izquierdo

21 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 ); for (int i = 0; i < v.length; i++) v[i].escribe(f); } f.close(); Grado en Informática Programación de Bases de datos 21 Francisco J. García Izquierdo

22 Agenda Introducción Salida (Out ) Filtros de salida Entrada (Input ) Filtros de entrada Readers y Writers Clase File Grado en Informática Programación de Bases de datos 22 Francisco J. García Izquierdo

23 Clase InputStream Clase abstracta de la que derivan los demás 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 dónde se recibe el byte que se lee a través de un InputStream? Dependerá del tipo del stream. Hay varias clases que derivan de InputStream y redefinen el método read para darle una implementación distinta: FileInputStream. ByteArrayInputStream. StringInputStream. SequenceInputStream. PipedInputStream. TelnetInputStream Grado en Informática Programación de Bases de datos 23 Francisco J. García Izquierdo

24 FileInputStream El FileInputStream redefine el método read para leer el byte de un fichero. FileInputStream f; f = new FileInputStream( Datos.dat ); int dato; while ((dato = f.read())!= -1) System.out.println(dato); f.close(); Grado en Informática Programación de Bases de datos 24 Francisco J. García Izquierdo

25 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(); Grado en Informática Programación de Bases de datos 25 Francisco J. García Izquierdo

26 ByteArrayInputStream El ByteArrayInputStream redefine el método read para leer el byte de un array que se le pase en el constructor. Ejemplo byte[] v = new byte[1024]; for (int i = 0; i < v.length; i++) byte[] v = new byte[1024]; for (int i 0; i < v.length; i++) v[i] v[i] = i = * 2; i * 2; ByteArrayInputStream ba; ba = new ByteArrayInputStream(v); ByteArrayInputStream ba; ba = new ByteArrayInputStream(v); int int dato; dato; while ((dato = ba.read())!= -1) System.out.println(dato); while ((dato = ba.read())!= -1) System.out.println(dato); ba.close(); ba.close(); Grado en Informática Programación de Bases de datos 26 Francisco J. García Izquierdo

27 StringInputStream El StringInputStream redefine el método read para leer el siguiente carácter 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 ); StringInputStream ba; ba = new StringInputStream( Hola ); int int dato; dato; while ((dato = ba.read())!= -1) System.out.println(dato); while ((dato = ba.read())!= -1) System.out.println(dato); ba.close(); ba.close(); Grado en Informática Programación de Bases de datos 27 Francisco J. García Izquierdo

28 SequenceInputStream Cuando se tienen varios InputStreams que se desean procesar seguidos se pueden concatenar mediante un SequenceInputStream. De esta manera aparecen como un único InputStream continuo. FileInputStream f1, f2; f1 = new FileInputStream( Datos1.dat ); f2 = new FileInputStream( Datos2.dat ); FileInputStream f1, f2; f1 = new FileInputStream( Datos1.dat ); f2 = new FileInputStream( Datos2.dat ); SequenceInputStream sis; SequenceInputStream sis; sis = new SequenceInputStream(f1, f2); sis = new SequenceInputStream(f1, f2); int dato; while int ((dato dato; = sis.read())!= -1) System.out.println(dato); while ((dato = sis.read())!= -1) System.out.println(dato); sis.close(); sis.close(); Grado en Informática Programación de Bases de datos 28 Francisco J. García Izquierdo

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30 FilterInputStream Un filtro de entrada es un InputStream al cual se le asocia en su constructor otro InputStream. Los filtros devuelven la información que a su vez han leído de su InputStream asociado, previa realización de algún tipo de transformación en la misma. De esta manera cada filtro añade una funcionalidad adicional al InputStream básico. Se pueden encadenar varios filtros para obtener varias funcionalidades combinadas. Grado en Informática Programación de Bases de datos 30 Francisco J. García Izquierdo

31 Filtro DataInputStream Los métodos de la clase InputStream solo permiten leer bytes. Cualquier otro tipo deberán leerse como una secuencia de bytes y recomponerse antes de poder utilizarse. FileInputStream in = in new = new FileInputStream( datos.dat ); int int ch1 ch1 = in.read(); = in.read(); int int ch2 ch2 = in.read(); = in.read(); int int ch3 ch3 = in.read(); = in.read(); int int ch4 ch4 = in.read(); = in.read(); if ((ch1 if ((ch1 ch2 ch2 ch3 ch3 ch4) ch4) < 0) < 0) throw throw new new EOFException(); int int i = i ((ch1 = ((ch1 << 24) << 24) + (ch2 + (ch2 << 16) << 16) + (ch3 + (ch3 << 8) << + 8) (ch4 + (ch4 << 0)); << 0)); // Idem // Idem para para String, String, float, float, etc. etc. Grado en Informática Programación de Bases de datos 31 Francisco J. García Izquierdo

32 Filtro DataInputStream La clase DataInputStream añade la funcionalidad de poder leer todos los tipos primitivos directamente. readboolean() readchar readbyte() readshort() readint() readlong() readfloat() readdouble() readline() readfully(byte[] b) Grado en Informática Programación de Bases de datos 32 Francisco J. García Izquierdo

33 Filtro DataInputStream DataInputStream dis; dis; dis dis = = new new DataInputStream(new FileInputStream( A )); int int i i = = dis.readint(); double double d d = = dis.readdouble(); String String s s = = dis.readline(); dis.close(); dis.close(); // // Se Se cierra cierra también también el el socio socio El final del stream se detecta: readline() devuelve null El resto de métodos lanza EOFException Grado en Informática Programación de Bases de datos 33 Francisco J. García Izquierdo

34 Lectura de ficheros de texto Esquema típico usando un DataInputStream DataInputStream dis = new DataInputStream(...); String linea; while ( (linea = dis.readline())!= null) { } // Hacer algo con linea O con BufferedReader (luego hablaremos de la diferencia) BufferedReader br = new BufferedReader (...); String linea; while ( (linea = br.readline())!= null) { } // Hacer algo con linea Grado en Informática Programación de Bases de datos 34 Francisco J. García Izquierdo

35 Combinación La forma más habitual de usar un InputStream será combinando varios filtros. DataInputStream dis; dis = new DataInputStream( new FileInputStream( A ) ); int i = dis.readint(); double d = dis.readdouble(); String s = dis.readline(); dis.close(); // Se cierra también el socio Grado en Informática Programación de Bases de datos 35 Francisco J. García Izquierdo

36 Uso de InputStreams Qué se puede comentar sobre la siguiente clase? public class Persona { private String nombre; private int edad; public Persona (String nombre, int edad) { this.nombre = nombre; this.edad = edad; } } public void lee(fileinputstream f) throws IOException { DataInputStream dis; dis = new DataInputStream(f); nombre = dis.readutf(); edad = dis.readint(); } Grado en Informática Programación de Bases de datos 36 Francisco J. García Izquierdo

37 Agenda Introducción Salida (Out ) Filtros de salida Entrada (Input ) Filtros de entrada Readers y Writers Clase File Grado en Informática Programación de Bases de datos 37 Francisco J. García Izquierdo

38 Readers y Writers Los streams están orientados a la E/S de bytes Los Readers y los Writers están 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 así facilitar la internacionalización Existe una jerarquía 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 recomendación es que siempre que se vaya a escribir texto se escriba con Writer. Grado en Informática Programación de Bases de datos 38 Francisco J. García Izquierdo

39 Sobre codificación de caracteres Internamente los caracteres en Java se codifican en Unicode (siempre 2 bytes por carácter) a es el carácter 97 (0x0061 ó \u0061), á 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 carácter xej. en un fichero. El encoding depende de la región del mundo Nosotros usamos Latin1 (ISO ) o Windows 1252 (o Cp-1252) Un byte por carácter (solo se puede escribir 256, menos que los caracteres Unicode) Si un carácter no existe se escribe? Ejemplo: a es el byte 0x61, el á es el 0xE1; el es el 0x80 (en Cp-1252) Universalmente se puede usar UTF-8 Número variable de bytes por carácter Ej.: a es el byte 0x61, á 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 á, y leo en ISO , leeré Ã Si no se indica nada se escoge el encoding por defecto (en Windows el ISO , o Cp-1252; en Linux el UTF-8) Cuando se escribe/lee un String en/a un Output/InputStream se está usando el encoding por defecto Grado en Informática Programación de Bases de datos 39 Francisco J. García Izquierdo

40 Lectura de ficheros de texto Esquema típico usando un DataInputStream DataInputStream dis = new DataInputStream(...); String linea; while ( (linea = dis.readline())!= null) { } // Hacer algo con linea O con BufferedReader En Windows no dará problemas, pero sí en Linux BufferedReader br = new BufferedReader (...); String linea; while ( (linea = br.readline())!= null) { // Hacer algo con linea } Grado en Informática Programación de Bases de datos 40 Francisco J. García Izquierdo

41 Agenda Introducción Salida (Out ) Filtros de salida Entrada (Input ) Filtros de entrada Readers y Writers Clase File Grado en Informática Programación de Bases de datos 41 Francisco J. García Izquierdo

42 Clase File Los objetos de la clase File representan ficheros en un sistema de ficheros Sólo los representan No se escribe ni lee en los fichero a través de un File Puede que el fichero final ni siquiera exista (exists() ) Sirven también para directorios Permite obtener el contenido del directorio (list()) Permiten crear directorios (mkdir(), mkdirs()) Permiten acceder a propiedades sobre el fichero: tamaño (length()), solo lectura (canwrite()), fecha de modificación (lastmodified()), nombre completo (getabsolutepath()), Permiten realizar operaciones de destrucción y movimiento de ficheros: renameto(file dest), delete(), deleteonexit() Grado en Informática Programación de Bases de datos 42 Francisco J. García Izquierdo

43 Serialización de objetos Departamento de Matemáticas y Computación Grado en Informática Programación de Bases de Datos

44 Introducción La serialización es el proceso de transformar un objeto en una secuencia de bytes y su reconstrucción posterior a partir de la misma La secuencia de bytes obtenida mediante la serialización podrá ser almacenada en un fichero, transmitida por la red, etc... Posteriormente se podrá recuperar una copia del objeto en el mismo estado en el que estaba cuando se serializó Grado en Informática Programación de Bases de datos 44 Francisco J. García Izquierdo

45 Introducción Para poder leer y escribir objetos simplemente hay que utilizar dos nuevos tipos de streams: el ObjectOutputStream y el ObjectInputStream. La única condición que debe cumplir una clase para ser serializable es implementar el interface Serializable Es un marker, no tiene ningún método y simplemente sirve para marcar la clase como serializable Si no serializable java.io.notserializableexception Consecuencia: si una clase es serializable lo serán todas sus derivadas. Grado en Informática Programación de Bases de datos 45 Francisco J. García Izquierdo

46 Introducción - 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(); Ver formato ois.close(); Grado en Informática Programación de Bases de datos 46 Francisco J. García Izquierdo

47 Introducción En la serialización se almacena el contenido de todos los atributos de la instancia, incluidos los privados y los heredados. Por tanto deberán ser de tipos primitivos o de tipos Serializables. Si tiene algún 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 él. 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 sólo se almacena una vez. Se almacena el estado del objeto, no el código, que está en el fichero.class. Para de-serializar un objeto es necesario disponer de su fichero de clase. Grado en Informática Programación de Bases de datos 47 Francisco J. García Izquierdo

48 Introducción Serializar un array implica serializar todos sus elementos. Los atributos estáticos no se serializan En el proceso de reconstrucción del objeto no se llama al constructor de las clases serializables Sus atributos se inicializan a partir de la información del stream. Grado en Informática Programación de Bases de datos 48 Francisco J. García Izquierdo

49 Atributos transient Hay veces que no interesa guardar todos los atributos de una instancia: Información confidencial: ej. un string que guarde una password. Información 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...) class A implements Serializable{ } public transient int i; Grado en Informática Programación de Bases de datos 49 Francisco J. García Izquierdo

50 Escritura de instancias Hay ocasiones en que interesa controlar el proceso de escritura: Se desean guardar ciertos atributos en otro formato más compacto que el que mantienen en memoria Si se desea escribir información adicional junto con los atributos de la instancia Si la clase define el método writeobject este será llamado en el momento de la escritura. private void writeobject(objectoutputstream oo) throws IOException class A implements Serializable{ } public transient int i; private void writeobject(objectoutputstream oos) throws IOException { } // Escribir lo que se quiera Grado en Informática Programación de Bases de datos 50 Francisco J. García Izquierdo

51 Lectura de instancias Así 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 información adicional que se escribió en writeobject. Dar un valor adecuado a los atributos transient. Si la clase define el método readobject este será llamado en el momento de la lectura private void readobject(objectintputstream stream) throws IOException, ClassNotFoundException class A implements Serializable{ } public transient int i; private void readobject(objectintputstream stream) } throws IOException, ClassNotFoundException { // Escribir lo que se quiera Grado en Informática Programación de Bases de datos 52 Francisco J. García Izquierdo

52 os.close() Departamento de Matemáticas y Computación Grado en Informática Programación de Bases de Datos