Механизмы ввода и вывода

Июль 23, 2022

Главная
Информатика
Механизмы ввода и вывода

Содержание

2. План лекции Потоки данных Виды потоков и базовые классы Разновидности потоков Сериализация
3. Традиционно, проблемы! Система ввода/вывода не должна зависеть от платформы! Применяется модель потоков данных: упорядоченная последовательность данных,
4. Структура пакета java.io Типы общего назначения Классы разновидностей потоков Специализированные классы и интерфейсы для ввода и
5. Класс InputStream abstract int read() throws IOException int read(byte[] b, int off, int len) throws IOException
6. Класс OutputStream abstract void write(int b) throws IOException void write(byte[] b, int off, int len) throws
7. Класс Reader int read() throws IOException abstract int read(char[] b, int off, int len) throws IOException
8. Класс Writer void write(int ch) throws IOException abstract void write(char[] b, int off, int len) throws
9. Забавная особенность Уже знакомые потоки: System.out System.in System.err Какого они типа? Байтового!!! (для совместимости с версиями
10. Классы потоков ввода и вывода Образуют 4 иерархии, в основе которых лежат базовые абстрактные классы Имя
11. Классы-трансляторы Позволяют читать из байтового как из символьного и записывать в байтовый поток как в символьный
12. Группа потоков Filter FilterInputStream, FilterReader FilterOutputStream, FiltrerWriter Обертки, позволяют объединять потоки в цепочки для получения сложных
13. Группа потоков Buffered BufferedInputStream, BufferedReader BufferedOutputStream, BufferedWriter Обертки, осуществляют буферизацию данных на программном уровне Размер буфера
14. Группа потоков Piped PipedInputStream, PipedReader PipedOutputStream, PipedWriter Используются в виде пар ввода-вывода Данные, переданные в поток
15. Группа байтовых потоков ByteArray ByteArrayInputStream, ByteArrayOutputStream В качестве источника и получателя данных используются массивы байт В
16. Группы символьных потоков CharArray и String CharArrayReader и CharArrayWriter аналогичны ByteArrayInputStream и ByteArrayOutputStream, но оперируют с
17. Группа потоков Print Обертки PrintStream и PrintWriter содержат методы, упрощающие задачу вывода данных простых типов в
18. Класс StreamTokenizer Не является потоком чтения, но позволяет обрабатывать информацию из них Содержит методы лексической обработки
19. Группа байтовых потоков Data Интерфейсы DataInput и DataOutput содержат объявления методов ввода и вывода значений простых
20. Класс File Инкапсулирует платформенно-независимые методы работы с файлами и директориями: создание проверка атрибутов удаление переименование Позволяет
21. Группа потоков File FileInputStream, FileReader FileOutputStream, FileWriter Позволяют трактовать файл как поток, предназначенный для ввода и
22. Пример записи в текстовый файл import java.io.*; public class TextWrite { public static void main(String[] args)
23. Пример чтения из текстового файла и из консоли import java.io.*; public class TextRead { public static
24. Пример записи в байтовый файл import java.io.*; public class ByteWrite { public static void main(String[] args)
25. Пример чтения из байтового файла import java.io.*; public class ByteRead { public static void main(String[] args)
26. Сериализация объектов Сериализация – процесс преобразования состояния объекта в поток байтов Десериализация – восстановление состояния объекта
27. Группа байтовых потоков Object Класс ObjectOutputStream реализует сериализацию Класс ObjectInputStream реализует десериализацию Классы позволяют выводить и
28. Пример сериализации в файл import java.io.*; public class SerializationWrite { public static void main(String[] args) {
29. Пример десериализации из файла import java.io.*; public class SerializationRead { public static void main(String[] args) {
30. Подготовка классов к сериализации Должен реализовываться интерфейс-маркер java.io.Serializable Все сериализуемые поля должны иметь сериализуемый тип Родительский
31. Порядок сериализации и десериализации В нисходящем порядке по древовидной иерархии типов: от первого сериализуемого класса до
32. Пример иерархии классов class Class1 extends Object { private int state1 = 1; } class Class2
33. Порядок сериализации Object Class1 Class2 Class3 Serializable Object Class1 Class2 Class3 state1 state21 state22 state3 Сериализованное
34. Порядок десериализации Object Class1 Class2 Class3 Serializable Object Class1 Class2 Class3 state1 state21 state22 state3 Сериализованное
35. Настройка сериализации Для изменения работы механизма сериализации на уровне вашего класса в самом классе надо описать
36. Контроль версий Каждый класс имеет уникальный идентификатор номера версии – 64 битовое значение long По умолчанию
38. Скачать презентацию

Слайд 2

План лекции
Потоки данных
Виды потоков и базовые классы
Разновидности потоков
Сериализация

Слайд 3

Традиционно, проблемы!
Система ввода/вывода не должна зависеть от платформы!
Применяется модель потоков данных:
упорядоченная

последовательность данных,
которой соответствует определенный источник (потоки ввода) или получатель (потоки вывода)

Слайд 4

Структура пакета java.io
Типы общего назначения
Классы разновидностей потоков
Специализированные классы и интерфейсы для

ввода и вывода значений простых типов
Классы и интерфейсы работы с файлами
Классы и интерфейсы механизма сериализации

Слайд 5

Класс InputStream
abstract int read() throws IOException
int read(byte[] b, int off, int len) throws IOException
int

read(byte[] b) throws IOException
long skip(long n) throws IOException
int available() throws IOException
void close() throws IOException

Слайд 6

Класс OutputStream
abstract void write(int b) throws IOException
void write(byte[] b, int off, int len) throws IOException
void

write(byte[] b) throws IOException
void flush() throws IOException
void close() throws IOException

Слайд 7

Класс Reader
int read() throws IOException
abstract int read(char[] b, int off, int len) throws IOException
int

read(char[] b) throws IOException
long skip(long n) throws IOException
boolean ready() throws IOException
abstract void close() throws IOException

Слайд 8

Класс Writer
void write(int ch) throws IOException
abstract void write(char[] b, int off, int len) throws IOException
void

write(char[] b) throws IOException
void write(String str, int off, int len) throws IOException
void write(String str) throws IOException
abstract void flush() throws IOException
abstract void close() throws IOException

Слайд 9

Забавная особенность
Уже знакомые потоки:
System.out
System.in
System.err
Какого они типа?
Байтового!!! (для совместимости с версиями Java

1.0 и 1.1)

PrintStream
InputStream
PrintStream

Слайд 10

Классы потоков ввода и вывода
Образуют 4 иерархии, в основе которых лежат

базовые абстрактные классы
Имя любого дочернего класса в иерархии имеет суффикс, совпадающий с именем корневого класса
По сути делятся на 2 вида:
«Реальные» потоки: источник (получатель) данных реален
Потоки-обертки: источником (получателем) данных является другой поток

Слайд 11

Классы-трансляторы
Позволяют читать из байтового как из символьного и записывать в байтовый

поток как в символьный (с учетом кодировки)
InputStreamReader
InputStreamReader(InputStream in)
InputStreamReader(InputStream in, String encoding) throws UnsupportedEncodingException
OutputStreamWriter
OutputStreamWriter(OutputStream out)
OutputStreamWriter(OutputStream out, String encoding) throws UnsupportedEncodingException

Слайд 12

Группа потоков Filter
FilterInputStream, FilterReader
FilterOutputStream, FiltrerWriter
Обертки, позволяют объединять потоки в цепочки для

получения сложных потоков, обладающих расширенным набором функций
Обладают дополнительными защищенными конструкторами protected FilterInputStream(InputStream in)
В наследниках обычно переопределяются методы чтения/записи с добавлением новой функциональности

Слайд 13

Группа потоков Buffered
BufferedInputStream, BufferedReader
BufferedOutputStream, BufferedWriter
Обертки, осуществляют буферизацию данных на программном уровне
Размер

буфера можно задать в конструкторе
Символьные версии имеют методы чтения и записи строк

Слайд 14

Группа потоков Piped
PipedInputStream, PipedReader
PipedOutputStream, PipedWriter
Используются в виде пар ввода-вывода
Данные, переданные в

поток вывода, служат источником для потока ввода
Например, реализуют механизм обмена данными между нитями
Поток-пара задается параметром конструктора либо с помощью метода connect()

Слайд 15

Группа байтовых потоков ByteArray
ByteArrayInputStream, ByteArrayOutputStream
В качестве источника и получателя данных используются

массивы байт
В потоке вывода размер буфера может меняться динамически
В потоке вывода существуют методы преобразования:
к массиву байт byte[] toByteArray()
к строке String toString()
вывода в другой поток void writeTo(OutputStream out)

Слайд 16

Группы символьных потоков CharArray и String
CharArrayReader и CharArrayWriter аналогичны ByteArrayInputStream и

ByteArrayOutputStream, но оперируют с массивом символов
StringReader и StringWriter имеют аналогичную функциональность, позволяют считывать символы из строки и записывать данные в строковый буфер

Слайд 17

Группа потоков Print
Обертки PrintStream и PrintWriter содержат методы, упрощающие задачу вывода

данных простых типов в текстовом виде
Методы print() и println() не выбрасывают исключений
System.out и System.err – единственные потоки PrintStream

Слайд 18

Класс StreamTokenizer
Не является потоком чтения, но позволяет обрабатывать информацию из них
Содержит

методы лексической обработки текста
Ряд методов предназначен для настройки работы анализатора
Метод nextToken() производит обработку очередной лексемы, после чего:
Поле ttype содержит константу типа лексемы
Поля nval и sval содержат числовое и строковое представление лексемы

Слайд 19

Группа байтовых потоков Data
Интерфейсы DataInput и DataOutput содержат объявления методов ввода

и вывода значений простых типов void writeLong(long v), void writeFloat(float v) boolean readBoolean(), String readUTF()
Обертки DataInputStream и DataOutputStream, соответственно, реализуют эти интерфейсы
Класс RandomAccessFile реализует оба интерфейса Data и позволяет работать с файлами в режиме произвольного доступа

Слайд 20

Класс File
Инкапсулирует платформенно-независимые методы работы с файлами и директориями:
создание
проверка атрибутов
удаление
переименование
Позволяет создавать

временные файлы, удаляемые при завершении работы программы
API класса изучите самостоятельно

Слайд 21

Группа потоков File
FileInputStream, FileReader
FileOutputStream, FileWriter
Позволяют трактовать файл как поток, предназначенный для

ввода и вывода данных
Связаны с исключениями FileNotFoundException и SecurityException
Конструкторы могут получать параметры:
Строку String, задающую имя файла
Объект класса File
Объект FileDescriptor (возвращается методом getFD() байтовых потоков)

Слайд 22

Пример записи в текстовый файл
import java.io.*;
public class TextWrite {
public static

void main(String[] args) {
int[] values = {1, 2, 3, 4, 5};
try {
PrintWriter out = new PrintWriter(new
BufferedWriter(new FileWriter("out.txt")));
for (int i = 0; i < values.length; i++) {
out.println(values[i]);
}
out.close();
}
catch(IOException e) {
System.out.println("Some error occurred!");
}
}
}

1
2
3
4
5

31 0D 0A
32 0D 0A
33 0D 0A
34 0D 0A
35 0D 0A

out.txt
Текстовая форма

out.txt
Байтовая форма

Слайд 23

Пример чтения из текстового файла и из консоли
import java.io.*;
public class TextRead

{
public static void main(String[] args) {
int[] values = new int[5];
try {
BufferedReader in = new BufferedReader(new
FileReader("in.txt")); //InputStreamReader(System.in));
for (int i = 0; i < values.length; i++) {
values[i] = Integer.parseInt(in.readLine());
}
in.close();
}
catch(IOException e) {
System.out.println("Some error occurred!");
}
}
}

Слайд 24

Пример записи в байтовый файл
import java.io.*;
public class ByteWrite {
public static

void main(String[] args) {
int[] values = {1, 2, 3, 4, 5};
try {
DataOutputStream out = new DataOutputStream(new FileOutputStream("out.bin"));
for (int i = 0; i < values.length; i++) {
out.writeInt(values[i]);
}
out.close();
}
catch(IOException e) {
System.out.println("Some error occurred!");
}
}
}

☺ ☻ ♥
♦ ♣

00 00 00 01
00 00 00 02
00 00 00 03
00 00 00 04
00 00 00 05

out.bin
Текстовая форма

out.bin
Байтовая форма

Слайд 25

Пример чтения из байтового файла
import java.io.*;
public class ByteRead {
public static

void main(String[] args) {
int[] values = new int[5];
try {
DataInputStream in = new DataInputStream(new
FileInputStream("out.bin"));
for (int i = 0; i < values.length; i++) {
values[i] = in.readInt();
}
in.close();
}
catch(IOException e) {
System.out.println("Some error occurred!");
}
}
}

Слайд 26

Сериализация объектов
Сериализация – процесс преобразования состояния объекта в поток байтов
Десериализация –

восстановление состояния объекта из данных потока
Не все объекты могут быть сериализованы
Класс должен быть подготовлен к сериализации

Слайд 27

Группа байтовых потоков Object
Класс ObjectOutputStream реализует сериализацию
Класс ObjectInputStream реализует десериализацию
Классы позволяют

выводить и вводить графы объектов с сохранением структуры
Результатом десериализации является объект, равнозначный исходному

Слайд 28

Пример сериализации в файл
import java.io.*;
public class SerializationWrite {
public static void

main(String[] args) {
int[] values = {1, 2, 3, 4, 5};
try {
ObjectOutputStream out = new
ObjectOutputStream(new
FileOutputStream("out.bin"));
out.writeObject(values);
out.close();
}
catch(IOException e) {
System.out.println("Some error occurred!");
}
}
}

AC ED 00 05 75 72 00 02 5B 49 4D BA 60 26 76 EA B2 A5 02 00 00 78 70 00 00 00 05 00 00 00 01 00 00 00 02 00 00 00 03 00 00 00 04 00 00 00 05

┐н♣ur☻[IМє`&vк__☻ xp ♣ ☺ ☻ ♥ ♦ ♣

out.bin
Байтовая форма

Слайд 29

Пример десериализации из файла
import java.io.*;
public class SerializationRead {
public static void

main(String[] args) {
int[] values;
try {
ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(new
FileInputStream("out.bin"));
values = (int[])in.readObject();
in.close();
}
catch(IOException e) {
System.out.println("Some error occurred!");
}
catch(ClassNotFoundException e) {
System.out.println("Wrong object type");
}
}
}

Слайд 30

Подготовка классов к сериализации
Должен реализовываться интерфейс-маркер java.io.Serializable
Все сериализуемые поля должны иметь

сериализуемый тип
Родительский класс должен иметь конструктор по умолчанию (без параметров) или быть подготовленным к сериализации
Сериализуются поля объекта, не обозначенные как transient или static

Слайд 31

Порядок сериализации и десериализации
В нисходящем порядке по древовидной иерархии типов: от

первого сериализуемого класса до частного типа
Объекты, на которые ссылаются поля, сериализуются в порядке обнаружения
Перед десериализацией выполняется загрузка участвующих классов (возможен выброс исключения ClassNotFoundException)

Слайд 32

Пример иерархии классов
class Class1 extends Object {
private int state1 =

1;
}
class Class2 extends Class1 implements java.io.Serializable {
protected int state21;
private int state22;
public Class2(int s1, int s2) {
state21 = s1 + 15;
state22 = s2 - 1;
}
}
class Class3 extends Class2 {
public int state 3 = 3;
}

Слайд 33

Порядок сериализации
Object
Class1
Class2
Class3
Serializable
Object
Class1
Class2
Class3
state1
state21
state22
state3
Сериализованное состояние объекта класса Class3
Class3:
(Class2)
state21
state22
(Class3)
state3

Слайд 34

Порядок десериализации
Object
Class1
Class2
Class3
Serializable
Object
Class1
Class2
Class3
state1
state21
state22
state3
Сериализованное состояние объекта класса Class3
Class3:
(Class2)
state21
state22
(Class3)
state3

Слайд 35

Настройка сериализации
Для изменения работы механизма сериализации на уровне вашего класса в

самом классе надо описать методы:
реализация сериализации private void writeObject(ObjectOutputStream out) throws IOException
реализация десериализации private void readObject(ObjectInputStream in) throws IOException, ClassNotFoundException
Уровень доступа методов позволяет им независимо существовать в различных классах в иерархии наследования
Можно не переписывать чтение/запись полностью, а лишь изменить порядок записи полей и их формат (см. методы ObjectOutputStream.writeFields() и ObjectInputStream.readFields())

Слайд 36

Контроль версий
Каждый класс имеет уникальный идентификатор номера версии – 64 битовое

значение long
По умолчанию значение рассчитывается как функция от кода класса (включая методы)
Несовпадение версий при десериализации объекта выбрасывает исключение InvalidClassException
Проблему можно обойти, явно введя в класс поле private static final long serialVersionUID = ...;

Механизмы ввода и вывода

Содержание

План лекцииПотоки данныхВиды потоков и базовые классыРазновидности потоковСериализация

Традиционно, проблемы!Система ввода/вывода не должна зависеть от платформы!Применяется модель потоков данных:упорядоченная

Структура пакета java.ioТипы общего назначенияКлассы разновидностей потоковСпециализированные классы и интерфейсы для

Класс InputStreamabstract int read() throws IOExceptionint read(byte[] b, int off, int len) throws IOExceptionint

Класс OutputStreamabstract void write(int b) throws IOExceptionvoid write(byte[] b, int off, int len) throws IOExceptionvoid

Класс Readerint read() throws IOExceptionabstract int read(char[] b, int off, int len) throws IOExceptionint

Класс Writervoid write(int ch) throws IOExceptionabstract void write(char[] b, int off, int len) throws IOExceptionvoid

Забавная особенностьУже знакомые потоки: System.out System.in System.errКакого они типа?Байтового!!! (для совместимости с версиями Java

Классы потоков ввода и выводаОбразуют 4 иерархии, в основе которых лежат

Классы-трансляторыПозволяют читать из байтового как из символьного и записывать в байтовый

Группа потоков FilterFilterInputStream, FilterReaderFilterOutputStream, FiltrerWriterОбертки, позволяют объединять потоки в цепочки для

Группа потоков BufferedBufferedInputStream, BufferedReaderBufferedOutputStream, BufferedWriterОбертки, осуществляют буферизацию данных на программном уровнеРазмер

Группа потоков PipedPipedInputStream, PipedReaderPipedOutputStream, PipedWriterИспользуются в виде пар ввода-выводаДанные, переданные в

Группа байтовых потоков ByteArrayByteArrayInputStream, ByteArrayOutputStreamВ качестве источника и получателя данных используются

Группы символьных потоков CharArray и StringCharArrayReader и CharArrayWriter аналогичны ByteArrayInputStream и

Группа потоков PrintОбертки PrintStream и PrintWriter содержат методы, упрощающие задачу вывода

Класс StreamTokenizerНе является потоком чтения, но позволяет обрабатывать информацию из нихСодержит

Группа байтовых потоков DataИнтерфейсы DataInput и DataOutput содержат объявления методов ввода

Класс FileИнкапсулирует платформенно-независимые методы работы с файлами и директориями:созданиепроверка атрибутовудалениепереименованиеПозволяет создавать

Группа потоков FileFileInputStream, FileReaderFileOutputStream, FileWriterПозволяют трактовать файл как поток, предназначенный для

Пример записи в текстовый файлimport java.io.*;public class TextWrite { public static

Пример чтения из текстового файла и из консолиimport java.io.*;public class TextRead

Пример записи в байтовый файлimport java.io.*;public class ByteWrite { public static

Пример чтения из байтового файлаimport java.io.*;public class ByteRead { public static

Сериализация объектовСериализация – процесс преобразования состояния объекта в поток байтовДесериализация –

Группа байтовых потоков ObjectКласс ObjectOutputStream реализует сериализациюКласс ObjectInputStream реализует десериализациюКлассы позволяют

Пример сериализации в файлimport java.io.*;public class SerializationWrite { public static void

Пример десериализации из файлаimport java.io.*;public class SerializationRead { public static void

Подготовка классов к сериализацииДолжен реализовываться интерфейс-маркер java.io.SerializableВсе сериализуемые поля должны иметь

Порядок сериализации и десериализацииВ нисходящем порядке по древовидной иерархии типов: от

Пример иерархии классовclass Class1 extends Object { private int state1 =

Порядок сериализацииObjectClass1Class2Class3SerializableObjectClass1Class2Class3state1state21state22state3Сериализованное состояние объекта класса Class3Class3:(Class2)state21state22(Class3)state3

Порядок десериализацииObjectClass1Class2Class3SerializableObjectClass1Class2Class3state1state21state22state3Сериализованное состояние объекта класса Class3Class3:(Class2)state21state22(Class3)state3

Настройка сериализацииДля изменения работы механизма сериализации на уровне вашего класса в

Контроль версийКаждый класс имеет уникальный идентификатор номера версии – 64 битовое

Похожие презентации