Чтение и запись файлов
В Java есть четыре основных абстрактных класса, реализующих потоки ввода-вывода: InputStream, OutputStream, Reader, Writer. Первые два работают с байтами, вторые – с символами.
Для работы с файлами от этих абстрактных классов созданы соответственно классы FileInputStream, FileOutputStream, FileReader, FileWriter. Они являются адаптерами для объектов класса File к "интерфейсам" InputStream, OutputStream, Reader, Writer, т. е. к их методам.
Скажем несколько слов об адаптере как паттерне, или шаблоне, проектирования. Класс-адаптер A наследуется от интерфейса B, к которому приспосабливается объект другого класса – C. Класс-адаптер A имеет поле типа класса объекта C.
Например, объект File адаптируется к потоку ввода InputStream, т. е. все, что мы хотим получить из File, в конечном итоге мы будем получать из InputStream. Фактически мы работаем с InputStream, через адаптер FileInputStream, который с одной стороны наследуется от InputStream, а с другой – имеет поле, которому присваивается объект File.
Адаптер выполняет работу по получению данных из файла и адаптации их к тому виду, который можно передать в методы InputStream. Класс-адаптер, в данном примере – FileInputStream, переопределяет методы InputStream, добавляя в них свой код.
В основной ветке сначала создается объект, для которого требуется адаптер. Затем создается переменная класса, к которому выполняется адаптация. Этой переменной присваивается объект класса-адаптера, в конструктор которого передается адаптируемый объект.
File file = new File("/home/user/pic.jpg"); InputStream fIn = new FileInputStream(file);
Часто переменную определяют самим классом-адаптером:
FileInputStream fIn = new FileInputStream(file);
В конструктор можно передать строку-адрес. Объект File будет создан внутри адаптера. Пример побайтового копирования файла:
import java.io.FileInputStream; import java.io.FileOutputStream; import java.io.IOException; public class InputOutputStream { public static void main(String[] args) throws IOException { FileInputStream fileIn = new FileInputStream( "src/file/pets.png"); FileOutputStream fileOut = new FileOutputStream( "src/file/pets2.png"); while (fileIn.available() > 0) { int oneByte = fileIn.read(); fileOut.write(oneByte); } fileIn.close(); fileOut.close(); } }
Если используются относительные адреса, они должны начинаться от корня проекта.
В конструктор FileOutputStream можно также передать второй аргумент true. В этом случае, если файл существует, данные в него будут добавляться. Перезаписи файла не произойдет.
Метод available() объекта класса FileInputStream возвращает количество непрочитанных байтов. Метод read() читает один байт и расширяет его до типа int. Кроме этого, есть другой метод read(), читающий массив байт в переменную-аргумент и возвращающий количество реально прочитанных байт. Метод write() также позволяет записывать блоками.
byte[] blockBytes = new byte[100]; while (fileIn.available() > 0) { int qtyBytes = fileIn.read(blockBytes); fileOut.write(blockBytes, 0, qtyBytes); }
При чтении конца файла блок может содержать меньше прочитанных байт, чем размерность массива. Поэтому write() позволяет указывать срез массива.
У объектов FileOutputStream имеется метод flush(), который принудительно записывает находящиеся в буфере байты на диск. При вызове close() это происходит автоматически.
С помощью класса PrintStream также можно создать поток вывода в файл. PrintStream является наследником FilterOutputStream, который в свою очередь наследник OutputStream как и FileOutputStream.
import java.io.FileNotFoundException; import java.io.PrintStream; public class PrintStreamTest { public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException { PrintStream fileOut = new PrintStream( "src/file/text.txt"); fileOut.println(10.5); fileOut.printf( "%s - %d - %f", "hi", 10, 1.1); fileOut.close(); } }
Функция printf() предназначена для форматированного вывода.
Заметим, переменная System.out является объектом типа PrintStream.
В работе с вводом-выводом также используется другой паттерн проектирования – обертка (wrapper), он же декоратор (decorator). Декоратор расширяет функциональность объекта, а не приспосабливает объект к какому-либо стороннему интерфейсу.
Поэтому класс-обертка наследуется от того же класса или интерфейса, что и оборачиваемый объект. В классе-обертке переопределяются методы оборачиваемого объекта. В методах обертки вызываются методы оборачиваемого класса и вводится дополнительная функциональность.
В основной ветке создается объект оборачиваемого класса, который передается в конструктор обертки. Внутри класса-обертки есть поле типа декорируемого класса. Этому полю присваивается переданный объект.
BufferedInputStream – класс-обертка для InputStream (наследует через FilterInputStream). В отличие от InputStream класс BufferedInputStream позволяет предварительно читать в буфер порции байт, что уменьшает количество обращений к файлу. Существует также BufferedOutputStream.
import java.io.BufferedInputStream; import java.io.FileInputStream; import java.io.IOException; public class BufferStream { public static void main(String[] args) throws IOException { FileInputStream fileIn = new FileInputStream("src/file/text.txt"); BufferedInputStream bufIn = new BufferedInputStream(fileIn, 100); int i; while((i = bufIn.read())!= -1){ System.out.print((char)i); } } }
Конструктор класса BufferedInputStream принимает объект InputStream или его наследника.
Хотя данные считываются блоками, метод read() извлекает их по одному. Однако в данном случае он будет извлекать их из буфера.
С помощью классов FileReader и FileWriter выполняется ввод-вывод в текстовые файлы.
FileReader reader = new FileReader( "src/file/text.txt"); FileWriter writer = new FileWriter( "src/file/text2.txt"); while (reader.ready()) { int c = reader.read(); writer.write(c); } reader.close(); writer.close();
Метод ready() возвращает истину, если остались непрочитанные символы.
Читать и писать можно блоками. Также методу write() можно передать строку:
FileReader reader = new FileReader( "src/file/text.txt"); FileWriter writer = new FileWriter( "src/file/text3.txt"); char[] buff = new char[10]; while (reader.ready()) { int qtySymbols = reader.read(buff); writer.write(buff, 0, qtySymbols); } writer.write("Halo"); reader.close(); writer.close();
Рассматривая ввод данных с клавиатуры, мы уже использовали класс BufferedReader, который наследуется от Reader и позволяет читать отдельные строки методом readLine(). Его также можно использовать для построчного чтения файлов:
import java.io.*; public class BufferedReaderTest { public static void main(String[] args) throws IOException { Reader reader = new FileReader( "src/file/text.txt"); BufferedReader buffReader = new BufferedReader(reader); while (buffReader.ready()) { System.out.println( buffReader.readLine()); } reader.close(); buffReader.close(); } }
Существует и BufferedWriter.