V kotyak в 07:56, 11 січня 2017

2017-01-11T07:56:48Z

V kotyak: Створена сторінка: Система ввода/вывода. Потоки даних (stream) Переважна більшість програм обмінюються даними ...

2013-10-11T06:46:55Z

Створена сторінка: Система ввода/вывода. Потоки даних (stream) Переважна більшість програм обмінюються даними ...

Нова сторінка

Система ввода/вывода. Потоки даних (stream)

Переважна більшість програм обмінюються даними із зовнішнім світом. Це,
безумовно, роблять будь-які мережеві застосування – вони передають і отримують
інформацію від інших комп'ютерів і спеціальних пристроїв, підключених до мережі.
Виявляється, можна таким самим чином представляти обмін даними між пристроями
усередині однієї машини. Так, наприклад, програма може прочитувати дані з клавіатури і
записувати їх у файл, або ж навпаки - прочитувати дані з файлу і виводити їх на екран.
Таким чином, пристрої, звідки може проводитися прочитування інформації, можуть бути
найрізноманітнішими – файл, клавіатура, вхідне мережеве з'єднання і так далі То ж
стосується і пристроїв виводу – це може бути файл, екран монітора, принтер, витікаюче
мережеве з'єднання і тому подібне Кінець кінцем, всі дані в комп'ютерній системі в
процесі обробки передаються від пристроїв введення до пристроїв виводу.

Зазвичай частина обчислювальної платформи, яка відповідає за обмін даними, так і
називається – система вводу/виводу. У Java вона представлена
пакетом java.io (input/output). Реалізація системи вводу/виводу ускладнюється не тільки
широким спектром джерел і одержувачів даних, але ще і різними форматами передачі
інформації. Нею можна обмінюватися в двійковому уявленні, символьному або
текстовому, із застосуванням деякого кодування (тільки для російської мови їх
налічується більше 4 штук), або передавати числа в різних уявленнях. Доступ до даних
може потрібно як послідовний (наприклад, прочитування HTML-сторінки), так і
довільний (складна робота з декількома частинами одного файлу). Часто для підвищення
продуктивності застосовується буферизація.

У Java для опису роботи по вводу/виводу використовується спеціальне поняття потік
даних (stream). Потік даних пов'язаний з деяким джерелом, або приймачем, даних,
здатним отримувати або надавати інформацію. Відповідно, потоки діляться на вхідні –
такі, що читають дані і дані, що виходять – передають (що записують). Введення
концепції stream дозволяє відокремити основну логіку програми, інформацією, що
обмінюється, з будь-якими пристроями однаковим чином, від низькорівневих операцій з
такими пристроями вводу/виводу.

У Java потоки природним чином представляються об'єктами. Класи, що описують їх,
якраз і складають основну частину пакету java.io. Вони досить різноманітні і відповідають
за різну функціональність. Всі класи розділені на дві частини – одні здійснюють введення
даних, інші – вивід.

Існуючі стандартні класи допомагають вирішити більшість типових завдань.
Мінімальною "порцією" інформації є, як відомо, битий, що набуває значення 0 або 1 (це
поняття також зручно застосовувати на найнижчому рівні, де дані передаються
електричним сигналом; умовно кажучи, 1 представляється проходженням імпульсу, 0 –
його відсутністю). Традиційно використовується крупніша одиниця вимірювання – байт,
об'єднуюча 8 битий. Таким чином, значення, представлене одним байтом, знаходиться в
діапазоні від 0 до 28-1=255, або, якщо використовувати знак, – від -128 до +127.

Примітивний тип byte в Java в точності відповідає останньому – знаковому діапазону.
Базові, найбільш універсальні, класи дозволяють прочитувати і записувати
інформацію саме у вигляді набору байт. Щоб їх було зручно застосовувати в різних
завданнях, java.io містить також класи, що перетворюють будь-які дані в набір байт.
Наприклад, якщо потрібно зберегти результати обчислень – набір значень
типу double – у файл, то їх можна спочатку перетворити на набір байт, а потім ці байти
записати у файл. Аналогічні дії здійснюються і за ситуації, коли потрібно зберегти об'єкт
(тобто його стан) – перетворення в набір байт і подальша їх запис у файл. Зрозуміло, що
при відновленні даних в обох розглянутих випадках проробляються зворотні дії –
спочатку прочитується послідовність байт, а потім вона перетвориться в потрібний
формат.

Класи InputStream і OutputStream

InputStream – це базовий клас для потоків введення, тобто читання. Відповідно, він
описує базові методи для роботи з байтовими потоками даних. Ці методи необхідні всім
класам, які успадковуються отInputStream.

Проста операція представлена методом read() (без аргументів). Він є абстрактним і,
відповідно, має бути визначений в класах-спадкоємцях. Цей метод призначений для
прочитування рівно одного байта із потоку, проте повертає при цьому значення типу int. В
тому випадку, якщо прочитування відбулося успішно, значення, що повертається, лежить
в діапазоні від 0 до 255 і є отриманим байтом (значення int має 4 байти і виходить простим
доповненням нулями в двійковому уявленні). Звернете увагу, що отриманий таким чином
байт не володіє знаком і не знаходиться в діапазоні від -128 до +127, як примітивний
тип byte в Java.

Якщо досягнутий кінець потоку, тобто в нім більше немає інформації для читання, то
значення, що повертається, рівне -1.

Якщо ж рахувати з потоку дані не вдається із-за якихось помилок, або збоїв, буде
кинуто виключення java.io.IOException. Цей клас успадковується від Exception, тобто його
завжди необхідно обробляти явно. Річ у тому, що канали передачі інформації, будь
то Internet або, наприклад, жорсткий диск, можуть давати збої незалежно від того,
наскільки добре написана програма. А це означає, що потрібно бути готовим до них, щоб
користувач не втратив потрібні дані.

Метод read() – це абстрактний метод, але саме з дотриманням всіх вказаних умов він
має бути реалізований в класах-наслідниках.

На практиці зазвичай доводиться прочитувати не один, а відразу декілька байт –
тобто масив байт. Для цього використовується метод read(), де як параметри передається
масив byte[]. При виконанні цього методу в циклі проводиться виклик абстрактного
методу read() (визначеного без параметрів) і результатами заповнюється переданий масив.
Кількість байт, яке прочитане таким чином, дорівнює довжині переданого масиву. Але
при цьому може так вийти, що дані в потоці закінчаться ще до того, як буде заповнений
весь масив. Тобто можлива ситуація, коли в потоці даних (байт) міститься менше, ніж
довжина масиву. Тому метод повертає значення int, яке вказує, скільки байт було реально
пораховано. Зрозуміло, що це значення може бути від 0 до величини довжини переданого
масиву.

Якщо ж ми спочатку хочемо заповнити не весь масив, а тільки його частина, то для
цих цілей використовується метод read(), якому, окрім масиву byte[], передаються ще
два int значення. Перше – це позиція в масиві, з якою слід почати заповнення, друге, –
кількість байт, яке потрібно рахувати. Такий підхід, коли для отримання даних
передається масив і два int числа – offset (зсув) і length (довжина), є досить поширеним і
часто зустрічається не тільки в пакеті java.io.

При виклику методів read() можливе виникнення такої ситуації, коли запрошувані
дані ще не готові до прочитування. Наприклад, якщо ми прочитуємо дані, що поступають
з мережі, і вони ще просто не прийшли. У такому разі не можна сказати, що даних більше
немає, але і вважати теж нічого - виконання зупиняється на виклику методу read() і
виходить "зависання".

Щоб дізнатися, скільки байт в потоці готово до прочитування, застосовується
метод available(). Цей метод повертає значення типу int, яке показує, скільки байт
в потоці готово до прочитування. При цьому не варто плутати кількість байт, готових до
прочитування, з тією кількістю байт, які взагалі можна буде рахувати з цього потоку.

Метод available() повертає число – кількість байт, саме на даний момент готових до
прочитування.

Коли робота з вхідним потоком даних закінчена, його слід закрити. Для цього
викликається метод close(). Цим викликом будуть звільнені всі системні ресурси, пов'язані
з потоком.

Точно так, як і InputStream – це базовий клас для потоків введення,
клас OutputStream – це базовий клас для потоків виводу.

У класі OutputStream аналогічним чином визначаються три методи write() – що один
приймає як параметр int, другий, – byte[] і третій – byte[], плюс два int-числа. Всі ці методи
нічого не повертають (void).

Метод write(int) є абстрактним і має бути реалізований в класах-наслідниках. Цей
метод приймає як параметр int, але реально записує в потік тільки byte – молодші 8 битий
в двійковому уявленні. Останні 24 біта будуть проігноровані. У разі виникнення помилки
цей метод кидає java.io.IOException, як, втім, і більшість методів, пов'язаних з вводом-
виводом.

Для запису в потік відразу деякої кількості байт методу write() передається масив
байт. Або, якщо ми хочемо записати тільки частину масиву, то передаємо масив byte[] і
два int-числа – відступ і кількість байт для запису. Зрозуміло, що якщо вказати невірні
параметри – наприклад, негативний відступ, негативна кількість байт для запису, або
якщо сума відступ плюс довжина буде більше довжини масиву, – у всіх цих випадках
кидається виключення IndexOutOfBoundsException.

Реалізація потоку може бути такій, що дані записуються не відразу, а зберігаються
якийсь час в пам'яті. Наприклад, ми хочемо записати у файл якісь дані, які отримуємо
порціями по 10 байт, і так 200 разів підряд. У такому разі замість 200 звернень до файлу
зручніше буде скопити всі ці дані в пам'яті, а потім одним заходом записати все 2000 байт.

Тобто клас вихідного потоку може використовувати деякий внутрішній механізм для
буферизації (тимчасового зберігання перед відправкою) даних. Щоб переконатися, що
дані записані в потік, а не зберігаються в буфері, викликається метод flush(), визначений
в OutputStream. У цьому класі його реалізація порожня, але якщо який-небудь із
спадкоємців використовує буферизацію даних, то цей метод має бути в нім
перевизначений.

Коли робота з потоком закінчена, його слід закрити. Для цього викликається
метод close(). Цей метод спочатку звільняє буфер (викликом методу flush), після
чого потік закривається і звільняються всі пов'язані з ним системні ресурси.
Закритий потік не може виконувати операції виводу і не може бути відкритий наново. У
классеOutputStream реалізація методу close() не проводить ніяких дій.

@@ Рядок 1: / Рядок 1: @@
-Система ввода/вывода. Потоки даних (stream)
+Система вводу/виводу. Потоки даних (stream)
 Переважна більшість програм обмінюються даними із зовнішнім світом. Це,
@@ Рядок 158: / Рядок 158: @@
 Закритий потік не може виконувати операції виводу і не може бути відкритий наново. У
 классеOutputStream реалізація методу close() не проводить ніяких дій.

Java IO - Історія редагувань

V kotyak в 07:56, 11 січня 2017

V kotyak: Створена сторінка: Система ввода/вывода. Потоки даних (stream) Переважна більшість програм обмінюються даними ...