Java Lecture 04 Input Output Programming Saint

Java Lecture #04 Input / Output Programming Saint Petersburg, 2012

IO Overview § Пакет java. io § Ключевое понятие – поток – линейная последовательность байт § Автоматически создаются 3 потока: § System. out § System. in § System. err 2

IO Overview § Пакет java. io § Ключевое понятие – поток – линейная последовательность байт § Автоматически создаются 3 потока: § System. out § System. in § System. err 3

Streams § Input. Stream – поток для чтения данных § Output. Stream – поток для записи данных 4

Kinds of Streams § § § Byte*Stream – работа с байтами Character*Stream – обработка char’ов Buffered*Stream – буферный ввод/вывод Object*Stream – чтение/запись объектов Piped*Stream – чтение/запись на два потока File*Stream – работа с файлами 5

Input. Stream § § read() возвращает массив байт или единичный байт или -1, если конец потока skip() пропускает заданное количество байт available() возвращает доступное для чтения число байт close() закрывает поток и освобождает ресурс § Некоторые классы поддерживают маркирование, проверить mark. Supported() § Пример: 1. 2. 3. 4. File. Input. Stream fis = new File. Input. Stream("myfile. dat"); Object. Input. Stream ois = new Object. Input. Stream(fis); Date date = (Date) ois. read. Object(); ois. close(); 6

Output. Stream § § § write() записывает массив байт или единичный байт flush() принуждает записать существующий буфер close() закрывает поток и освобождает ресурс § Некоторые классы поддерживают маркирование, проверить mark. Supported() § Пример: 1. 2. 3. 4. File. Output. Stream fos = new File. Output. Stream("myfile. dat"); Object. Output. Stream oos = new Object. Output. Stream(fos); oos. write. Object(new Date()); oos. close(); 7

Pipes 1. 2. 3. 4. 5. 6. byte[] bb = new byte[20]; Piped. Input. Stream pis = new Piped. Input. Stream(); Piped. Output. Stream pos = new Piped. Output. Stream(pis); pos. write(42); pis. read(bb); System. out. println(bb[0]); 8

Object. Stream 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. File. Output. Stream fos = new File. Output. Stream("myfile. dat"); Object. Output. Stream oos = new Object. Output. Stream(fos); oos. write. Int(123456); oos. write. Object("Today"); oos. write. Object(new Date()); oos. close(); File. Input. Stream fis = new File. Input. Stream("myfile. dat"); Object. Input. Stream ois = new Object. Input. Stream(fis); int i = ois. read. Int(); String today = (String) ois. read. Object(); Date date = (Date) ois. read. Object(); ois. close(); 9

Reader / Writer § § нужны для работы с символьными потоками значительно повышают удобство использования 10

Reader / Writer § read() возвращает символ или массив символов или -1, если достигнут конец § write() записывает символ или массив символов § Пример: 1. 2. 3. Buffered. Reader reader = new Buffered. Reader(new File. Reader("myfile. dat")); String s = reader. read. Line(); reader. close(); 11

What is Wrong? try { 2. Output. Stream file = new File. Output. Stream("myfile. dat"); 3. Output. Stream buffer = new Buffered. Output. Stream(file); 4. Object. Output output = new Object. Output. Stream(buffer); 5. output. write. Object(quarks); 6. } finally { 7. output. close(); 8. } 9. // program goes further 10. … 1. 12

What is Wrong? try { 2. Output. Stream file = new File. Output. Stream("myfile. dat"); 3. Output. Stream buffer = new Buffered. Output. Stream(file); 4. Object. Output output = new Object. Output. Stream(buffer); 5. output. write. Object(quarks); 6. } finally { 7. output. close(); 8. } 9. // program goes further 10. … 1. 13

What is Wrong? try { 2. Output. Stream file = new File. Output. Stream("myfile. dat"); 3. Output. Stream buffer = new Buffered. Output. Stream(file); 4. Object. Output output = new Object. Output. Stream(buffer); 5. output. write. Object(quarks); 6. } finally { 7. output. close(); 8. } 9. // program goes further 10. … 1. 14

Best Practices of java. io § 1. § § Потоки можно и нужно оборачивать друг в друга, например: Object. Output. Stream oos = new Object. Output. Stream(new Buffered. Output. Stream(new File. Output. Stream("myfile. dat"))); Потоки всегда надо закрывать Но не все - закрытия требует только последний созданный поток, так в примере выше, надо закрыть только oos. Закрытие должно происходить в блоке finally Лучше использовать буферизованные потоки – мгновенная обработка запросов на чтение/запись может снизить производительность 15

What will happen? 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. public class Main { public static void main(String[] args) { try { File. Output. Stream fos = new File. Output. Stream("myfile. dat"); Object. Output. Stream oos = new Object. Output. Stream(fos); oos. write. Object(new Dummy()); oos. close(); } catch (Exception e) { e. print. Stack. Trace(); } } } class Dummy { private String s = "123"; public String get. S() { return s; } } 16

What will happen? 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. public class Main { public static void main(String[] args) { try { File. Output. Stream fos = new File. Output. Stream("myfile. dat"); Object. Output. Stream oos = new Object. Output. Stream(fos); oos. write. Object(new Dummy()); oos. close(); } catch (Exception e) { e. print. Stack. Trace(); java. io. Not. Serializable. Exception: Dummy } } } class Dummy { private String s = "123"; public String get. S() { return s; } } 17

NIO & NIO 2 Overview § § § § NIO – New I/O NIO – J 2 SE 1. 4 NIO 2 – Java. SE 7 Пакет java. nio Изпользуется асинхронная модель передачи данных Buffers – типы для хранения данных; Charsets – различные кодировки Channels – аналоги потоков для быстрой записи или чтения данных Selectors – определяют неблокирующие возможности API 18

Buffer § основное средство хранения и обработки данных для каналов. 19

Scattering Reads and Gathering Writes 20

Selectors § основа неблокирующих сокетов 21

NIO Examples § 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Reading from a file: File. Input. Stream fin = new File. Input. Stream("myfile. dat"); File. Channel fc = fin. get. Channel(); Byte. Buffer buffer = Byte. Buffer. allocate(1024); fc. read(buffer); Writing to a file: File. Output. Stream fout = new File. Output. Stream("myfile. dat"); File. Channel fc = fout. get. Channel(); Byte. Buffer buffer = Byte. Buffer. allocate(1024); for (int i = 0; i < message. length; ++i) { buffer. put(message[i]); } buffer. flip(); fc. write(buffer); 22

IO vs NIO IO NIO Stream oriented Buffer oriented Blocking IO Non blocking IO Selectors 23

IO vs NIO – server design 24

Sockets § § Клиентские и серверные сокеты обеспечивают обмен данными между процессами Количество доступных сокетов ограничевается возможностями операционной системы 25

Server. Socket § § 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Синхронный ввод-вывод Модель thread per connection try { Server. Socket ss = new Server. Socket(9090); Socket s = ss. accept(); while (s. get. Input. Stream(). read() != -1) { System. out. println(s. get. Input. Stream(). read()); } } catch (IOException e) { // do something here } 26

Client. Socket § § 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Синхронный ввод-вывод Модель thread per connection try { Socket s = new Socket("localhost", 9090); s. get. Output. Stream(). write(65535); s. close(); } catch (IOException e) { // do something here } 27

References § § § § § http: //docs. oracle. com/javase/tutorial/essential/io/ http: //docs. oracle. com/javase/7/docs/api/java/nio/package-summary. html http: //www. cs. brown. edu/courses/cs 161/papers/j-nio-ltr. pdf http: //today. java. net/pub/a/today/2007/02/13/architecture-of-highlyscalable-nio-server. html http: //tutorials. jenkov. com/java-nio/overview. html http: //onjava. com/pub/a/onjava/2002/10/02/javanio. html? page=1 http: //stackoverflow. com/questions/1605332/java-nio-filechannel-versusfileoutputstream-performance-usefulness http: //geekomatic. ch/2008/09/06/1220730740479. html http: //www. ibm. com/developerworks/library/j-zerocopy/ 28