Bài giảng Lập trình mạng với Java - Chương 3: Các luồng vào ra

Chia sẻ: Lão Lão | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:24

Thêm vào BST

Báo xấu

23
lượt xem 0
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chương này giới thiệu khái niệm vào ra bằng các luồng dữ liệu. Trước tiên ta sẽ tìm hiểu về các luồng và ý nghĩa của luồng trong chương trình Java. Tiếp đến chúng ta sẽ lần lượt tìm hiểu các luồng vào ra chuẩn trong gói làm việc với console. Các luồng trừu tượng java.io.InputStream, java.io.OutputStream là các luồng cơ bản để từ đó xây dựng nên các luồng cụ thể. Luồng được chia thành các nhóm như luồng byte và luồng ký tự.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Lập trình mạng với Java - Chương 3: Các luồng vào ra

Chương 3 Các luồng vào ra 1. Khái niệm về luồng trong Java Khi lập bất kỳ chương trình nào trong một ngôn ngữ nào thì vấn đề vào ra dữ liệu giữa chương trình và nguồn dữ liệu cũng như đích dữ liệu là vấn đề mà người lập trình cần phải quan tâm. Làm thế nào để ta có thể truyền dữ liệu cho một chương trình Java. Có hai cách hiệu quả để thực hiện điều này: • Thông qua một tài nguyên tuần tự nào đó như file hoặc qua một máy tính khác. • Thông qua giao diện người máy. Mục đích của chương này là xem xét cách truyền dữ liệu cho một chương trình thông qua một máy tính khác hay tập tin. 1.1. Khái niệm luồng (stream) Theo nghĩa đen luồng là một đường ống nước. Về mặt thuật ngữ chuyên ngành ta có thể hiểu “Các luồng là các dãy dữ liệu có sắp thứ tự”. Xét trên quan điểm của chương trình và nguồn dữ liệu (Data Soure) ta có thể phân loại luồng thành hai loại: Luồng xuất (output stream) và luồng nhập (input stream). Để trực quan hơn chúng ta xem hình vẽ dướ đây: InputStream Data Source Program OutputStream Hình 3.1 Như vậy nếu chúng ta cần lấy dữ liệu từ nguồn vào chương trình thì cần phải sử dụng luồng nhập. Ngược lại, nếu ta cần ghi dữ liệu từ chương trình ra nguồn dữ liệu thì ta cần phải sử dụng luồng xuất. Ta có thể thấy rằng có rất nhiều luồng dữ liệ, chẳng hạn như từ một tệp tin, từ các thiết bị xuất và nhập chuẩn, từ liên kết mạng. Như vậy một chương trình có thể truy xuất tới nhiiều nguồn dữ liệu. http://www.ebook.edu.vn 59
Console InputStream Thiết bị Chương trình ứng dụng Tệp tin OutputStream Mạng Hình 3.2 2. Luồng xuất nhập chuẩn • System.out: Luồng xuất chuẩn thường được sử dụng để hiển thị kết quả đầu ra trên màn hình. • System.in: Luồng nhập chuẩn thường đến từ bàn phím và được sử dụng để hiện các ký tự. • System.err: Luồng lỗi chuẩn. Các luồng trên còn được gọi là các luồng hệ thống. Mặc dù các luồng này rất có ích khi lập trình nhưng chúng không đủ mạnh khi giải quyết các vấn đề vào ra quan trọng khác. Trong các mục tiếp theo ta sẽ tìm hiểu sâu một số luồng trong gói java.io 3. Luồnng nhị phân 3.1. Lớp InputStream Lớp trừu tượng InputStream khai báo các phương thức để đọc dữ liệu đầu vào từ một nguồn cụ thể. Lớp InputStream là lớp cơ sở của hầu hết các luồng nhập trong gói java.io, và nó hỗ trợ các phương thức sau: Các phương thức: • public InpuStream() InputStream chỉ hỗ trợ constructor không tham số. • public abstract int read() throws IOException Phương thức cơ bản của lớp InputStream là phương thức read(). Phương thức này đọc một byte dữ liệu từ luồng nhập và trả về một số kiểu nguyên int có giá trị nằm trong khoảng từ 0 đến 255. Giá trị trả về là -1 khi kết thúc luồng. Phương thức read() chờ và phong tỏa các đoạn mã sau nó cho tới khi một byte dữ liệu được đọc. Việc nhập và xuất diễn ra với tốc độ chậm, vì vậy nếu chương trình của ta thực hiện một công việc khác quan trọng thì tốt nhất là đặt các lệnh nhập xuất vào một tuyến đoạn riêng của nó. Phương thức read() là phương thức trừu tượng bởi vì các lớp con cần thay đổi để thích ích với môi trường cụ thể. • public int read(byte[] b) throws IOException Phương thức này đọc một dãy các byte dữ liệu liên tục từ một nguồn của luồng nhập và lưu vào mảng b. • public int read(byte[] b, int offs, int len) throws IOException Phương thức này đọc một dãy các byte dữ liệu và lưu vào mảng b, vị trí bắt đầu lưu dữ liệu là offs và lưu len byte dữ liệu http://www.ebook.edu.vn 60
• public int available() throws IOException Phương thức này cho biết còn bao nhiêu byte dữ liệu trong luồng. • public long skip(long count) throws IOException Phương thức skip(long count) bỏ qua long byte dữ liệu • public synchronized void mark(int readLimit) Phương thức này được sử dụng để dánh dấu vị trí hiện thời trong luồng • public void reset() throws IOException Phương thức này xác định lại vị trí luồng là vị trí đánh dấu lần gần đây nhất. • public boolean markSupported() Phương thức này trả về giá trị true nếu luồng này hỗ trợ đánh dấu và false nếu nó không hỗ trợ đánh dấu. • public void close() throws IOException Khi đã làm việc xong với một luồng, ta cần đóng lại luồng đó. Điều này cho phép hệ điều hành giải phóng các tài nguyên gắn với luồng. 3.2. Lớp OutputStream Lớp trừu tượng OutputStream khai báo các phương thức để ghi dữ liệu ra luồng. Chúng bao gồm các phương thức sau đây: • public OuputStream() Phương thức OutputStream hỗ trợ constructor không tham số • public abstract void write(int b)throws IOException Phương thức này ghi một byte không dấu có giá trị trong khoảng từ 0 đến 255. Nếu ta truyền vào một số có giá trị lớn hơn 255 hoặc nhỏ hơn 0, nó sẽ thực hiện phép tính b =b mod 256 trước khi ghi giá trị vào luồng. • public void write(byte[] b)throws IOException Phương thức này ghi dữ liệu từ luồng vào toàn bộ mảng b. • public void write(byte[] b, int off, int len) throws IOException Phương thức này chỉ ghi một đoạn con của mảng dữ liệu bắt đầu từ vị trí offs và tiếp tục cho tới khi ghi hết len byte. • public void close() Phương thức này đóng một luồng. Phương thức này được gọi để giải phóng các tài nguyên gắn với luồng. • public void flush() Các luồng xuất nhập khác được thừa kế từ các luồng trừu tượng InputStream và OutputStream. Đối với mỗi kiểu dữ liệu và nguồn dữ liệu chúng ta có thể có các kiểu luồng xuất và nhập riêng, chẳng hạn DataInputStream, DataOutputStream, FileInputStream, FileOutputStream,… Sau đây chúng ta sẽ lần lượt xem xét từng kiểu luồng cụ thể. http://www.ebook.edu.vn 61
3.3. Các luồng xuất nhập mảng byte Để xây dựng một xâu ký tự biểu diễn dữ liệu có thể đọc được hoặc giải mã dữ liệu, người ta xem các mảng byte như là nguồn của các luồng nhập hoặc đích của các luồng xuất. Các luồng byte cung cấp các khả năng này. ByteArrayInputStream ByteArrayOutputStream Hình 3.3 3.3.1. Luồng nhập mảng byte Lớp ByteArrayInputStream sử dụng một mảng byte như là một nguồn dữ liệu đầu vào. Nó có hai constructor: • public ByteArrayInputStream(byte[] buf) Tạo ra một đối tượng ByteArrayInputStream từ một mảng xác định. Mảng đầu vào được sử dụng một cách trực tiếp. Khi kết thúc buf nghĩa là kết thúc nhập từ luồng. • public ByteArrayInputStream(byte[] buf, int offset, int length) Tạo ra một đối tượng ByteArrayInputStream từ một mảng xác định, chỉ sử dụng một phần của mảng buf từ buf[offset] đến buff[offset+length-1] hoặc kết thúc mảng. ByteArrayInputStream tạo ra một luồng nhập từ một vùng đệm trong bộ nhớ được biểu diễn bằng một mảng byte. Lớp này không hỗ trợ bất kỳ phương thức mới nào, nó nạp chồng các phương thức read(), skip(), available(), và reset() của lớp cha InputStream. Ví dụ: Tạo một mảng gồm 100 byte rồi gắn vào mảng này một luồng ByteArrayInputStream để lấy dữ liệu ra. import java.io.*; public class LuongNhapMang { public static void main(String[] args) { byte[] b = new byte[100]; for(byte i=0;i
System.out.print(is.read()+" "); } catch(IOException e) { System.err.println(e); } } } Kết quả thực hiện chương trình C:\MyJava\Baitap>java LuongNhapMang 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 Chú ý: Mỗi lần đọc luồng bằng phương thức read(), một byte dữ liệu không còn trong luồng, nhưng vẫn tồn tại trong mảng. 3.3.1. Luồng nhập mảng byte ByteArrayOutputStream tạo ra một luồng xuất trên một mảng byte. Nó cũng cung cấp các khả năng bổ sung. Các constructor: • public ByteArrayOutputStream() Tạo ra một đối tượng ByteArrayOutputStream với kích thước mặc định • public ByteArrayOutputStream(int size) Tạo ra một đối tượng ByteArrayOutputStream với kích thước xác định ban đầu. Các phương thức mới của lớp ByteArrayOutputStream: • public synchronized byte[] toByteArray(): Phương thức này trả về một bản sao dữ liệu của luồng và lưu dữ liệu vào một mảng và có thể sửa đổi dữ liệu trong mảng này mà không cần thay đổi các byte của luồng xuất. • public size() Trả về kích thước hiện thời của vùng đệm • public String toString(int hiByte) Tạo một đối tượng String mới từ nội dung của luồng xuất mảng byte • public String toString() Phương thức chuyển đổi một luồng byte thành một đối tượng String Ví dụ: Viết chương trình tạo lập một luồng xuất mảng (ByteArrayOutputStream) 100 byte. Ghi vào luồng xuất mảng 100 phần tử từ 0 đến 99. Đổ dữ liệu từ luồng xuất mảng vào mảng b. In dữ liệu từ mảng b ra màn hình. import java.io.*; class LuongXuatMang { http://www.ebook.edu.vn 63
public static void main(String[] args) { try{ //Tao mot luong xuat mang 100 byte ByteArrayOutputStream os = new ByteArrayOutputStream(100); //Ghi du lieu vao luong for(byte i=0;i
FileInputStream FILE FileOutputStream Hình 4.5 Ví dụ import java.io.*; public class FileIOExam { public static void main(String[] args) { //Tao mot file de ghi try{ OutputStream os = new FileOutputStream(args[0]); String s = "Thu nghiem voi luong xuat nhap tap tin"; for(int i=0;i
C:\MyJava\Baitap>java FileIOExam abc.txt Luong nhap co 38 bytes 38 la so bytes da doc Thu nghiem voi luong xuat nhap tap tin 3.5. Truy nhập tệp ngẫu nhiên RandomAccessFile cho phép ta truy nhập trực tiếp vào các tệp, nghĩa là có thể đọc, ghi các byte ở bất kỳ vị trí nào đó trong tệp. Các phương thức tạo luồng truy nhập tệp ngẫu nhiên • RandomAccessFile(String name, String mode) throws IOException • RandomAccessFile(File file, String mode) throws IOException Tệp được xác định bởi tên hoặc đối tượng File. Tham số mode cho phép xác định mở file để đọc hay ghi. -“r”: Dùng để đọc. -“rw”: Dùng để ghi. Các phương thức khác • long getFilePointer() throws IOException : Trả về vị trí của con trỏ tệp. • long length() throws IOException: cho biết số byte hay độ dài của tệp. • void seek(long offset) throws IOException: Chuyển con trỏ tệp đi offset vị trí kể từ đầu tệp. • void close() throws IOException: Khi không cần truy nhập tệp nữa thì đóng lại. Ví dụ: import java.io.*; public class RandomAccessDemo { static String filename="dayso.dat"; final static int INT_SIZE=4; //Tao file de ghi public void createFile() throws IOException { File datFile = new File(filename); RandomAccessFile out_file = new RandomAccessFile(datFile,"rw"); for(int i=0;i
RandomAccessFile inp_file= new RandomAccessFile(datFile,"r"); System.out.println("Cac so doc tu file:"); long len = inp_file.length(); for(int i=INT_SIZE;i
3.5. Luồng PrintStream Luồng PrintStream được sử dụng mỗi khi cần sử dụng các phương thức print và println trong chương trình. Lớp PrintStream là lớp con của lớp InputStream, vì vậy ta có thể sử dụng luồng này để lọc các byte. Nó cung cấp các phương thức print và println cho các kiểu dữ liệu sau: char int float Object boolean char[ ] long double String Ngoài ra phương thức println không tham số được sử dụng để kết thúc một dòng. PrintStream hỗ trợ hai constuctor. Constructor thứ nhất nhận tham số là một luồng. Constructor thứ hai có thêm tham số điều khiển việc đẩy dữ liệu ra khỏi luồng. Ngoài ra còn một số kiểu luồng xuất và nhập khác như DataInputStream, DataOutputStream,…tùy thuộc vào từng tình huống cụ thể mà chúng ta có những lựa chọn cho phù hợp. 4. Luồng ký tự Luồng ký tự cung cấp một cách thức để quản lý việc vào ra với các ký tự. Các luồng này sử dụng tập ký tự Unicode và vì thế có thể quốc tế hóa. Trong một số trường hợp làm việc với các luồng ký tự hiệu quả hơn luồng byte. Các luồng ký tự chuẩn vay mượn từ rất nhiều các lớp luồng hướng byte, bao gồm luồng lọc, luồng đệm, và các luồng tệp tin, và tất cả các luồng được dẫn xuất từ các lớp cha Reader và Writer. Ngoài ra, có hai lớp đóng vai trò cầu nối giữa các luồng byte và các luồng ký tự. Hai lớp này kết hợp các hàm chuyển đổi các ký tự thành các byte và ngược lại theo một kiểu mã hóa đã được xác định. Điều này cho phép một nguồn dữ liệu ASCII được chuyển đổi dễ dàng thành một luồng ký tự Unicode và tương tự cho dữ liệu Unicode được ghi một cách dễ dàng vào một tệp tin theo chuẩn mã hóa cục bộ, cho dù nó là chuẩn 8-bit, UTF-8, hoặc 16 bit. 72 105 33 8-bit InputStream InputStreamReader 16-bit “Hi!” Hình 4.6 “Hi!” 16-bit OutputStreamWriter OutputStream 255 254 0 105 0 33 0 Hình 4.7 4.1. Sự tương ứng giữa luồng byte và luồng ký tự Bảng dưới đây chỉ ra sự tương ứng giữa luồng byte và luồng ký tự Luồng byte Luồng ký tự OuputStream Writer InputStream Reader FileOutputStream FileWriter FileInputStream FileReader ByteArrayInputStream CharArrayReader http://www.ebook.edu.vn 68
ByteArrayOutputStream CharArrayWriter - StringWriter StringBufferedInputStream StringReader PipedOuputStream PipedWriter PipedInputStream PipedReader FilterOutputStream FilterWriter FilterInputStream FilterReader BufferedOuputStream BufferedWriter BufferedInputStream BufferedReader PushbackInputStream PushbackReader LineNumberInputStream LineNumberReader PrintStream PrintWriter DataOutputStream - DataInputStream - ObjectInputStream - ObjectOuputStream - SequenceInputStream - - OuputStreamWriter - OutputStreamReader Bảng 3.1 4.2. Mã hóa ký tự Khi tạo cầu nối giữa một luồng ký tự và một luồng byte, cần thiết phải xác định cách mã hóa được sử dụng bởi các luồng byte; nghĩa là, các ký tự được biểu diễn bởi từng byte hoặc từng nhóm các byte. Tên của cách mã hóa các byte được đặc tả bởi một xâu ký tự được truyền cho constructor tạo cầu nối OuputStreamReader và InputStreamReader. Mã hóa Char Bytes US-ASCII ! 33 IBM-EBCDIC ! 90 ISO Latin ISO Latin 2 UTF-8 Bảng 3.2 http://www.ebook.edu.vn 69
Các phương thức hướng ký tự của các luồng byte tương đương với latin 1, còn được biết đến như là ISO Latin 1 hoặc ISO 8859-1; nghĩa là cách mã hóa 8-bit tương ứng với 256 ký tự Unicode đầu tiên. Các tên kiểu mã hóa ký tự thường là phân biệt chữ hoa và chữ thường. 4.3 Lớp Writer Writer là lớp cha của tất cả các luồng xuất ký tự. Nó cung cấp các phương thức tương tự như luồng OuputStream, nhưng chủ yếu là ghi các ký tự. 4.3.1. Các constructor Có hai constructor được cung cấp bởi lớp này. Các constructor này là protected. Ta không thể tạo các đối tượng của lớp Writer nhưng ta có thể tạo ra các đối tượng thuộc lớp con của lớp này. • protected Writer() • protected Writer(Object obj) 4.3.1. Các phương thức Lớp Writer cung cấp các phương thức để ghi các ký tự, từ một mảng, hoặc một phần của xâu ký tự. • void write(int c) throws IOException Phương thức này ghi ký tự c vào kênh truyền tin được biểu diễn bởi luồng này. • void write(char cbuff[]) throws IOException Phương thức này ghi mảng ký tự vào luồng • abstract void write(char cbuff[], int off, int len) throws IOException Phương thức này ghi len ký tự từ mảng cbuff ra luồng gắn với mảng, bắt đầu từ vị trí off. Đây là phương thức trừu tượng bởi vì nó phải được cài đặt bởi một lớp con gắn với kênh truyền tin thực sự, như tệp tin hoặc một luồng khác. • void write(String str) throws IOException. Phương thức này ghi một xâu ký tự str ra luồng. 4.4. Lớp Reader Reader là lớp cha của tất cả các luồng nhập ký tự. Nó cung cấp các phương thức tương tự như luồng InputStream, nhưng chủ yếu phục vụ cho việc đọc các ký tự. • protetected Reader() • protected Reader(Object lock) 4.4.1. Các phương thức Các phương thức của lớp Reader giống như các phương thức của lớp InputStream ngoại trừ phương thức available() được thay thế bởi phương thức ready(). • int read() throws IOException Phương thức này đọc một ký tự từ kênh truyền tin được biểu diễn bởi luồng này và trả về ký tự, hoặc giá trị -1 nếu kết thúc luồng. int read(char cbuff[]) throws IOException Phương thức này đọc các ký tự vào mảng cbuff 4.5. Lớp OutputStreamWriter Lớp này cung cấp một cầu nối Writer hướng ký tự với một luồng OutputStream. Các ký tự được ghi vào lớp Writer được chuyển thành các byte tương ứng với một kiểu mã hóa được xác định trong constructor và sau đó được ghi vào luồng OutputStream gắn với nó. Lớp này cung cấp khả năng đệm dữ liệu cho các byte để ghi vào luồng. http://www.ebook.edu.vn 70
Các constructor • public OutputStreamWriter(OutputStream out) • public OutputStreamWriter(OutputStream out, String encoding) • String getEncoding() Phương thức này trả về tên cách mã hóa các byte được sử dụng để chuyển đổi các ký tự thành các byte. 4.6. Lớp InputStreamReader Lớp này biểu diễn một cầu nối hướng ký tự của một luồng nhập InputStream. Các byte được đọc từ luồng nhập và được chuyển thành các ký tự tương ứng với kiểu mã hóa được xác định trong constructor. • InputStreamReader(InputStream in) • InputStreamReader(InputStream in, String enc) • String getEncoding() Phương thức này trả về tên của cách mã hóa byte được sử dụng bởi luồng này để chuyển đổi từ các byte thành các ký tự. Ví dụ: Chuyển đổi cách mã hóa import java.io.*; public class Convert { public static void main(String[] args) throws Exception { if(args.length!=4)throw new IllegalArgumentException("Convert "); FileInputStream fis=new FileInputStream(args[1]); FileOutputStream fos=new FileOutputStream(args[3]); InputStreamReader isr=new InputStreamReader(fis,args[0]); OutputStreamWriter osw=new OutputStreamWriter (fos,args[2]); char b[]=new char[16]; int num; while((num=isr.read(b))>-1)osw.write(b,0,num); osw.close(); isr.close(); } } 4.7. Lớp FileWriter Lớp Writer này cung cấp một interface luồng ký tự để ghi các tệp tin văn bản bằng cách sử dụng mã hóa mặc định. Để xác định cách mã hóa được sử dụng để mã hóa một tệp tin, ta sử dụng một luồng OuputStreamWriter gắn với luồng FileOutputStream. Các constructor http://www.ebook.edu.vn 71
Tạo một đối tượng FileWriter hoàn toàn tương đương với việc tạo ra một đối tượng OuputStreamWriter sử dụng cách mã hóa mặc định và gắn nó với đối tượng FileOuputStream • FileWriter(String filename)throws IOException. Constructor này tạo ra một đối tượng FileWriter để ghi thông tin vào một tệp tin cụ thể là fileName, sử dụng cách mã hóa ký tự mặc định. Bất kỳ tệp nào có cùng tên sẽ bị xóa. • FileWriter(File file)throws IOException. Constructor này tạo ra một đối tượng FileWriter để ghi thông tin vào một tệp tin cụ thể, sử dụng cách mã hóa ký tự mặc định. Bất kỳ tệp nào có cùng tên sẽ bị xóa. • FileWriter(String fileName, boolean append) throws IOException. Constructor này tạo ra một đối tượng FileWriter để ghi thông tin vào một tệp tin cụ thể, sử dụng cách mã hóa ký tự mặc định. Biến boolean append xác định cách thức ghi vào tệp tin: ghi mới hay bổ sung thêm nội dụng vào tệp hiện có. Các phương thức Lớp FileWriter cung cấp tất cả các phương thức thường dùng của lớp Writer. Việc ghi các ký tự vào một luồng FileWriter tạo ra các ký tự được chuyển thành các byte tương ứng với cách mã hóa cụ thể và các byte này được ghi vào tệp tin gắn với luồng này. Ngoại lệ IOException sẽ được đưa ra bởi các phương thức của lớp FileWriter nếu gặp một lỗi trong quá trình ghi tệp tin, hoặc không tạo ra được đối tượng FileWriter thì nó đưa ra ngoại lệ IOException. 4.8. Lớp FileReader Lớp Reader này cung cấp một interface luồng ký tự để đọc các tệp văn bản bằng cách sử dụng cách mã hóa ký tự mặc định. Lớp này cho phép ta đọc các tệp tin văn bản như đọc các luồng ký tự Unicode mà không cần quan tâm đến cách thức mã hóa ký tự . Để xác định cách mã hóa được sử dụng để giải mã một tệp tin, ta sử dụng một đối tượng InputStreamReader gắn với đốit tượng InputStreamReader. Việc tạo ra một đối tượng FileReader hoàn toàn tương đương với việc tạo ra một đối tượng InputStreamReader và sau đó gắn nó với luồng FileInputStream. • FileReader(String fileName)throws FileNotFoundException. Constructor này tạo ra một đối tượng FileReader đọc nội dung của một tệp tin cụ thể, được xác định bởi tham số fileName bằng cách sử dụng cách mã hóa mặc định. • FileReader(File file)throws FileNotFoundException. Constructor này tạo một đối tượng FileReader để đọc nội dung của một tệp tin cụ thể được xác định bởi tệp tin file sử dụng cách thức mã hóa mặc định. Các phương thức Lớp FileReader cung cấp các phương thức của lớp Reader. Đọc các ký tự từ một đối tượng FileReader. Ví dụ minh họa Ví dụ dưới đây minh họa cách sử dụng các luồng FileWriter và FileReader. import java.io.*; public class TepKyTu { public static void main(String[] args) throws IOException { http://www.ebook.edu.vn 72
FileReader fr=new FileReader(FileDescriptor.in); FileWriter fw=new FileWriter(FileDescriptor.out); char[] b=new char[256]; int num; while((num=fr.read(b))>-1) { String upper=new String(b,0,num).toUpperCase(); fw.write(upper); fw.flush(); } } } Kết quả thực hiện chương trình là C:\>java TepKyTu Xin chao cac ban! Day la chuong trinh minh hoa FileReader va FileWriter XIN CHAO CAC BAN! DAY LA CHUONG TRINH MINH HOA FILEREADER VA FILEWRITER Trong ví dụ này, ta gắn FileReader với FileDescriptor.in, luồng này gắn với bàn phím. Ta cũng gắn FileWriter với FileDescriptor.out, luồng này gắn với màn hình. Trong vòng lặp, dữ liệu được đọc từ bàn phím vào vùng đệm b[], chuyển đổi các ký tự này thành chữ viết hoa sau đó ghi dữ liệu ra luồng xuất. 5. Luồng đệm Các luồng InputStream và OuptutStream là các luồng thô. Chúng đọc và ghi các byte theo từng nhóm. Việc xác định các byte này có ý nghĩa như thế nào-chúng là số nguyên hay các số dấu phẩy động theo chuẩn IEEE 754 hay là các ký tự Unicode-điều này hoàn toàn phụ thuộc vào người lập trình. Tuy nhiên, có những khuôn dạng dữ liệu rất phổ biến đã được cài đặt trong các thư viện lớp. Java cung cấp một số lớp lọc để ta gắn các luồng dữ liệu thô với chúng nhằm mục đích chuyển đổi qua lại giữa các byte và các khuôn dạng dữ liệu khác. Các luồng lọc cũng có hai loại là:luồng đọc (reader) và luồng ghi (writer). Kết nối các luồng lọc với nhau. Các luồng lọc được kết nối với các luồng thông qua các constructor của chúng. Ví dụ FileInputStream fis=new FileInputStream(“data.txt”); BufferedInputStream bis=new BufferedInputStream(fis); Trước tiên, ta thấy một đối tượng FileInputStream được tạo ra với tham số đầu vào là một tên tệp tin data.txt. Sau đó, ta tạo tiếp đối tượng BufferedInputStream bis với tham số đầu vào của constructor BufferedInputStream là fis. Từ thời điểm này trở đi, ta có thể sử dụng các phương thức read() để đọc cả đối tượng fis và bis. Ta cũng có thể xây dựng trực tiếp một luồng bên trong một luồng khác. DataOuputStream dos =new DataOutputStream(new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(“data.txt”))); http://www.ebook.edu.vn 73
Các luồng đệm Lớp BufferedOutputStream lưu trữ dữ liệu được ghi vào trong một vùng đệm cho tới khi vùng đệm đầy hoặc là luồng bị flush(). Sau đó nó ghi dữ tất cả dữ liệu ra luồng xuất đúng một lần. Điều này làm tăng tốc độ trao đổi dữ liệu. Lớp BufferedInputStream cũng có một mảng byte được sử dụng để làm vùng đệm. Khi một trong các phương thức đọc luồng read() được gọi, trước tiên nó nhận dữ liệu được yêu cầu từ vùng đệm. Chỉ khi vùng đệm hết dữ liệu thực sự nó mới đọc dữ liệu từ nguồn. Lúc này, nó đọc càng nhiều dữ liệu từ nguồn vào vùng đệm nếu có thể, cho dù dữ liệu có cần ngay tức khắc hay không. • public BufferedInputStream(InputStream in) • public BufferedInputStream(InputStream in, int bufferSize) • public BufferedOutputStream(OutputSream out) • public BufferedOutputStream(OutputStream out, int bufferSize) BufferedInputStream không khai báo các bất kỳ phương thức mới nào của riêng nó. Nó chỉ nạp chồng các phương thức từ InputStream. Nó thực sự hỗ trợ việc đánh dấu và khởi tạo lại luồng. • public int read() throws IOException • public int read(byte[] input, 6. Luồng vào ra mới – New Input Output Bắt đầu từ phiên bản Java 1.4 Sun đã bổ sung thêm một cách mớI để quản lý các thao tác vào ra. 6.1. Căn bản về NIO Hệ thống vào ra mớI được xây dựng dựa trên hai hạng mục cơ bản là: buffer và channel. Một vùng đệm (buffer) lưu trữ dữ liệu. Một kênh (channel) biểu diễn một liên kết mở tới một thiết bị vào ra mới, như tệp tin hoặc một socket. Để sử dụng hệ thống vào ra mới, ta phải nhận một kênh truyền tới một thiết bị vào ra và một vùng đệm để lưu trữ dữ liệu. Sau đó ta có thể thực hiện thao tác trên vùng đệm để vào và ra dữ liệu. 6.2. Buffer (Các vùng đệm) Các vùng đệm được định nghĩa trong gói java.io. Tất cả các vùng đệm là các lớp con của lớp con Buffer, lớp này định nghĩa chức năng chính dùng chung cho tất cả các vùng đệm: vị trí hiện thời, giới hạn, và dung lượng. Vị trí hiện tại là chỉ mục trong vùng đệm mà tại đó thao tác đọc và ghi tiếp theo sẽ diễn ra. Giới hạn là chỉ mục cuối cùng của vùng đệm. Dung lượng là số phần tử có trong vùng đệm. Buffer cũng hỗ trợ khả năng đánh dấu và khởi tạo. Buffer định nghĩa một số phương thức. Phương thức Mô tả Final int capacity() Trả về số phần tử có trong vùng đệm Final Buffer clear() Xóa vùng đệm Final Buffer flip() Thiết lập giới hạn của vùng đệm về vị trí hiện hành và thiết lập lại vị trí hiện hành về 0 Final boolean hasRemaining() Phương thức này trả về giá trị true nếu còn các phần tử trong vùng đệm. Trả về giá trị false nếu ngược lại Abstract boolean isReadOnly() Trả về giá trị true nếu vùng đệm là chỉ đọc. Trả về giá trị false nếu ngược lại Final int limit() Thiết lập giới hạn của vùng đệm là n Final Buffer limit(int n) Thiết lập giới hạn của vùng đệm là n và trả về tham chiếu tới vùng đệm được gọi Final Buffer mark() Thiết lập vị trí đánh dấu và trả về tham chiếu tới vùng http://www.ebook.edu.vn 74
đệm được gọi Final int Position() Trả về vị trí hiện hành của vùng đệm Final Buffer position(int n) Thiết lập vị trí của Buffer là n. Trả về một tham chiếu tới vùng đệm Final Buffer reset() Thiết lập lại vị trí hiện hành của vùng đệm và vị trí đánh dấu được thiết lập trước đó. Trả về một tham chiếu tới vùng đệm Final Buffer rewind() Thiết lập vị trí hiện hành của vùng đệm về 0 Bảng 3.3 Lớp Buffer có các lớp con chứa các kiểu dữ liệu như sau: • ByteBuffer • IntBuffer • CharBuffer • LongBuffer • DoubleBuffer • MappedByteBuffer • FloatBuffer • ShortBuffer Tất cả các phương thưc get() và put() cho phép ta nhận dữ liệu từ một vùng đệm và đặt dữ liệu vào một buffer. Phương thức Mô tả Abstract byte get() Trả về byte dữ liệu tại vị trí hiện hành ByteBuffer get(byte[] vals) Sao chép dữ liệu từ vùng đệm vào một mảng được tham chiếu bởi mảng vals. Trả về một tham chiếu tới buffer ByteBuffer get(byte vals[], int start, int Sao chép num số phần tử từ buffer vào num) mảng được tham chiếu bởi vals, bắt đầu tại chỉ mục được xác định bởi tham số start. Trả về tham chiếu tới vùng đệm. Nếu không còn phần tử nào trong vùng đệm, ngoại lệ BufferUnderflowException Abstract byte get(int idx) Trả về byte dữ liệu tại vị trí được xác định bởi chỉ mục idx trong vùng đệm Abstract ByteBuffer put(byte b) Sao chép byte dữ liệu b vào tại vị trí hiện hành final ByteBuffer put(byte b[]) Sao chép tất cả các phần tử của mảng b vào vùng đệm, bắt đầu từ vị trí hiện hành. Trả về tham chiếu tới vùng đệm ByteBuffer put(byte b[], int start, int num) Sao chép num phần tử từ mảng b bắt đầu tại vị trí start vào vùng đệm. Trả về tham chiếu tới vùng đệm. Nếu vùng đệm không chưa được tất cả các phần tử của vùng đệm thì ngoại lệ BufferOverflowException sẽ được đưa ra BufferByte put(ByteBuffer bb) Sao chép tất cả các phần tử của vùng đệm BufferByte gọi, bắt đầu từ vị trí hiện hành . Nếu vùng đệm không chưa được tất cả các phần tử của vùng đệm thì ngoại lệ BufferOverflowException sẽ được đưa ra Abstract ByteBuffer put(int idx, byte b) Sao chép byte dữ liệu b tại vị trí idx vào vùng đệm. Trả về tham chiếu tới vùng đệm http://www.ebook.edu.vn 75
Bảng 3.4 Phương thức put()được định nghĩa trong ByteBuffer. Tất cả các lớp buffer còn hỗ trợ các phương thức thực hiện các thao tác khác nhau trên vùng đệm. 6.3. Các kênh (Channel) Các kênh được định nghĩa trong gói java.io.channel. Một kênh biểu diễn một liên kết mở tới một nguồn hoặc đích vào ra. Ta có thể nhận được một kênh bằng cách gọi phương thức getChannel() trên một đối tượng hỗ trợ kênh. Java 2 phiên bản 1.4 đưa thêm vào phương thức getChannel() cho các lớp sau: • FileInputStream • FileOutputStream • RandomAccessFile • Socket • ServerSocket • DatagramSocket Để nhận được một kênh, trước tiên ta phải nhận một đối tượng của các lớp này và sau đó gọi phương thức getChannel() trên đối tượng đó. Kiểu kênh cụ thể được trả về phụ thuộc vào kiểu đối tượng chịu tác động của phương thưc getChannel(). Ví dụ khi gọi phương thức getChannel() trên đối tượng FileInputStream, FileOutputStream hoặc RandomFileAccess thì kênh trả về là FileChannel. Khi gọi phương thức getChannel() trên đối tượng Socket thì kiểu kênh trả về là SocketChannel(). Các kênh FileChannel và SocketChannel hỗ trợ các phương thức read() và write() cho phép ta thực hiện các thao tác vào ra thông qua kênh. Dưới đây là một số phương thức read() và write()được định nghĩa trong FileChannel. Phương thức Mô tả abstract int read(ByteBuffer bb) Đọc các byte từ kênh vào một vùng đệm bb cho tới khi đầy vùng đệm hoặc không còn dữ liệu trên kênh. Kiểu trả về là số byte thực sự đọc được abstract int read(ByteBuffer bb, long Đọc các byte từ kênh vào một vùng đệm, bắt start) đầu từ vị trí start cho tới khi đầy vùng đệm hoặc không còn dữ liệu đầu vào. Vị trí hiện thời không thay đổi. Trả về số byte đã đọc được hoặc –1 nếu kết thúc luồng abstract int write(ByteBuffer bb) Ghi nội dung của vùng đệm ra kênh, bắt đầu tại vị trí hiện hành. Trả về số byte đã được ghi. abtsract int write(ByteBuffer bb, int Ghi nội dung của vùng đệm ra kênh. Bắt đầu start) tại vị trí hiện start. Trả về số byte đã được ghi Bảng 3.5 Tất cả các kênh đều hỗ trợ các phương thức bổ trợ cho phép ta truy xuất và điều khiển kênh. Ví dụ, FileChannel hỗ trợ các phương thức để nhận và thiết lập vị trí hiện hành, truyền thông tin qua lại giữa các kênh, nhận kích thước hiện thời của kênh, khóa kênh,..FileChannel cũng cung cấp phương thức map()để ánh xạ một tệp vào một buffer. 6.4. Charset và Selector Hai thực thể khác được sử dụng bởi NIO là các CharSet và Selector. CharSet xác định cách ánh xạ các byte thành các ký tự. Ta có thể mã hóa một xâu ký tự bằng cách sử dụng một bộ mã hóa và cũng có thể giải mã một dãy các byte thành các ký http://www.ebook.edu.vn 76
tự bằng cách sử dụng bộ giải mã. Charset, encoder và decoder được hỗ trợ bởi gói java.nio.charset. Selector hỗ trợ vào ra ghép kênh, không phong tỏa, dựa trên phím. Ngoài ra, selector còn cho phép ta làm việc với nhiều kênh. Selector được hỗ trợ bởi các lớp trong gói java.io.channels. Các selector ứng dụng nhiều nhất với các kênh dựa trên luồng. 6.5. Sử dụng hệ thống vào ra mới Đơn vị dữ liệu vào ra phổ biến nhất là tệp tin, trong phần này ta sẽ xem cách thức để truy xuất tới các tệp tin trên đĩa bằng cách sử dụng hệ thống vào ra mới. Do hầu hết các thao tác trên tệp là mức byte nên kiểu vùng đệm được sử dụng sẽ là ByteBuffer. 6.5.1. Đọc tệp Có một số cách để đọc dữ liệu từ một tệp tin bằng cách sử dụng hệ thống vào ra mới. Chúng ta sẽ xem xét hai cách. Cách thứ nhất đọc một tệp tin bằng cách ánh xạ nó vào một buffer và sau đó thực hiện một thao tác đọc. Cách thứ hai để đọc một tệp tin là tự động hóa quá trình đọc. • Cách 1: Bước 1: Mở một tệp tin để đọc bằng cách sử dụng luồng FileInputStream. Bước 2: Nhận một kênh từ đối tượng FileInputStream nhờ phương thưc FileChannel getChannel() Bước 3: Xác định kích thước của tệp tin bằng cách gọi phương thức size() Long size() throws IOException Bước 4: Gọi phương thức allocate()để phân bổ một vùng đệm đủ lớn để lưu giữ nội dung của tệp. static ByteBuffer allocate(int cap) Ví dụ import java.io.*; import java.nio.*; import java.nio.channels.*; public class ChannelRead { public static void main(String[] args) { FileInputStream fis; FileChannel fc; long fSize; ByteBuffer bb; try{ //Mo mot ep fis=new FileInputStream(args[0]); //Mo mot kenh toi tep fc=fis.getChannel(); http://www.ebook.edu.vn 77
//Nhan kich thuoc tep tin fSize=fc.size(); //Phan bo mot vung dem co kich thuoc can thiet bb=ByteBuffer.allocate((int)fSize); //Doc tep tin vao vung dem fc.read(bb); //Mo tep de doc bb.rewind(); for(int i=0;ijavac ChannelRead.java C:\MyJava>java ChannelRead Bai3.java class Bai3 { public static void main( String args[] ) { double x = 42 ; System.out.println( x = 42 % 3 + 3 * 3 - 3 / 3 ); } } • Cách 2 Một cách dễ hơn để đọc một tệp tin là ánh xạ vào một vùng đệm. Ưu điểm cho của cách tiếp cận này là vùng đệm tự động lưu nội dung của tệp tin. Không cần thao tác đọc cụ thể nào. Các bước thực hiện Bước 1: Mở một tệp tin bằng cách sử dụng luồng FileInputStream Bước 2: Nhận một kênh tới tệp tin đó bằng cách gọi phương thức getChannel() trên đối tượng FileInputStream. Bước 3: Ánh xạ kênh với một vùng đệm bằng cách gọi phương thức map() trên đối tượng FileChannel. Phương thức map có dạng như sau: http://www.ebook.edu.vn 78