Các luồng vào ra

Các luồng vào ra

Chương 3Các luồng vào ra1. Khái niệm về luồng trong JavaKhi 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:Hình 3.1Như 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.59 InputStream OutputStreamProgramData SourceInputStreamOutputStream Hình 3.22. 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.io3. Luồnng nhị phân3.1. Lớp InputStreamLớp 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 IOExceptionPhương 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 IOExceptionPhương 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 IOException60Thiết bịConsoleTệp tinMạng InputStream OutputStreamChương trìnhứng dụng 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• public int available() throws IOExceptionPhương thức này cho biết còn bao nhiêu byte dữ liệu trong luồng.• public long skip(long count) throws IOExceptionPhương 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 IOExceptionPhương 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 IOExceptionKhi 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 OutputStreamLớp 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 IOExceptionPhương 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 tínhb =b mod 256 trước khi ghi giá trị vào luồng.• public void write(byte[] b)throws IOExceptionPhương thức này ghi dữ liệu từ luồng vào toàn bộ mảng b.• public void write(byte[] b, int off, int len) throws IOExceptionPhương 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.61 3.3. Các luồng xuất nhập mảng byteĐể 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.Hình 3.33.3.1. Luồng nhập mảng byteLớp 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<b.length;i++) b[i]=i;try{62ByteArrayInputStreamByteArrayOutputStream InputStream is = new ByteArrayInputStream(b);for(byte i=0;i<b.length;i++)System.out.print(is.read()+" ");}catch(IOException e){System.err.println(e);}}}Kết quả thực hiện chương trìnhC:\MyJava\Baitap>java LuongNhapMang0 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 99Chú 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 byteByteArrayOutputStream 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 StringVí 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.*;63 class LuongXuatMang {public static void main(String[] args) {try{//Tao mot luong xuat mang 100 byteByteArrayOutputStream os = new ByteArrayOutputStream(100);//Ghi du lieu vao luong for(byte i=0;i<100;i++) os.write(i);//Doc du lieu tu luong vao mang byte[] b = os.toByteArray(); for(byte i=0;i<100;i++) System.out.print(b[i]+" "); os.close();}catch(IOException e){System.err.println(e);}}}Kết quả thực hiện chương trình:C:\MyJava\Baitap>java LuongXuatMang0 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 98 993.4. Luồng xuất nhập tập tin Phần lớn việc nhập và xuất dữ liệu trong các ứng dụng là đọc và ghi dữ liệu từ các tệp tin và ghi vào dữ liệu vào tệp tin. Hai luồng trong java.io thực hiện việc xuất nhập tệp tin là FileInputStream và FileOutputStream. Mỗi kiểu luồng có ba constructor.• Một constructor nhận một đối tượng String làm tên của tệp tin.• Một constructor nhận một đối tượng File để tham chiếu đến tệp tin.• Một constructor nhận đối tượng FileDescriptor làm tham số.FileDescriptor biểu diễn một giá trị phụ thuộc vào hệ thống mô tả một tệp đang mở. Đối với luồng xuất nhập tập tin ta hình dung như sau: chương trình Java là nơi tiêu thụ dữ liệu, tập tin là nơi cung cấp dữ liệu. Để đọc dữ liệu từ tập tin vào bộ nhớ ta sử dụng luồng nhập tập tin FileInputStream. Để ghi dữ liệu từ bộ nhớ vào tập tin ta sử dụng luồng xuất tập tin FileOutputStream.64 Hình 4.5Ví dụimport java.io.*;public class FileIOExam{public static void main(String[] args) {//Tao mot file de ghitry{OutputStream os = new FileOutputStream(args[0]);String s = "Thu nghiem voi luong xuat nhap tap tin";for(int i=0;i<s.length();i++) os.write(s.charAt(i));os.close();//Mo de docInputStream is = new FileInputStream(args[0]);int len = is.available();System.out.println("Luong nhap co "+len+ " bytes");byte b[] = new byte[len];int sobyte = is.read(b,0,len);System.out.println(sobyte+ " la so bytes da doc");System.out.println(new String(b));is.close();}catch(IOException e){System.err.println(e);}}65FILEFileInputStreamFileOutputStream }Kết quả thực hiện chương trìnhC:\MyJava\Baitap>java FileIOExam abc.txtLuong nhap co 38 bytes38 la so bytes da docThu nghiem voi luong xuat nhap tap tin3.5. Truy nhập tệp ngẫu nhiênRandomAccessFile 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 IOExceptionTệp 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 ghipublic void createFile() throws IOException{File datFile = new File(filename);RandomAccessFile out_file = new RandomAccessFile(datFile,"rw");for(int i=0;i<10;i++)out_file.writeInt(i*i);out_file.close();}//Mo file de docpublic void readFile() throws IOException66 255 254 0 105 0 33 0 {File datFile = new File(filename);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<len;i+=2*INT_SIZE){inp_file.seek(i);System.out.println(inp_file.readInt());}inp_file.close();}//Mo file de ghipublic void extendFile() throws IOException{RandomAccessFile out_file = new RandomAccessFile(filename,"rw");for(int i=10;i<20;i++) out_file.writeInt(i*i);out_file.close();}public static void main(String[] args) {try{RandomAccessDemo rnd = new RandomAccessDemo();rnd.createFile();rnd.readFile();rnd.extendFile();rnd.readFile();}catch(IOException e){System.err.println(e);}}}67 255 254 0 105 0 33 0 3.5. Luồng PrintStreamLuồng 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 booleanchar[ ] long double StringNgoài 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 tựLuồng 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.Hình 4.6Hình 4.7 4.1. Sự tương ứng giữa luồng byte và luồng ký tựBảng dưới đây chỉ ra sự tương ứng giữa luồng byte và luồng ký tựLuồng byte Luồng ký tựOuputStream WriterInputStream ReaderFileOutputStream FileWriterFileInputStream FileReader68InputStream InputStreamReader72 105 33 8-bit16-bit “Hi!”OutputStreamOutputStreamWriter“Hi!” 16-bit 255 254 0 105 0 33 0 [...]... 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. Ngồi ra, có hai lớp đóng vai trị 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... 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. 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... 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 cịn được gọi là các luồng hệ thống. Mặc dù các luồng này rất có ích khi lập trình nhưng chúng khơng đủ mạnh khi giải quyết các vấn đề vào ra quan... 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... đọc luồng bằng phương thức read(), một byte dữ liệu khơng cịn 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 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,... 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.*; 63 3.3. Các luồng xuất nhập mảng byte Để... tin Có một số cách để ghi tệp thơng qua một kênh. Ở đây, chúng ta cũng tìm hiểu hai cách ghi tệp. Cách thứ nhất là ghi tệp thông qua một kênh bằng cách sử dụng các thao tác write. Cách thứ hai, nếu tệp tin được mở để thực hiện các thao tác đọc/ghi, ta có thể ánh xạ tệp vào một vùng đệm và sau đó ghi vào vùng đệm. Những thay đổi với vùng đệm sẽ được tự động ảnh hưởng đến tệp tin. Cả hai cách đều được... 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... 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. 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 . 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. nguồn của các luồng nhập hoặc đích của các luồng xuất. Các luồng byte cung cấp các khả năng này.Hình 3.33.3.1. Luồng nhập mảng byteLớp ByteArrayInputStream