Klassen und Methoden zur Ein

Ein- und Ausgabe
Für die Ein- und Ausgabe von Daten gibt es eine Reihe von Möglichkeiten. Beispiele
hierfür sind:
• Eingabe als Parameter auf der Kommandozeile
• Eingabe über die Tastatur
• Eingabe aus einer oder mehreren Dateien
• Eingabe über GUI-Widgets
Im Prinzip auch möglich:
• Eingabe im Programmtext
Dies ist aber nur sinnvoll, wenn es wenige Eingaben gibt.
7. Klassen und Methoden zur Ein- und Ausgabe
7-1
Ein- und Ausgabe
• Ausgabe auf dem Bildschirm
• Ausgabe in eine oder mehrere Dateien
• Ausgabe über GUI-Widgets
Einige dieser Möglichkeiten für die Ein- und Ausgabe haben wir bereits besprochen. In
diesem Kapitel wiederholen wir einige Konzepte und sehen uns weitere Beispiele an.
Es gibt noch weitere Möglichkeiten. Zum Beispiel können Daten durch die
Kommunikation zwischen Prozessen erhalten oder weitergeleitet werden.
Die Programmierung von parallelen Prozessen und grafischen Oberflächen behandeln
wir in Programmieren II.
7. Klassen und Methoden zur Ein- und Ausgabe
7-2
Ein-/Ausgabe
• Einige Klassen und Methoden zur Ein-/Ausgabe haben wir ja schon kennengelernt.
• In diesem Kapitel wiederholen wir einige dieser Klassen und Methoden und sehen
uns nur einige weitere Klassen und Methoden für die Ein- und Ausgabe an.
• Java bietet sehr viele weitere Klassen und Methoden für die Ein- und Ausgabe von
Daten an.
7. Klassen und Methoden zur Ein- und Ausgabe
7-3
Grundlagen
• Der Zugriff auf Daten kann wahlfrei oder sequenziell erfolgen. Für den
sequenziellen Zugriff wurde in Java das Konzept der Streams eingeführt.
• Ein Stream ist ein abstraktes Konzept, das Zeichen der Reihe nach von einem
imaginären Eingabegerät lesen oder auf ein imaginäres Ausgabegerät schreiben
kann. Java 8: interface Stream<T>.
• Erst konkrete Unterklassen binden die Zugriffsroutinen an echte Ein- und Ausgabe
wie
◦
◦
◦
◦
Tastatur oder Bildschirm,
Dateien,
Strings und
Kommunikationskanäle, ....
7. Klassen und Methoden zur Ein- und Ausgabe
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Streams
• Streams können verkettet oder verschachtelt werden.
• Durch die Verkettung von Streams ist es möglich, mehrere Streams zu einem
zusammenzufassen, der die Streams nacheinander verarbeitet.
• Die Schachtelung von Streams erlaubt z. B. die Konstruktion von Filtern, die
beispielsweise Zeichen puffern oder Eingabezeilen zählen.
• Beide Konzepte sind durch Klassen realisiert und können daher vom Benutzer
modifiziert und erweitert werden.
• Klassen zur Ein- und Ausgabe befinden sich zum Beispiel in den Paketen java.io
und java.util (Nicht alle).
7. Klassen und Methoden zur Ein- und Ausgabe
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Streams
• Byte-Streams
Jede Transporteinheit ist 8 Bit lang.
• Character-Streams
Character-Streams verwenden Unicode-Zeichen der Länge 16 Bit.
• Für die Umwandlung beider Stream-Arten ineinander wurden Brückenklassen
eingeführt. Beispiele: OutputStreamWriter, InputStreamWriter.
7. Klassen und Methoden zur Ein- und Ausgabe
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Zugriff auf Dateien
Wenn wir die Daten einer Datei bearbeiten wollen, so müssen wir
• die Datei öffnen,
• die Datenelemente lesen und verarbeiten bzw. die Elemente in der gewünschten
Reihenfolge ausgeben und
• die Datei wieder schließen.
Gegebenenfalls muss die Datei vorher erzeugt werden.
7. Klassen und Methoden zur Ein- und Ausgabe
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Ein- und Ausgabe
• In Java existieren eine Vielzahl von Klassen und Methoden zum wahlfreien und
sequenziellen Zugriff auf Dateien und andere Ein- oder Ausgabemedien.
• Wir können hier nur eine kleine Auswahl von ihnen näher betrachten und diese
exemplarisch an typischen Beispielen erläutern.
• Für weitere Informationen sollten Sie die angegebene Literatur zu Rate ziehen.
7. Klassen und Methoden zur Ein- und Ausgabe
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Stream-Basisklassen
Die folgenden abstrakten Klassen bilden die Basis für die streambasierte Ein-Ausgabe:
Byte
Byte
Character
Character
Ausgabe
Eingabe
Ausgabe
Eingabe
OutputStream
InputStream
Writer
Reader
Viele der Unterklassen existieren sowohl für "Byte" als auch für "Character".
7. Klassen und Methoden zur Ein- und Ausgabe
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Stream-Basisklassen
Stream-Klassen sind hierarchisch organisiert:
• Writer (abstract)
◦ BufferedWriter
◦ OutputStreamWriter
∗ FileWriter
• Reader (abstract)
◦ BufferedReader
◦ InputStreamReader
∗ FileReader
7. Klassen und Methoden zur Ein- und Ausgabe
7-10
Die Klasse PrintStream
Die Klasse PrintStream bietet Methoden zum Schreiben der Werte vieler
Datentypen:
class PrintStream {
...
print( ... );
println( ... );
printf( ... );
...
}
Einige Anwendungen kennen wir schon lange:
System.out.println(...)
java.lang.System.out.println(...)
7. Klassen und Methoden zur Ein- und Ausgabe
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Die Klasse PrintStream
Ableitungshierarchie der Klasse PrintStream:
• Object
◦ OutputStream (abstract)
∗ FilterOutputStream
- PrintStream
7. Klassen und Methoden zur Ein- und Ausgabe
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Die Klasse System
• Die Klasse System enthält eine Reihe systemnaher Attribute und Methoden. Sie
kann nicht instanziiert werden.
• Attribute: PrintStream out, InputStream in und PrintStream err
• Methoden (Auswahl):
◦ static void exit(int status)
Ein Aufruf dieser Methode beendet den gegenwärtigen Lauf der Java Virtual
Machine. Das Argument dient als Status-Code. Gemäß Vereinbarung bedeutet
ein von 0 verschiedener Wert einen Fehler.
◦ static Properties getProperties()
static String getProperty(string key)
7. Klassen und Methoden zur Ein- und Ausgabe
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Die Klasse System
class System {
// Der Standard-Ausgabe-Stream; eine Klassenvariable
public static final PrintStream out;
// Der Standard-Eingabe-Stream; eine Klassenvariable
public static final InputStream in;
// Der Standard-Fehler-Stream; eine Klassenvariable
public static final PrintStream err;
...
}
7. Klassen und Methoden zur Ein- und Ausgabe
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Die Klasse System
Systembedingte Eigenschaften werden durch die Properties der Klasse System zur
Verfügung gestellt.
static String getProperty(string key);
String ls = System.getProperty("line.separator");
Einige Eigenschaften: s. nächste Folie.
7. Klassen und Methoden zur Ein- und Ausgabe
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Properties der Klasse System
Version:
Firma:
Home:
Betriebssystem:
Architektur:
Version:
Benutzername:
Home-Verzeichnis:
Verzeichnis:
Zeilentrennzeichen:
Dateitrennzeichen:
Pfadtrennzeichen:
7. Klassen und Methoden zur Ein- und Ausgabe
java.version
java.vendor
java.home
os.name
os.arch
os.version
user.name
user.home
user.dir
line.separator
file.separator
path.separator
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Properties der Klasse System
Das folgende Beispiel gibt die Java-Version und die Firma aus:
class Test {
public static void main(String[] args) {
String s = System.getProperty("java.version");
System.out.println(s);
s = System.getProperty("java.vendor");
System.out.println(s);
}
}
7. Klassen und Methoden zur Ein- und Ausgabe
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Ausgabe auf Datei
String ls = System.getProperty("line.separator");
String hello = "Hallo Java!";
FileWriter f1;
try {
f1 = new FileWriter("hallo.txt");
f1.write(hello + ls + hello + ls);
f1.close();
}
catch (IOException e) {
System.out.println("Fehler beim Erstellen der Datei!");
}
7. Klassen und Methoden zur Ein- und Ausgabe
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Eingabe von der Tastatur
import java.io.*;
... throws IOException {
int a, b, c;
BufferedReader din = new BufferedReader(
new InputStreamReader(System.in));
System.out.println("Bitte a eingeben: ");
a = Integer.parseInt(din.readLine());
System.out.println("Bitte b eingeben: ");
b = Integer.parseInt(din.readLine());
c = a + b;
System.out.println("a + b = " + c);
}
7. Klassen und Methoden zur Ein- und Ausgabe
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Puffern der Ein- bzw. Ausgabe
• Das Puffern der Ein- bzw. Ausgabe verringert i. Allg. die Anzahl der externen
Zugriffe und erhöht somit die Effizienz.
• Die Methode readLine() der Klasse BufferedReader liest eine ganze Zeile.
7. Klassen und Methoden zur Ein- und Ausgabe
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Lesen aus einer Datei
FileReader f;
int c;
try {
f = new FileReader("...");
while ((c = f.read()) != -1) {
System.out.print((char) c);
}
f.close();
}
catch (IOException e) {
System.out.println("Fehler beim Lesen der Datei!");
}
7. Klassen und Methoden zur Ein- und Ausgabe
7-21
Die Klasse File
• Im Paket java.io existiert die Klasse File.
• Objekte dieser Klasse repräsentieren Dateien oder Verzeichnisse.
• Konstruktoren:
◦ File(String pathname)
◦ File(String parent, String child)
◦ File(File parent, String child)
• Beispiele:
◦ new File("Test.java")
◦ new File("..", "Test.java")
7. Klassen und Methoden zur Ein- und Ausgabe
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Anlegen und Löschen einer Datei
• Das Anlegen einer Datei besteht aus zwei Schritten:
1. Überprüfen, ob die Datei bereits existiert.
2. Falls nein, Datei anlegen.
Wenn mehrere Prozesse parallel arbeiten, dann müssen diese Schritte als
Transaktion ablaufen.
• boolean createNewFile() throws IOException
• void deleteOnExit()
7. Klassen und Methoden zur Ein- und Ausgabe
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Zugriff auf den Pfadnamen
• String getName()
• String getPath()
• String getAbsolutePath()
• String getParent()
7. Klassen und Methoden zur Ein- und Ausgabe
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Informationen über eine Datei
• boolean exists()
• boolean isFile()
boolean isDirectory()
• boolean canWrite()
boolean canRead()
• String[] list()
• File[] listFiles()
File[] listFiles(FileFilter filter)
FileFilter ist eine Schnittstelle. Es ist die Methode
boolean accept(File pathname) zu implementieren.
7. Klassen und Methoden zur Ein- und Ausgabe
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Ändern von Verzeichniseinträgen
• boolean mkdir()
• boolean mkdirs()
Creates the directory named by this abstract pathname, including any necessary
but nonexistent parent directories.
• boolean renameTo(File dest)
• boolean delete()
7. Klassen und Methoden zur Ein- und Ausgabe
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Rekursiver Durchlauf eines Verzeichnisses
import java.io.*;
public interface DirectoryVisitor {
public void enterDirectory(File dir);
public void leaveDirectory(File dir);
public void visitFile(File file);
}
7. Klassen und Methoden zur Ein- und Ausgabe
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Rekursiver Durchlauf eines Verzeichnisses
import java.io.*;
public class DirectoryPrintVisitor implements DirectoryVisitor {
String indent = "";
public void enterDirectory(File dir) {
System.out.println(indent + "[" + dir.getName() + "]");
indent += " ";
}
public void leaveDirectory(File dir) {
indent = indent.substring(2);
}
public void visitFile(File file) {
System.out.println(indent + file.getName());
}
}
7. Klassen und Methoden zur Ein- und Ausgabe
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Rekursiver Durchlauf eines Verzeichnisses
static void traverse(File dir, DirectoryVisitor visitor) {
visitor.enterDirectory(dir);
File[] entries = dir.listFiles()
for (int i = 0; i < entries.length; ++i) {
if (entries[i].isDirectory()) {
traverse(entries[i], visitor);
} else {
visitor.visitFile(entries[i]);
}
}
visitor.leaveDirectory(dir);
}
7. Klassen und Methoden zur Ein- und Ausgabe
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Rekursiver Durchlauf eines Verzeichnisses
Listing des Ordners tmp im Home-Verzeichnis:
String fs
= System.getProperty("file.separator"),
file = System.getProperty("user.home") + fs + "tmp";
traverse(new File(file), new DirectoryPrintVisitor());
7. Klassen und Methoden zur Ein- und Ausgabe
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Formatierte Ausgabe
for (double x = 0.5; x<=1.4; x+=0.1) {
System.out.println(x+":
"+Math.sin(x));
}
0.5:
0.479425538604203
0.6:
0.5646424733950354
0.7:
0.644217687237691
0.7999999999999999:
0.7173560908995227
0.8999999999999999:
0.7833269096274833
0.9999999999999999:
0.8414709848078964
1.0999999999999999:
0.8912073600614353
1.2:
0.9320390859672263
1.3:
0.963558185417193
7. Klassen und Methoden zur Ein- und Ausgabe
7-31
Formatierte Ausgabe
for (double x = 0.5; x<=1.4; x+=0.1) {
System.out.printf("%4.2f:
%9.6f%n", x, Math.sin(x));
}
0.50:
0.60:
0.70:
0.80:
0.90:
1.00:
1.10:
1.20:
1.30:
0.479426
0.564642
0.644218
0.717356
0.783327
0.841471
0.891207
0.932039
0.963558
7. Klassen und Methoden zur Ein- und Ausgabe
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Formatierte Ausgabe
• Die Methode printf ermöglicht eine formatierte Ausgabe.
• %4.2f, %9.6f und %n sind Formatstrings. Formatstrings beginnen mit % und
enden mit einem Konversionszeichen, zum Beispiel f.
• Zwischen dem Prozentzeichen und dem Konversionszeichen können weitere
Steuerzeichen stehen, die die Formatierung steuern. Beispielsweise bedeutet 9.6,
dass die Ausgabe mindestens 9 Zeichen lang ist und 6 Nachkommastellen besitzt.
• Durch weitere Angaben kann beispielsweise festgelegt werden, ob die Ausgabe
links- oder rechtsbündig erfolgt, ob führende Nullen ausgegeben werden oder ob
positive Vorzeichen dargestellt werden.
7. Klassen und Methoden zur Ein- und Ausgabe
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Formatstring
%b
%c
%d
%o
%x
%X
%f
%e
%g
%s
%n
%%
...
boolescher Wert
Zeichen
ganzzahliger Wert in Dezimaldarstellung
ganzzahliger Wert in Oktaldarstellung
ganzzahliger Wert in Hexadezimaldarstellung (Kleinbuchstaben)
ganzzahliger Wert in Hexadezimaldarstellung (Großbuchstaben)
Fließkommazahl
Fließkommazahl, Exponentenschreibweise
Fließkommazahl, gemischte Schreibweise
Strings, Objekte
neue Zeile
das Prozentzeichen
...
7. Klassen und Methoden zur Ein- und Ausgabe
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Steuerzeichen
+
0
,
(
m
.p
linksbündige Ausgabe
immer mit Vorzeichen ausgeben
führende Nullen ausgeben
Zahlen mit Tausendermarkierung ausgeben
negative Zahlen in Klammern ausgeben, kein Vorzeichen
Mindestbreite
bei %g die Anzahl der Nachkommastellen
Beispiele:
%9.6f
%+05d
Fließkommazahl mit mindestens 9 Stellen, davon 6 Nachkommastellen
ganzzahliger Wert in Dezimaldarstellung, mindestens 5 Stellen,
führende Nullen und Vorzeichen werden ausgegeben
7. Klassen und Methoden zur Ein- und Ausgabe
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Formatierte Ausgabe
• Die Methode
PrintStream printf(String format, Object... args)
gehört zur Klasse PrintStream.
• Die Methode
static String format(String format, Object... args)
gehört zur Klasse String.
• Einzelheiten zur formatierten Ausgabe können in der Beschreibung der Klasse
java.util.Formatter
nachgelesen werden.
7. Klassen und Methoden zur Ein- und Ausgabe
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Die Klasse Scanner
• Die Klasse Scanner stellt einen einfachen Text-Scanner zur Verfügung, mit dessen
Hilfe primitive Datentypen und Strings analysiert werden können.
• Diese Klasse befindet sich im Paket java.util:
import java.util.Scanner
• Wir erläutern die Anwendung dieser Klasse an drei Beispielen:
1. Eingabe von der Tastatur,
2. Eingabe durch eine Zeichenkette,
3. Eingabe aus einer Datei.
• Weitere Einzelheiten, insbesondere die Verwendung regulärer Ausdrücke als
Trennzeichen, können der Java-Dokumentation entnommen werden.
7. Klassen und Methoden zur Ein- und Ausgabe
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Die Klasse Scanner
Eingabe von der Tastatur:
Scanner sc = new Scanner(System.in);
int i, j;
System.out.print("Bitte geben Sie die erste Zahl ein: ");
i = sc.nextInt();
System.out.print("Bitte geben Sie die zweite Zahl ein: ");
j = sc.nextInt();
System.out.printf("Die Summe der Zahlen beträgt %d.%n", i+j);
7. Klassen und Methoden zur Ein- und Ausgabe
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Die Klasse Scanner
Eingabe durch eine Zeichenkette:
int i, j;
Scanner sc = new Scanner("34 45");
i = sc.nextInt();
j = sc.nextInt();
System.out.printf("Die Summe der Zahlen beträgt %d.%n", i+j);
7. Klassen und Methoden zur Ein- und Ausgabe
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Die Klasse Scanner
Eingabe aus einer Datei:
public static void main(String[] args) throws IOException {
Scanner sc = new Scanner(new File("zahlen.txt"));
double k = 0.0;
while (sc.hasNextDouble()) {
k += sc.nextDouble();
}
System.out.printf("Die Summe der Zahlen beträgt %.4f.%n", k);
}
7. Klassen und Methoden zur Ein- und Ausgabe
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Ein-/Ausgabe
Wie schon erwähnt:
Java bietet sehr viele weitere Klassen und Methoden
für die Ein- und Ausgabe von Daten an.
Beispiel: Sehen Sie sich die Beschreibung der Klassen
•
•
•
•
Console,
Path,
Paths und
Files
in der Java-Api an.
7. Klassen und Methoden zur Ein- und Ausgabe
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