Dòng vào / ra ( I/O Streams)

Lớp InputStream

Lớp InputStream là một lớp trừu tượng. Nó định nghĩa cách thức nhận dữ liệu. Điểm quan trọng không nằm ở chổ dữ liệu đế từ đâu, mà là khả năng truy cập. Lớp InputStream cung cấp một số phương thức để đọc và dùng các dòng dữ liệu để làm đầu vào. Các phương thức này giúp ta tạo, đọc và xử lý các dòng đầu vào. Các phương thức được hiện trong [link]

Lớp OutputStream

Lớp OutputStream cũng là lớp trừu tượng. Nó định nghĩa cách ghi các kết xuất đến dòng. Nó cung cấp một tập các phương thức trợ giúp tạo ra, ghi và xử lý kết xuất các dòng. Các phương thức bao gồm:

Vào ra mảng byte

Các lớp ‘ByteArrayInputStream’ và ‘ByteArrayOutputStream’ sử dụng các bộ đệm. Không cần thiết phải dùng chúng cùng với nhau.

• Lớp ByteArrayInputStream

  Lớp này tạo dòng đầu vào từ bộ đệm, đó là mảng các byte. Lớp này không hỗ trợ các phương thức mới. Ngược lại nó định nghĩa đè các phương thức của lớp InputStream như ‘read() ‘, ‘skip()’, ‘available()’ và ‘reset()’.

• Lớp ByteArrayOutputStream

  Lớp này tạo ra dòng ra trên một mảng các byte. Nó cũng cung cấp các khả năng cho phép mản ra tăng trưởng nhằm mục đích tăng kích thước. Lớp này cũng cung cấp them các phương thức ‘toByteArrray()’ và ‘toString()’. Chúng được dùng để chuyển đổi dòng thành một mảng byte hay chuỗi.

Lớp ByteArrayOutputStream cũng cung cấp hai phương thức thiết lập. Một có một đối số số nguyên dùng để ấn định mảng byte ra theo một kích cỡ ban đầu và thứ hai không có đối số nào, nó thiết lập bộ ra xuất với kích thước mặc định. Lớp này cung cấp vài phương thức bổ sung, không được khai báo trong OutputStream:

• reset()

  Thiết lập lại vùng đệm ra nhằm cho phép ghi lại từ đầu vùng đệm.

• size()

  Trả về số byte hiện tại đã được ghi tới vùng đệm.

• writeto()

  Ghi nội dung của vùng đệm ra dòng ra đã chỉ định. Để thực hiệnsử dụng một đối tượng của lớp OutputStream làm đối số.

Chương trình  sử dụng lớp ‘ByteArrayInputStream’ và ‘ByteArrayOutputStream’ để nhập và xuất
import java.lang.System;
    import java.io.*;
    
    public class byteexam
    {
    public static void main(String args[]) throws IOException
    {
    ByteArrayOutputStream os =new ByteArrayOutputStream();
    String s ="Welcome to Byte Array Input Outputclasses";
    for(int i=0; i<s.length( );i++)
    os. write (s.charAt(i) ) ;
    System.out.println("Output Stream is:" + os);
    System.out.println("Size of output stream is:"+ os.size());
    ByteArrayInputStream in;
    in = new ByteArrayInputStream(os.toByteArray());
    int ib = in.available();
    
    System.out.println("Input Stream has :" + ib + "available bytes");
    byte ibuf[] = new byte[ib];
    int byrd = in.read(ibuf,0,ib);
    System.out.println("Number of Bytes read are :" + byrd);
    System.out.println("They are: " + new String(ibuf));
    }
    }
    

[link] Xuất hiện kết xuất của chương trình:

Nhập xuất lọc

Một ‘Filter’ là một kiểu dòng đã thay đổi cách xử lý dòng hiện có. Các lớp, các dòng nhập xuất lọc của java sẽ giúp ta lọc vào/ra theo một số cách. Về cơ bản, các bộ lọc này dùng để thích nghi các dòng theo các nhu cầu của chương trình cụ thể.

Bộ lọc nằm giữa một dòng nhập và một dòng xuất. Nó thực hiện xử lý một quá trình nào đó trên các byte được truyền từ đầu vào đến đầu ra. Các bộ lọc có thể ghép với nhau khi đó đầu ra của bộ lọc này trở thành đầu vào của bộ lọc kia.

• Lớp FilterInputStream

Đây là lớp trừu tượng. Nó là cha của tất cả các lớp dòng nhập lọc. Lớp này cung cấp khả năng tạo ra một dòng từ dòng khác. Một dòng có thể được đọc và đưa kết quả cho một dòng khác. Biến ‘in’ được sử dụng để làm điều này. Biến này được dùng để duy trì một đối tượng tách biệt của lớp InputStream. Lớp FilterInputStream được thiết kế sao cho có khả năng kết chuỗi nhiều bộ lọc. Để thực hiện điều này chúng ta dùng vài tầng lồng nhau. Mỗi lớp sẽ truy cập đầu ra của lớp trước đó với sự trợ giúp của biến ‘in’.

• Lớp FilterOutputStream

Lớp này là một dạng bổ trợ cho lớp FilterInputStream. Nó là lớp cha của tất cả các lớp dòng xuất lọc. Lớp này tương tự như lớp FilterInputStream ở chổ nó duy trì đối tượng của lớp OutputStream làm một biến ‘out’. Dữ liệu ghi vào lớp này có thể sửa đổi theo nhu cầu để thực hiện tác vụ lọc và sau đó được chuyển tới đối tượng OutputStream.

Vào ra tập tin

Java hỗ trợ các tác vụ nhập và xuất tập tin với sự trợ giúp các lớp sau đây:

• File
• FileDescriptor
• FileInputStream
• FileOutputStream

Java cũng hỗ trợ truy cập nhập và xuất trực tiếp hay ngẫu nhiên bằng các lớp ‘File’,’FileDescriptior’, và ‘RandomAccessFile’.

• Lớp File

Lớp này được sử dụng để truy cập các đối tượng tập tin và thư mục. Các tập tin đặt tên theo qui ước đặt tên tập tin của hệ điều hành. Các qui ước này được mô tả bằng các hằng số của lớp File. Lớp này cung cấp các phương thức thiết lập các tập tin và các thư mục. Các thiết lập chấp nhận các đường dẫn tập tin tuyệt đối lẫn tương đối của các tập tin và thư mục. Tất cả các thao tác thư mục và tập tin được thực hiện thông qua các phương thức của lớp File.

Các phương thức:

• Cho phép bạn tạo, xoá, đổi tên các file.
• Cung cấp khả năng truy cập bằng đường dẫn tập tin.
• Xác định đối tượng là tập tin hay thư mục.
• Kiểm tra quyền truy cập đọc và ghi.

Giống như các phương thức truy cập, các phương thức thư mục cũng cho phép tạo, xoá, đặt tên lại và liệt kê các thư mục. Các phương thức này cho phép truy nhập cây thư mục, cung cấp khả năng truy cập thư mục cha và các thư mục anh em.

• Lớp FileDescriptor

Lớp này cung cấp khả năng truy cập các mô tả tập tin mà hệ điều hành sử dụng khi tập tin và thư mục đang được truy cập. Lớp này không cung cấp các phương thức cho phép xem chi tiết thông tin do hệ điều hành sử dụng. Nó chỉ cung cấp một phương thức duy nhất là ‘valid()’, giúp xác định một đối tượng mô tả tập tin hiện có hợp lệ hay không.

• Lớp FileInputStream

Lớp này cho phép đọc vào từ một tập tin dưới dạng một dòng. Các đối tượng của lớp này được tạo ra nhờ đường dẫn tới file, đối tượng File, hoặc đối tượng FileDescriptor làm một đối số. Lớp này định nghĩa chồng các phương thức của lớp InputStream. Nó cũng cung cấp thêm các phương thức ‘finalize()’ và ‘getFD()‘.

Phương thức ‘finalize()‘ được dùng để đóng dòng khi nó được bộ gom rác Java nhặt. Phương thức ‘getFD()’ trả về đối tượng FileDescriptor chứa thông tin về sự kết nối thực sự tới file mà ‘FileInputStream’ đang sử dụng.

• Lớp FileOutputStream

Lớp này cho phép xuất ra một tập tin theo dòng. Các đối tượng của lớp này cũng tạo ra sử dụng đường dẫn của tập tin, FileDesciptor làm tham số thiết lập. Lớp này định nghĩa chồng phương thức của lớp OutputStream và cung cấp thêm các phương thức ‘finalize()’ và getFD().

import java.io.FileOutputStream;
    import java.io.FileInputStream;
    import java.io.File;
    import java.io.IOException;
    public class fileioexam
    {
    public static void main(String args[ ]) throws IOException
    {
    //tạo file abc.txt
    FileOutputStream os = new FileOutputStream("abc.txt");
    String s = "Welcome to File Input Output Stream " ;
    for(int i = 0; i< s.length( ); ++i)
    os. write(s.charAt(i));
    os.close();
    // mở file abc.txt để đọc
    FileInputStream is = new FileInputStream("abc.txt");
    int ibyts = is.available( );
    System.out.println("Input Stream has " + ibyts + " available bytes");
    byte ibuf[ ] = new byte[ibyts];
    int byrd = is.read(ibuf, 0, ibyts);
    System.out.println("Number of Bytes read are: " + byrd);
    System.out.println("They are: " + new String(ibuf));
    is.close();
    File fl = new File("abc.txt");
    fl.delete();
    }
    }
    

[link] hiện kết xuất của đoạn mã nguồn trên:

Vào/ra có sử dụng bộ đệm

Vùng đệm là kho lưu trữ dữ liệu. Chúng ta có thể lấy dữ liệu từ vùng đệm thay vì quay trở lại nguồn ban đầu của dữ liệu.

Java sử dụng cơ chế nhập/xuất có lập vùng đệm để tạm thời lập cache dữ liệu vào/ra của một dòng. Nó giúp chương trình đọc/ghi lượng dữ liệu nhỏ không ảnh hưởng lớn đến hiệu năng chung của hệ thống.

Trong khi thực hiện vào có vùng đệm, một số lượng byte lớn được đọc tại một thời điểm, và lưu trữ trong một vùng đệm nhập. Khi chương trình đọc dòng nhập thì thay vì ra dòng vào để đọc nó đọc từ vùng đệm nhập.

Tiến trình lập vùng đệm ra cũng thực hiện tương tự. khi dữ liệu được một chương trình ghi ra dòng ra, dữ liệu ra được lưu trữ trong một vùng đệm ra. Dữ liệu được lưu trữ đến khi vùng đệm đầy hoặc các dòng tra thực hiện xả trống (flush). Cuối cùng liệu ra trong vùng đệm được chuyển đến dòng ra.

Các bộ lọc hoạt động trên vùng đệm. Vùng đệm được đặt giữa chương trình và dòng ra của vùng đệm.

• Lớp BufferedInputStream

Lớp này tự động tạo ra và duy trì vùng đệm để hỗ trợ thao tác vào. Nhờ đó chương trình có thể đọc dữ liệu từ dòng từng byte một mà không ảnh hưởng đến tốc độ thực hiện của hệ thống. Bởi lớp ‘BufferedInputStream’ là một bộ lọc, nên có thể áp dụng nó cho một số đối tượng nhất định của lớp InputStream và cũng có thể phối hợp với các tập tin đầu vào khác.

Lớp này sử dụng vài biến để thực hiện các cơ chế lập vùng đệm đầu vào. Các biến này được khai báo là protected và do đó chương trình không thể truy cập trực tiếp. Lớp này định nghĩa hai phương thức thiết lập. Một cho phép chỉ định kích cỡ của vùng đệm nhập trong khi đó phương thức thiết lập kia thì không. Nhưng cả hai phương thức thiết lập đều tiếp nhận đối tượng của lớp InputStream làm đối số. Lớp này định nghĩa chồng các phương thức truy cập mà InputStream cung cấp và không đưa thêm bất kì phương thức mới nào.

• Lớp BufferedOutputStream

Lớp này cũng định nghĩa hai phương thức thiết lập, một cho phép chỉ định kích cỡ của vùng đệm xuất, một sử dụng kích cỡ vùng đệm ngầm định. Lớp này định nghĩa chồng tất cả các phương thức của OutputStream và không đưa thêm bất kì phương thức mới nào.

Chương trình  mô tả cách dùng các luồng nhập/xuất có lập vùng đệm
import java.io.BufferedInputStream;
    import java.io.BufferedOutputStream;
    import java.io.FileInputStream;
    import java.io.SequenceInputStream;
    import java.io.IOException;
    public class buffexam
    {
    public static void main(String args[ ]) throws IOException
    {
    // defining sequence input stream
    SequenceInputStream Seq3;
    FileInputStream Fis1 ;
    Fis1 = new FileInputStream("byteexam.java");
    FileInputStream Fis2;
    Fis2= new FileInputStream("fileioexam.java");
    Seq3 = new SequenceInputStream(Fis1, Fis2);
    // create buffered input and output streams
    BufferedInputStream inst;
    inst= new BufferedInputStream(Seq3);
    BufferedOutputStream oust;
    oust= new BufferedOutputStream(System.out);
    inst.skip(1000);
    boolean eof = false;
    int bytcnt = 0;
    while(!eof)
    {
    int num = inst.read();
    if(num==-1)
    {
     eof =true;
    }
    else
    {
     oust.write((char) num);
     ++bytcnt;
     }
    }
    String bytrd=String.valueOf(bytcnt);
    bytrd += " bytes were read";
    oust.write(bytrd.getBytes(), 0, bytrd.length());
    // close all streams.
    inst.close();
    oust.close();
    Fis1.close();
    Fis2.close();
    }
    }
    

[link] hiện kết xuất của chương trình trên:

Sử dụng các lớp vùng đệm luồng nhập và xuất.

Lớp Reader và Writer

Đây là các lớp trừ tượng. Chúng lớp cha của tất cả các lớp đọc và ghi các dòng ký tự unicode. Java 1.1 đã giới thiệu các lớp này.

• Lớp Reader

  Lớp này hỗ trợ các phương thức:

  • read( )
  • reset( )
  • skip( )
  • mark( )
  • markSupported( )
  • close( )

  Lớp này cũng hỗ trợ phương thức ‘ready()’. Phương thức này trả về giá trị kiểu boolean, xem việc đọc có tiếp tục được hay không.

• Lớp Writer

  Lớp này hỗ trợ các phương thức:

  • write( )
  • flush( )
  • close( )

Nhập/ xuất chuỗi và xâu ký tự

Các lớp ‘CharArrayReader’ và ‘CharArrayWriter’ cũng tương tự như các lớp ByteArrayInputStream và ByteArrayOutputStream ở chổ chúng hỗ trợ nhập/xuất từ các vùng đệm. Các lớp CharArrayReader và CharArrayWriter hỗ trợ nhập/ xuất ký tự 8 bit.

CharArrayReader bổ sung thêm phương pháp nào, nó chỉ dùng các phương thức mà lớp Reader cung cấp. Lớp CharArrayWriter bổ sung thêm các phương thức sau đây ngoài các phương thức của lớp Writer.

• reset( )

  Thiết lập lại vùng đệm

• size( )

  trả về kích cỡ hiện hành của vùng đệm

• toCharArray( )

  Trả về bản sao mảng ký tự của vùng đệm xuất

• toString( )

  Chuyển đổi vùng đệm xuất thành một đối tượng String

• writeTo( )

  Ghi vùng đệm ra một luồng xuất khác.

Lớp StringReader trợ giúp đọc ký tự từ một chuỗi. Nó không bổ sung phương thức nào ngoài các phương thức của lớp Reader.

Lớp StringWriter trợ giúp ghi ký tự ra đối tượng StringBuffer. Lớp này bổ sung hai phương thức có tên là ‘getBuffer( )’ và ‘toString()’ . Phương thức ‘getBuffer( )’ trả về đối tượng StringBuffer tương ứng với vùng đệm xuất, trong khi đó phương thức toString( ) trả về một chuỗi chứa bản sao của vùng đệm xuất.

Chương trình  thực hiện các tác vụ nhập/xuất mảng ký tự
import java.io.CharArrayReader;
    import java.io.CharArrayWriter;
    import java.io.IOException;
    public class testl
    {
    public static void main(String args[ ]) throws IOException
    {
    CharArrayWriter ost = new CharArrayWriter( );
    String s = "Welcome to Character Array Program";
    
    for(int i= 0; i<s.length( ); ++i)
    ost.write(s.charAt(i));
    
    System.out.println("Output Stream is: " + ost);
    System.out.println("Size is: " + ost.size( ));
    
    CharArrayReader inst;
    inst = new CharArrayReader(ost.toCharArray( ));
    int a= 0;
    StringBuffer sbI = new StringBuffer(" ");
    
    while((a = inst.read( )) != -1)
    sbI.append((char) a);
    
    s = sbI.toString( );
    System.out.println(s.length() + "characters were read");
    System.out.println("They are:" + s);
    }
    }
    

[link] hiện kết xuất chương trình:

Các tác vụ nhập và xuất mảng các ký tự

Chương trình mô tả tiến trình nhập/xuất chuỗi
import java.lang.System;
    import java.io.StringReader;
    import java.io.StringWriter;
    import java.io.IOException;
    import java.io. * ;
    
    public class strioexam
    {
    public static void main(String args[ ]) throws IOException
    {
    StringWriter ost = new StringWriter( );
    String s = "Welcome to String Input Output Program";
    for(int i= 0; i <s.length(); ++i)
    ost.write(s.charAt(i)) ;
    System.out.println("Output Stream is: " + ost);
    StringReader inst;
    inst = new StringReader(ost.toString( ));
    int a= 0;
    StringBuffer sb1 = new StringBuffer(" ");
    while((a = inst.read())!=-1)
    sb1.append((char) a);
    s = sb1.toString( );
    System.out.println("No of characters read: " +s.length( ));
    System.out.println("They are: " + s);
    }
    }
    

[link] Hiện kết xuất chương trình:

Lớp PrinterWriter

Lớp ‘PrintStream’ thực hiện việc kết xuất dữ liệu. Lớp này có các phương thức bổ sung, trợ giúp cho việc in ấn dữ liệu cơ bản.

Lớp ‘PrinterWriter’ là một phiên bản hướng ký tự của lớp PrintStream. Nó thực tế cải thiện lớp PrintStream bằng cách dùng dấu tách dòng phụ thuộc hệ điều hành để in các dòng thay vì ký tự ‘ ’. Lớp này cũng cấp hỗ trợ ký tự Unicode tốt hơn so với PrintStream. Phương thức ‘checkError()’ được sử dụng kiểm tra kết xuất và xoá sạch các lỗi. Phương thức setError() được sử dụng để thiết lập lỗi điều kiện. Lớp PrinterWriter hỗ trợ in ấn các kiểu dữ liệu nguyên thuỷ, mảng ký tự, chuỗi và đối tượng.

Giao diện DataInput

Giao diện DataInput được sử dụng để đọc các byte từ dòng nhị phân và xây dựng lại các kiểu dữ liệu dạng nguyên thuỷ của Java.

DataInput cũng cho phép chúng ta chuyển đổi dữ liệu từ định dạng sửa đổi UTF-8 tới dạng chuỗi. Chuẩn UTF cho định dạng chuyển đổi Unicode. Nó là kiểu định dạng đặt biệt mã hoá các ký tự Unicode 16 bit . UTF cho rằng trong hầu hết các trường hợp, byte cao trong 2 byte Unicode sẽ là 0. Giao diện DataInput được định nghĩa một số các phương thức, các phương thức bao gồm việc đọc các kiểu dữ liệu nguyên thuỷ trong java.

[link] Tóm lượt vài phương thức. Tất cả các phương thức đều có khả năng tạo ra ngoại lệ IOException trong trường hợp lỗi:

Giao diện DataOutput

Giao diện DataOutput được sử dụng để tái tạo lại các kiểu dữ liệu nguyên thuỷ trong java vthành dãy byte. Nó ghi các byte này lên trên dòng nhị phân.

Giao diện DataOutput cũng cho phép chúng ta chuyển đổi một chuỗi vào trong Java theo định dạng UTF-8 và ghi nó vào dòng.

Giao diện DataOutput định nghĩa một số phương thức được tóm tắt trong [link]. Tất cả các phương thức đều có khả năng gây ra ngoại lệ IOException trong trường hợp lỗi.

Lớp RandomAccessFile

Lớp RandomAccessFile cung cấp khả năng thực hiện vào/ra theo một vị trí cụ thể bên trong một tập tin. Trong lớp này, dữ liệu có thể đọc hoặc ghi ở vị trí ngẫu nhiên thay vì liên tục. Vì vậy lớp này có tên là RandomAccess. Phương thưc ‘seek( )’ hỗ trợ truy cập ngẫu nhiên. Vì thế, biến trỏ tương ứng với tệp tin hiện hành có thể ấn định theo vị trí bất kỳ trong tập tin.

Lớp RandomAccessFile thực hiện cả hai việc nhập và xuất. Do vây, có thể thực hiện I/O bằng các kiểu dữ liệu nguyên thuỷ. Lớp này cũng hỗ trợ các quyền cơ bản về đọc hoặc ghi tập tin, điều này cho phép đọc tập tin theo chế độ chỉ đọc hoặc đọc-ghi. Tham số ‘r’ hoặc ‘rw’ được gán cho lớp RandomAccessFile chỉ định truy cập ‘chỉ đọc’ và ‘đọc-ghi’. Lớp này giới thiệu vài phương thức mới khác với phương thức đã thừa kế từ các lớp DataInput và DataOutput.

Các phương thức mới thêm vào bao gồm:

• seek( )

  Thiết lập con trỏ tập tin tới vị trí cụ thể bên trong tập tin.

• getFilePointer( )

  Trả về vị trí hiện hành của con trỏ tập tin.

• length( )

  Trả về chiều dài của tập tin tính theo byte.

Chương trình dưới đây minh hoạ cách dùng lớp RandomAccessFile. Nó ghi một giá trị boolean, một int, một char, một double tới một file có tên ‘abc.txt’. Nó sử dụng phương pháp seek( ) để tìm vị trí định vị bên trong tập tin (bắt đầu từ 1). Sau đó nó đọc giá trị số nguyên, ký tự và double từ tập tin và hiển thị chúng ra màn hình.

import java.lang.System;
    import java.io.RandomAccessFile;
    import java.io.IOException;
    
    public class rndexam
    {
    public static void main (String args[ ]) throws IOException
    {
    RandomAccessFile rf;
    rf = new RandomAccessFile(“abc.txt”, “rw”);
    rf.writeBoolean(true);
    rf.writeInt(67868);
    rf.writeChars(“J”);
    rf.writeDouble(678.68);
    
    //making use of seek() method to move to a specific file location rf.seek(1);
    System.out.println(rf.readInt());
    System.out.println(rf.readChar());
    System.out.println(rf.readDouble());
    rf.seek(0);
    System.out.println(rf.readBoolean));
    rf.close();
    }
    }
    

[link] Hiện kết xuất chương trình: