2007年12月15日 08:15:46
thinking in java中的io体系（1）
|
Java IO系统 10.1 输入和输出 可将Java库的IO类分割为输入与输出两个部分，这一点在用Web浏览器阅读联机Java类文档时便可知道。通过继承，从InputStream（输入流）衍生的所有类都拥有名为read()的基本方法，用于读取单个字节或者字节数组。类似地，从OutputStream衍生的所有类都拥有基本方法write()，用于写入单个字节或者字节数组。然而，我们通常不会用到这些方法；它们之所以存在，是因为更复杂的类可以利用它们，以便提供一个更有用的接口。因此，我们很少用单个类创建自己的系统对象。一般情况下，我们都是将多个对象重叠在一起，提供自己期望的功能。我们之所以感到Java的流库（Stream Library）异常复杂，正是由于为了创建单独一个结果流，却需要创建多个对象的缘故。 很有必要按照功能对类进行分类。库的设计者首先决定与输入有关的所有类都从InputStream继承，而与输出有关的所有类都从OutputStream继承。 10.1.1 InputStream的类型 InputStream的作用是标志那些从不同起源地产生输入的类。这些起源地包括（每个都有一个相关的InputStream子类）： (1) 字节数组(2) String对象(3) 文件 (4) “管道”，它的工作原理与现实生活中的管道类似：将一些东西置入一端，它们在另一端出来。 (5) 一系列其他流，以便我们将其统一收集到单独一个流内。 (6) 其他起源地，如Internet连接等（将在本书后面的部分讲述）。除此以外，FilterInputStream也属于InputStream的一种类型，用它可为“破坏器”类提供一个基础类，以便将属性或者有用的接口同输入流连接到一起。这将在以后讨论。
类 功能 构建器参数／如何使用 ByteArrayInputStream 允许内存中的一个缓冲区作为InputStream使用 从中提取字节的缓冲区／作为一个数据源使用。通过将其同一个FilterInputStream对象连接，可提供一个有用的接口 StringBufferInputStream 将一个String转换成InputStream 一个String（字串）。基础的实施方案实际采用一个StringBuffer（字串缓冲）／作为一个数据源使用。通过将其同一个FilterInputStream对象连接，可提供一个有用的接口 FileInputStream 用于从文件读取信息 代表文件名的一个String，或者一个File或FileDescriptor对象／作为一个数据源使用。通过将其同一个FilterInputStream对象连接，可提供一个有用的接口
PipedInputString 产生为相关的PipedOutputStream写的数据。实现了“管道化”的概念 PipedOutputStream／作为一个数据源使用。通过将其同一个FilterInputStream对象连接，可提供一个有用的接口 SequenceInputStream 将两个或更多的InputStream对象转换成单个InputStream使用 两个InputStream对象或者一个Enumeration，用于InputStream对象的一个容器／作为一个数据源使用。通过将其同一个FilterInputStream对象连接，可提供一个有用的接口 FilterInputStream 对作为破坏器接口使用的类进行抽象；那个破坏器为其他InputStream类提供了有用的功能。参见表10.3 参见表10.3／参见表10.3 10.1.2 OutputStream的类型 这一类别包括的类决定了我们的输入往何处去：一个字节数组（但没有String；假定我们可用字节数组创建一个）；一个文件；或者一个“管道”。 除此以外，FilterOutputStream为“破坏器”类提供了一个基础类，它将属性或者有用的接口同输出流连接起来。这将在以后讨论。 表10.2 OutputStream的类型
类 功能 构建器参数／如何使用 ByteArrayOutputStream 在内存中创建一个缓冲区。我们发送给流的所有数据都会置入这个缓冲区。 可选缓冲区的初始大小／用于指出数据的目的地。若将其同FilterOutputStream对象连接到一起，可提供一个有用的接口 FileOutputStream 将信息发给一个文件 用一个String代表文件名，或选用一个File或FileDescriptor对象／用于指出数据的目的地。若将其同FilterOutputStream对象连接到一起，可提供一个有用的接口 PipedOutputStream 我们写给它的任何信息都会自动成为相关的PipedInputStream的输出。实现了“管道化”的概念 PipedInputStream／为多线程处理指出自己数据的目的地／将其同FilterOutputStream对象连接到一起，便可提供一个有用的接口 FilterOutputStream 对作为破坏器接口使用的类进行抽象处理；那个破坏器为其他OutputStream类提供了有用的功能。参见表10.4 参见表10.4／参见表10.4 10.2 增添属性和有用的接口 利用层次化对象动态和透明地添加单个对象的能力的做法叫作“装饰器”（Decorator）方案——“方案”属于本书第16章的主题（注释①）。装饰器方案规定封装于初始化对象中的所有对象都拥有相同的接口，以便利用装饰器的“透明”性质——我们将相同的消息发给一个对象，无论它是否已被“装饰”。这正是在Java IO库里存在“过滤器”（Filter）类的原因：抽象的“过滤器”类是所有装饰器的基础类（装饰器必须拥有与它装饰的那个对象相同的接口，但装饰器亦可对接口作出扩展，这种情况见诸于几个特殊的“过滤器”类中）。 子类处理要求大量子类对每种可能的组合提供支持时，便经常会用到装饰器——由于组合形式太多，造成子类处理变得不切实际。Java IO库要求许多不同的特性组合方案，这正是装饰器方案显得特别有用的原因。但是，装饰器方案也有自己的一个缺点。在我们写一个程序的时候，装饰器为我们提供了大得多的灵活性（因为可以方便地混合与匹配属性），但它们也使自己的代码变得更加复杂。原因在于Java IO库操作不便，我们必须创建许多类——“核心”IO类型加上所有装饰器——才能得到自己希望的单个IO对象。 FilterInputStream和FilterOutputStream（这两个名字不十分直观）提供了相应的装饰器接口，用于控制一个特定的输入流（InputStream）或者输出流（OutputStream）。它们分别是从InputStream和OutputStream衍生出来的。此外，它们都属于抽象类，在理论上为我们与一个流的不同通信手段都提供了一个通用的接口。事实上，FilterInputStream和FilterOutputStream只是简单地模仿了自己的基础类，它们是一个装饰器的基本要求。 10.2.1 通过FilterInputStream从InputStream里读入数据 FilterInputStream类要完成两件全然不同的事情。其中，DataInputStream允许我们读取不同的基本类型数据以及String对象（所有方法都以“read”开头，比如readByte()，readFloat()等等）。伴随对应的DataOutputStream，我们可通过数据“流”将基本类型的数据从一个地方搬到另一个地方。这些“地方”是由表10.1总结的那些类决定的。若读取块内的数据，并自己进行解析，就不需要用到DataInputStream。但在其他许多情况下，我们一般都想用它对自己读入的数据进行自动格式化。 剩下的类用于修改InputStream的内部行为方式：是否进行缓冲，是否跟踪自己读入的数据行，以及是否能够推回一个字符等等。后两种类看起来特别象提供对构建一个编译器的支持（换言之，添加它们为了支持Java编译器的构建），所以在常规编程中一般都用不着它们。 也许几乎每次都要缓冲自己的输入，无论连接的是哪个IO设备。所以IO库最明智的做法就是将未缓冲输入作为一种特殊情况处理，同时将缓冲输入接纳为标准做法。 表10.3 FilterInputStream的类型
类 功能 构建器参数／如何使用 DataInputStream 与DataOutputStream联合使用，使自己能以机动方式读取一个流中的基本数据类型（int，char，long等等） InputStream/包含了一个完整的接口，以便读取基本数据类型 BufferedInputStream 避免每次想要更多数据时都进行物理性的读取，告诉它“请先在缓冲区里找” InputStream，没有可选的缓冲区大小／本身并不能提供一个接口，只是发出使用缓冲区的要求。要求同一个接口对象连接到一起 LineNumberInputStream 跟踪输入流中的行号；可调用getLineNumber()以及setLineNumber(int) 只是添加对数据行编号的能力，所以可能需要同一个真正的接口对象连接 PushbackInputStream 有一个字节的后推缓冲区，以便后推读入的上一个字符 InputStream／通常由编译器在扫描器中使用，因为Java编译器需要它。一般不在自己的代码中使用 10.2.2 通过FilterOutputStream向OutputStream里写入数据 与DataInputStream对应的是DataOutputStream，后者对各个基本数据类型以及String对象进行格式化，并将其置入一个数据“流”中，以便任何机器上的DataInputStream都能正常地读取它们。所有方法都以“wirte”开头，例如writeByte()，writeFloat()等等。 若想进行一些真正的格式化输出，比如输出到控制台，请使用PrintStream。利用它可以打印出所有基本数据类型以及String对象，并可采用一种易于查看的格式。这与DataOutputStream正好相反，后者的目标是将那些数据置入一个数据流中，以便DataInputStream能够方便地重新构造它们。System.out静态对象是一个PrintStream。 PrintStream内两个重要的方法是print()和println()。它们已进行了覆盖处理，可打印出所有数据类型。print()和println()之间的差异是后者在操作完毕后会自动添加一个新行。 BufferedOutputStream属于一种“修改器”，用于指示数据流使用缓冲技术，使自己不必每次都向流内物理性地写入数据。通常都应将它应用于文件处理和控制器IO。 表10.4 FilterOutputStream的类型
类 功能 构建器参数／如何使用 DataOutputStream 与DataInputStream配合使用，以便采用方便的形式将基本数据类型（int，char，long等）写入一个数据流 OutputStream／包含了完整接口，以便我们写入基本数据类型 PrintStream 用于产生格式化输出。DataOutputStream控制的是数据的“存储”，而PrintStream控制的是“显示” OutputStream，可选一个布尔参数，指示缓冲区是否与每个新行一同刷新／对于自己的OutputStream对象，应该用“final”将其封闭在内。可能经常都要用到它 BufferedOutputStream 用它避免每次发出数据的时候都要进行物理性的写入，要求它“请先在缓冲区里找”。可调用flush()，对缓冲区进行刷新 OutputStream，可选缓冲区大小／本身并不能提供一个接口，只是发出使用缓冲区的要求。需要同一个接口对象连接到一起 10.3 本身的缺陷：RandomAccessFile RandomAccessFile用于包含了已知长度记录的文件，以便我们能用seek()从一条记录移至另一条；然后读取或修改那些记录。各记录的长度并不一定相同；只要知道它们有多大以及置于文件何处即可。 首先，我们有点难以相信RandomAccessFile不属于InputStream或者OutputStream分层结构的一部分。除了恰巧实现了DataInput以及DataOutput（这两者亦由DataInputStream和DataOutputStream实现）接口之外，它们与那些分层结构并无什么关系。它甚至没有用到现有InputStream或OutputStream类的功能——采用的是一个完全不相干的类。该类属于全新的设计，含有自己的全部（大多数为固有）方法。之所以要这样做，是因为RandomAccessFile拥有与其他IO类型完全不同的行为，因为我们可在一个文件里向前或向后移动。不管在哪种情况下，它都是独立运作的，作为Object的一个“直接继承人”使用。 从根本上说，RandomAccessFile类似DataInputStream和DataOutputStream的联合使用。其中，getFilePointer()用于了解当前在文件的什么地方，seek()用于移至文件内的一个新地点，而length()用于判断文件的最大长度。此外，构建器要求使用另一个自变量（与C的fopen()完全一样），指出自己只是随机读（"r"），还是读写兼施（"rw"）。这里没有提供对“只写文件”的支持。也就是说，假如是从DataInputStream继承的，那么RandomAccessFile也有可能能很好地工作。 还有更难对付的。很容易想象我们有时要在其他类型的数据流中搜索，比如一个ByteArrayInputStream，但搜索方法只有RandomAccessFile才会提供。而后者只能针对文件才能操作，不能针对数据流操作。此时，BufferedInputStream确实允许我们标记一个位置（使用mark()，它的值容纳于单个内部变量中），并用reset()重设那个位置。但这些做法都存在限制，并不是特别有用。 10.4 File类 File类有一个欺骗性的名字——通常会认为它对付的是一个文件，但实情并非如此。它既代表一个特定文件的名字，也代表目录内一系列文件的名字。若代表一个文件集，便可用list()方法查询这个集，返回的是一个字串数组。之所以要返回一个数组，而非某个灵活的集合类，是因为元素的数量是固定的。而且若想得到一个不同的目录列表，只需创建一个不同的File对象即可。事实上，“FilePath”（文件路径）似乎是一个更好的名字。本节将向大家完整地例示如何使用这个类，其中包括相关的FilenameFilter（文件名过滤器）接口。 10.4.1 目录列表器 现在假设我们想观看一个目录列表。可用两种方式列出File对象。若在不含自变量（参数）的情况下调用list()，会获得File对象包含的一个完整列表。然而，若想对这个列表进行某些限制，就需要使用一个“目录过滤器”，该类的作用是指出应如何选择File对象来完成显示。 下面是用于这个例子的代码（或在执行该程序时遇到困难，请参考第3章3.1.2小节“赋值”）： //: DirList.java // Displays directory listing package c10; import java.io.*; public class DirList { public static void main(String[] args) { try { File path = new File("."); String[] list; if(args.length == 0) list = path.list(); else list = path.list(new DirFilter(args[0])); for(int i = 0; i < list.length; i++) System.out.println(list); } catch(Exception e) { e.printStackTrace(); } } } class DirFilter implements FilenameFilter { String afn; DirFilter(String afn) { this.afn = afn; } public boolean accept(File dir, String name) { // Strip path information: String f = new File(name).getName(); return f.indexOf(afn) != -1; } } ///:~ DirFilter类“实现”了interface FilenameFilter（关于接口的问题，已在第7章进行了详述）。下面让我们看看FilenameFilter接口有多么简单： public interface FilenameFilter { boolean accept(文件目录, 字串名); } 它指出这种类型的所有对象都提供了一个名为accept()的方法。之所以要创建这样的一个类，背后的全部原因就是把accept()方法提供给list()方法，使list()能够“回调”accept()，从而判断应将哪些文件名包括到列表中。因此，通常将这种技术称为“回调”，有时也称为“算子”（也就是说，DirFilter是一个算子，因为它唯一的作用就是容纳一个方法）。由于list()采用一个FilenameFilter对象作为自己的自变量使用，所以我们能传递实现了FilenameFilter的任何类的一个对象，用它决定（甚至在运行期）list()方法的行为方式。回调的目的是在代码的行为上提供更大的灵活性。 通过DirFilter，我们看出尽管一个“接口”只包含了一系列方法，但并不局限于只能写那些方法（但是，至少必须提供一个接口内所有方法的定义。在这种情况下，DirFilter构建器也会创建）。 accept()方法必须接纳一个File对象，用它指示用于寻找一个特定文件的目录；并接纳一个String，其中包含了要寻找之文件的名字。可决定使用或忽略这两个参数之一，但有时至少要使用文件名。记住list()方法准备为目录对象中的每个文件名调用accept()，核实哪个应包含在内——具体由accept()返回的“布尔”结果决定。 为确定我们操作的只是文件名，其中没有包含路径信息，必须采用String对象，并在它的外部创建一个File对象。然后调用getName()，它的作用是去除所有路径信息（采用与平台无关的方式）。随后，accept()用String类的indexOf()方法检查文件名内部是否存在搜索字串"afn"。若在字串内找到afn，那么返回值就是afn的起点索引；但假如没有找到，返回值就是-1。注意这只是一个简单的字串搜索例子，未使用常见的表达式“通配符”方案，比如"fo?.b?r*"；这种方案更难实现。 list()方法返回的是一个数组。可查询这个数组的长度，然后在其中遍历，选定数组元素。与C和C++的类似行为相比，这种于方法内外方便游历数组的行为无疑是一个显著的进步。 1. 匿名内部类 下例用一个匿名内部类（已在第7章讲述）来重写显得非常理想。首先创建了一个filter()方法，它返回指向FilenameFilter的一个句柄： //: DirList2.java // Uses Java 1.1 anonymous inner classes import java.io.*; public class DirList2 { public static FilenameFilter filter(final String afn) { // Creation of anonymous inner class: return new FilenameFilter() { String fn = afn; public boolean accept(File dir, String n) { // Strip path information: String f = new File(n).getName(); return f.indexOf(fn) != -1; } }; // End of anonymous inner class } public static void main(String[] args) { try { File path = new File("."); String[] list; if(args.length == 0) list = path.list(); else list = path.list(filter(args[0])); for(int i = 0; i < list.length; i++) System.out.println(list); } catch(Exception e) { e.printStackTrace(); } } } ///:~ 注意filter()的自变量必须是final。这一点是匿名内部类要求的，使其能使用来自本身作用域以外的一个对象。 之所以认为这样做更好，是由于FilenameFilter类现在同DirList2紧密地结合在一起。然而，我们可采取进一步的操作，将匿名内部类定义成list()的一个参数，使其显得更加精简。如下所示： //: DirList3.java // Building the anonymous inner class "in-place" import java.io.*; public class DirList3 { public static void main(final String[] args) { try { File path = new File("."); String[] list; if(args.length == 0) list = path.list(); else list = path.list( new FilenameFilter() { public boolean
Tags：
JAVA
|
一共有 1 条评论