Потоки ввода, InputStream

Существуют две параллельные иерархии классов ввода : InputStream и Reader. Класс Reader введен в последних версиях Java. В данной статье рассматривается вопрос использования потока байтового ввода InputStream, иерархия которого представлена на следующем рисунке.

Поток Stream- это абстрактное понятие источника или приёмника данных, которые способны обрабатывать информацию. Есть два типа потоков: байтовые и символьные. В некоторых ситуациях символьные потоки более эффективны, чем байтовые. Классы, производные от базовых InputStream или Reader, имеют методы read() для чтения отдельных байтов или массива байтов.

Входной поток InputStream

Базовый класс InputStream - это абстрактный класс, определяющий входной поток данных, и является родителем для классов, получающих данные из различных источников : массив байтов, строки (String), файлы, каналы pipe, у которых одна из сторон является входом, а вторая сторона играет роль выхода, и т.д. Методы класса InputStream при возникновении ошибки вызывают исключение IOException.

Методы класса InputStream :

Класс InputStream часто выступает в качестве параметров конструкторов или методов различных классов. Согласно правилам наследования это означает, что в качестве параметра может быть передан объект любого класса-наследника. Это позволяет комбинировать классы для достижения нужных нам целей.

ByteArrayInputStream

Класс ByteArrayInputStream использует байтовый массив в качестве источника данных. Он имеет следующие конструкторы :

ByteArrayInputStream(byte[] buf);
ByteArrayInputStream(byte[] buf, int offset, int length);

В качестве параметров конструкторы ByteArrayInputStream используют массив байтов buf для чтения, смещение относительно начала массива offset и количество считываемых символов length.

Пример чтения массив байтов в консоль:

import java.io.ByteArrayInputStream;
 
public class TestBIS
{
    public static void main(String[] args)
    {
        byte[] array1 = new byte[]{1, 3, 5, 7};
        ByteArrayInputStream bis1;
        bis1 = new ByteArrayInputStream(array1);
        int b;
        while((b = bis1.read()) != -1)
            System.out.println(b);
         
        String text = "Hello world!";
        byte[] array2 = text.getBytes();
        ByteArrayInputStream bis2;
        bis2 = new ByteArrayInputStream(array2, 0, 5);
        while((b = bis2.read()) != -1)
            System.out.println((char)b);
    }
}

В отличие от других классов потоков для закрытия объекта ByteArrayInputStream не требует вызывать метод close.

FileInputStream

FileInputStream - основной класс из данной иерархии для работы с файлами. Имеет два основных конструктора.

FileInputStream(File file) throws FileNotFoundException;
FileInputStream(String name) throws FileNotFoundException;

Подробно FileInputStream описан на странице Файлы и директории

FilterInputStream

FilterInputStream - абстрактный класс, предоставляющий интерфейс для классов-надстроек, которые добавляют к существующим потокам полезные свойства. FilterInputStream является базовым классом для двух других классов. Его единственный конструктор требует передачи в качестве параметра объекта класса InputStream, т.е. фактически объекта некоторого неабстрактного класса, порожденного от InputStream.

Прямое использование FilterInputStream в программе нецелесообразно.

BufferedInputStream

BufferedInputStream служит для организации более эффективного "буферизованного" ввода данных. Буферизация ввода-вывода является удобным способом оптимизации производительности, позволяя заключить в оболочку любой поток класса InputStream.

import java.io.*;
 
public class TestBufferedInputStream
{
    public static void main(String[] args)
    {
        String text = "Hello world!";
        byte[] buffer = text.getBytes();
        ByteArrayInputStream bais;
        bais = new ByteArrayInputStream(buffer);
        try {
            BufferedInputStream bis;
            bis = new BufferedInputStream(bais); 
            int c;
            while((c = bis.read()) != -1){
                System.out.print((char)c);
            }
        }
        catch(Exception e){
            System.out.println(e.getMessage());
        }
    } 
}

В конструкторе класса BufferedInputStream необходимо передать InputStream. В данном случае таким объектом является экземпляр класса ByteArrayInputStream.

Как и все потоки ввода BufferedInputStream обладает методом read(), который считывает данные с помощью метода read из массива buffer.

Фактические все то же самое можно было сделать и с помощью одного ByteArrayInputStream, не прибегая к буферизированному потоку. Класс BufferedInputStream просто оптимизирует производительность при работе с потоком ByteArrayInputStream.

DataInputStream

Для чтения байтовых данных (не строк) применяется класс DataInputStream. В этом случае необходимо использовать классы из группы InputStream. Для преобразования строки в массив байтов, пригодный для помещения в поток ByteArrayInputStream, в классе String предусмотрен метод getBytes(). Полученный ByteArrayInputStream представляет собой поток InputStream, подходящий для передачи DataInputStream.

При побайтовом чтении символов из форматированного потока DataInputStream методом readByte() любое полученное значение будет считаться действительным, поэтому возвращаемое значение неприменимо для идентификации конца потока. Вместо этого можно использовать метод available(), который сообщает, сколько еще осталось символов.

Класс DataInputStream позволяет читать элементарные данные из потока через интерфейс DataInput, который определяет методы, преобразующие элементарные значения в форму последовательности байтов. Такие потоки облегчают сохранение в файле двоичных данных.

Конструктор класса DataInputStream:

DataInputStream(InputStream stream)

Методы DataInputStream

Пример чтения из бинарного файла с использованием DataInputStream

import java.io.*;
 
public class TestDataInputStream
{
    public static void main(String[] args)
    {
        // Считывание из бинарного файла data.bin объекта 
        // типа Person
        try {
            DataInputStream dis;
            dis = new DataInputStream(
                            new FileInputStream("data.bin"));
            String name     = dis.readUTF();
            int    age      = dis.readInt();
            double height   = dis.readDouble();
            boolean married = dis.readBoolean();
            System.out.printf("Человека зовут: %s ; " +
                               "его возраст: %d , " +
                               "его рост: %f метров, " +
                               "женат/замужем: %b", 
                               name, age, height, married);
        } catch(IOException ex) {
            System.out.println(ex.getMessage());
        }
   } 
}

ObjectInputStream

Класс ObjectInputStream отвечает за чтение ранее сериализованных данных из потока. В конструкторе он принимает ссылку на поток ввода:

ObjectInputStream(InputStream in)

Основные методы класса ObjectInputStream :

Пример чтения объекта Person из файла :

import java.io.*;
 
public class TestObjectInputStream
{
    public static void main(String[] args)
    {
        try {
            ObjectInputStream ois;
            ois = new ObjectInputStream(
                        new FileInputStream("person.dat"));
            Person person = (Person) ois.readObject();
            System.out.printf("Имя: %s \t Возраст: %d \n",
                               person.name, person.age);
        }
        catch(Exception e) {
            System.out.println(e.getMessage());
        } 
    } 
    class Person implements Serializable
    {
        private static final long serialVersionUID = 1L;
		
        public String name;
        public int age;
        public double height;
        public boolean married;
         
        public Person(String n, int a, double h, boolean m)
        {
            this.name    = n;
            this.height  = h;
            this.age     = a;
            this.married = m;
        }
    }
}

Класс PipedInputStream

Класс PipedInputStream - это специальный класс, используемый для связи отдельных программ (потоков) друг с другом внутри одной JVM. Данный класс является важным инструментом организации синхронизации потоков.

Конструкторы PipedInputStream :

PipedInputStream()
PipedInputStream(int pipeSize)
PipedInputStream (PipedOutputStream src)
PipedInputStream (PipedOutputStream src, int pipeSize)

Методы PipedInputStream :

• available()
• close()
• connect (PipedOutputStream src)
• read()
• read(byte[] b, int off, int len)
• receive(int b)

Пример простого использования PipedInputStream :

InputStream input = new PipedInputStream (pipedOutputStream);

int data = input.read();
while(data != -1) {
    // обработка данных в отдельном 
    // методе doSomethingWithData
    doSomethingWithData(data);

    data = input.read();
}
input.close();