Curso JAVA 
 Unidad 7: "Entrada/Salida"Objetivos de la Unidad:

• Conocer la gesti�n de ficheros de acceso directo
• Conocer el mecanismo de los streams
• Interpretar la jerarqu�a de clases standard base de los streams y filtros
• Manejar ficheros y directorios con la clase File
• Ficheros indexados con JAVA
• Serializaci�n
• Compresi�n de streams
• Creaci�n y lectura de ficheros .zip

1.- Introducci�n

• Hay dos enfoques para la gesti�n de ficheros en la librer�a standard:
• Los ficheros de acceso directo (RandomAccessFile)
• Los streams (InputStream, OutputStream y derivadas)

2.- RandomAccessFile
 

• Ejemplo m�nimo de escritura:

     // EjemploRandomAccessFile.java
     import java.io.*;

     public class EjemploRandomAccessFile
     {
       public static void main (String args[]) throws Exception
       {
         RandomAccessFile  f = new RandomAccessFile("salida.txt", "rw");
         String cadena = "Frase de prueba";

         f.writeBytes(cadena);
         f.writeBytes("\r\n");
         f.writeChars(cadena);
         f.close();
       }
     }
         
 

• Notas acerca de RandomAccessFile:
• • Si el fichero no existe, lo crea
  • Si el fichero existe lo abre y sobreescribe en su interior
  • Con el m�todo seek se puede posicionar a nivel de byte dentro del fichero
  • Un fichero puede ser tratado como un array de bytes en disco.
• Ejercicio: �Por qu� aparecen espacios en blanco entre los caracteres de la segunda linea?

3.- FileOutputStream
 

• El equivalente al ejemplo anterior es:

• 
  // EjemploFileOutputStream.java

  import java.io.*;

  public class EjemploFileOutputStream
  {
   public static void main (String args[]) throws Exception
   {
    FileOutputStream  f = new FileOutputStream("salida.txt");
    DataOutputStream d = new DataOutputStream(f);

    String cadena = "Frase de prueba";

    d.writeBytes(cadena);
    d.writeBytes("\r\n");
    d.writeChars(cadena);
    d.close(); // desencadena el close de f
   }
  }

• 3.1.- Operaciones de "fontaner�a"
  
  Los streams se conectan unos a otros mediante el constructor. DataOutputStream est� basado en el Patr�n de Dise�o denominado Decorator. En los apartados siguientes se muestra c�mo se realizan estas conexiones.

• 3.2.- Compresi�n de streams y ficheros zip

  • Para generar un stream comprimido basta con aplicar los filtros ZipOutputStream y ZipInputStream del paquete java.util.zip y su modo de actuaci�n es similar a la del filtro BufferedOuputStream.
  • �sta es una caracter�stica que aparece a partir del JDK 1.1.x
  • Puede aplicarse a los ejemplos de esta unidad. En particular para el ejemplo del paso 3 ser�a:

  // EjemploFileOutputStream.java

  import java.io.*;
  import java.util.zip.*;

  public class EjemploFileOutputStream
  {
   public static void main (String args[]) throws Exception
   {
    FileOutputStream  f = new FileOutputStream("salida.zip");
    ZipOutputStream z = new ZipOutputStream(f);
    z.putNextEntry(new ZipEntry("salida.txt"));
    DataOutputStream d = new   DataOutputStream(z);

    String cadena = "Frase de prueba";

    d.writeBytes(cadena);
    d.writeBytes("\r\n");
    d.writeChars(cadena);
    d.close(); // desencadena el close de z y de f
   }
  }

  • Sin la instrucci�n z.putNextEntry(new ZipEntry("salida.txt")); el fichero comprimido se crear�a igual pero no ser�a manejable por WinZip
    
    

• 3.3.- Serializaci�n
  
  Para que una clase sea serializable, �sta o una clase de la que derive debe implementar el interface Serializable. Para el correcto funcionamiento del ejemplo siguiente se recomienda que la clase ObjGraf implemente Serializable.

  import java.io.*;
  
  public class PruebaSerializacion
  {
    public static void main(String args[]) throws Exception
    {
      // Fase 1: Creaci�n de los objetos
     
      Rectangulo r = new Rectangulo(1, 2, 3, 4);
      Circulo c = new Circulo(30, 20, 10);
     
      // Fase 2: Apertura de un fichero stream de salida y serializaci�n hacia �l
      // de objetos
      
      FileOutputStream f = new FileOutputStream("salida.dat");
      ObjectOutputStream objOut = new ObjectOutputStream(f);
      objOut.writeObject(r);
      objOut.writeObject(c);
      objOut.close();
      System.out.println("creado salida.dat");
      
      // Fase 3: Comprobaci�n: Deserializaci�n de los objetos
      
      FileInputStream f2 = new FileInputStream("salida.dat");
      ObjectInputStream objIn = new ObjectInputStream(f2);
      
      Rectangulo r2 = (Rectangulo) objIn.readObject();
      System.out.println("Rect: " + r2.getX());
      
      Circulo c2 = (Circulo) objIn.readObject();
      System.out.println("Circ: " + c2.getX());
      
    }
  }
  

  • Las operaciones de serializaci�n y deserializaci�n pueden personalizarse sobrescribiendo los m�todos readObject() y writeObject() de los objetos a serializar.
    

4.- FileInputStream
 

• Ejemplo de type en Java byte a byte (nota: f.read() lee byte a byte, de 00 a FF. Un fin de fichero devuelve -1, que al ser un int es FFFF (distinto de 00FF).

// type.java

import java.io.*;

public class type
{
  public static void main (String args[]) throws Exception
  {
    FileInputStream  f = new FileInputStream(args[0]);
    int c;
    
    while ((c = f.read()) != -1)
    {
      System.out.print((char) c);
    }
  }
}

• Se puede optimizar el rendimiento mediante lectura por bloques (mediante un buffer de tama�o ajustable):

  // type.java

  import java.io.*;

  public class type
  {
    public static void main (String args[]) throws Exception
    {
      FileInputStream  f = new FileInputStream(args[0]);
      byte buf[] = new byte[2048]; // buffer de 2Kb
      int n;
      while ((n = f.read(buf)) ! = -1)
      {
        System.out.print(new String(buf, 0, n));
      }
    }
  }
  

• Tambi�n puede realizarse leyendo l�nea a l�nea

  // type.java

  import java.io.*;

  public class type
  {
    public static void main (String args[]) throws Exception
    {
      String linea = "";
      FileInputStream  f = new FileInputStream(args[0]);
      DataInputStream d = new DataInputStream(f);

      while ((linea = d.readLine()) ! = null)
      {
        System.out.println(linea);
      }
    }
  }

• El ejemplo mostrado compilar� y se ejecutar� pero nos dar� un mensaje de deprecated.
• La lectura de teclado al estilo gets() o scanf() de C puede ser como sigue:

import java.io.*;

public class InputDeTeclado
{
  public static void main(String[] args) throws Exception
  {
    DataInputStream d = new DataInputStream(System.in);
    System.out.print("Nombre: ");
    String nombre = d.readLine();
    System.out.print("Cantidad: ");
    int cantidad = Integer.parseInt(d.readLine());
    System.out.println("Nombre: " + nombre + ", Cantidad: " + cantidad);
  }
}

• El warning que vuelve a aparecer es debido al m�todo readLine() de DataInputStream est� deprecated (en desuso). Para la lectura de caracteres (Unicode) a partir de JDK 1.1 se han incorporado dos jerarqu�as de clases a tal efecto: La que deriva de Reader y la que deriva de Writer

import java.io.*;

public class InputDeTeclado2
{
  public static void main(String[] args) throws Exception
  {
    InputStreamReader ir = new InputStreamReader(System.in);
    LineNumberReader lr = new LineNumberReader(ir);
    System.out.print("Nombre: ");
    String nombre = lr.readLine();
    System.out.print("Cantidad: ");
    int cantidad = Integer.parseInt(lr.readLine());
    System.out.println("Nombre: " + nombre + ", Cantidad: " + cantidad);
  }
}

• Puede mejorarse el rendimiento del ejemplo de la clase type aplicando el filtro BufferedInputStream que acelera las operaciones de entrada ya que carga un buffer intermedio de RAM con otro thread.

import java.io.*;

public class type
{
  public static void main (String args[]) throws Exception
  {
    String linea = "";
    FileInputStream  f = new FileInputStream(args[0]);
    BufferedInputStream b = new BufferedInputStream(f);
    DataInputStream d = new DataInputStream(b);

    while ( (linea = d.readLine()) ! = null)
    {
      System.out.println(linea);
    }
}

• De forma similar act�a BufferedOutputStream, pero para los casos de acceso concurrente sobre el mismo fichero de salida puede producirse sobreescritura de datos no deseada
• El tama�o del buffer se puede especificar mediante un constructor.
  
  
• Para copiar un archivo pueden combinarse los conceptos de InputStream y OutputStream:
  
  // copy.java

  import java.io.*;

  public class copy
  {
    public static void main (String args[]) throws Exception
    {
      FileInputStream  f = new FileInputStream(args[0]);
      FileOutputStream  f2 = new FileOutputStream(args[1]);
      int c;
      
      while ((c = f.read()) != -1)
      {
        f2.write(c);
      }
      f.close();
      f2.close();
    }
  }
  

  En la Unidad 6 explic�bamos c�mo ejecutar comandos del sistema mediante el m�todo exec() de la clase Runtime. Jugando con los streams se puede conseguir evitar el paso por ficheros intermedios lo cual se agradece en caso de sistemas concurrentes o en caso de querer evitar escribir en disco para evitar depender de disponer de privilegios. El c�digo ser�a:

    ...
    Process p = Runtime.getRuntime().exec(cmd);
    InputStream pin = p.getInputStream();
    ByteArrayOutputStream bo = new ByteArrayOutputStream();
    int c;
    while ((c = pin.read()) != -1)
      bo.write(c);

    String respuesta = bo.toString();
    ...

5.- File  

// Demostraci�n de File.
import java.io.File;

public class FileDemo
{
  static void p(String s)
  {
     System.out.println(s);
  }

  public static void main(String args[])
  {
    File f1 = new File("/midirectorio");
    p("Nombre fichero: " + f1.getName());
    p("Path: " + f1.getPath());
    p("Abs Path: " + f1.getAbsolutePath());
    p("Parent: " + f1.getParent());
    p(f1.exists() ? "existe" : "no existe");
    p(f1.canWrite() ? "es de escritura" : "no es de escritura");
    p(f1.canRead() ? "es de lectura" : "no es de lectura");
    p("" + (f1.isDirectory() ? "es" : "no es" + " un directorio"));
    p(f1.isFile() ? "es fichero normal" : "es fichero especial");
    p(f1.isAbsolute() ? "es absoluto" : "no es absoluto");
    p("�ltima modificaci�n: " + f1.lastModified());
    p("Tama�o fichero: " + f1.length() + " Bytes");
  }
}
 

6.- Listas de ficheros y directorios  

• // Gesti�n de directorios.
  import java.io.File;

  public class DirList
  {
    public static void main(String args[])
    {
      String dirname = "/midirectorio";
      File f1 = new File(dirname);

      if (f1.isDirectory())
      {
        System.out.println("Directorio de " + dirname);
        String s[] = f1.list();

        for (int i=0; i < s.length; i++)
        {
          File f = new File(dirname + "/" + s[i]);
          if (f.isDirectory())
          {
            System.out.println(s[i] + " es un directorio");
          }
          else
          {
            System.out.println(s[i] + " es un fichero");
          }
        }
      }
      else
      {
        System.out.println(dirname + " no es un directorio");
      }
    }
  }
   

  En el API est�ndar no hab�an inicialmente servicios de ordenaci�n. Posteriormente la clase Arrays ofrece m�todos sort() a tal efecto. En nuestro caso ser�a �til por ejemplo para obtener la lista de ficheros ordenada. Ello no es  debido a que sus creadores como James Gosling no hayan ca�do en ello. En el propio JDK viene el ejemplo sortDemo en el que se incluyen varios algoritmos de ordenaci�n como BubbleSort y QSort.
  En base a ellos se listan a continuaci�n dos rutinas est�ticas y gen�ricas de ordenaci�n por el m�todo de la burbuja que en un momento dado pueden ser de utilidad:

  Ordenaci�n de un array de elementos tipo String:

  public static void bubbleSort(String[] a)
  {
    for (int i = 0; i < a.length; i++)
      for (int j = a.length-1; j > i; j--)
      {
        if (a[j-1].compareTo(a[j]) > 0)
        {
          String T = a[j-1];
          a[j-1] = a[j];
          a[j] = T;
        }
      }
  }
  

  Ordenaci�n de un array de elementos tipo int:
  
  public static void bubbleSort(int[] a)
  {
    for (int i = 0; i < a.length; i++)
      for (int j = a.length-1; j > i; j--)
      {
        if (a[j-1] > 0)
        {
          int T = a[j-1];
          a[j-1] = a[j];
          a[j] = T;
        }
      }
  }
  
   

• Se propone como ejercicio avanzado recorrer recursivamente un �rbol de directorios. Para repasar el concepto de recursividad se muestra en un ejemplo una comparativa de l�gica recursiva y l�gica de bucle:
  

  public class PruebaRecursividad
  {
    public static void main(String[] args)
    {
      System.out.println("fRecur(0, 5) :");
      fRecur(0, 5);
      System.out.println("fIter(0, 5) :");
      fBucle(0, 5);
    }

    private static void fRecur (int i, int n)
    {
      if (i < n)
      {
        System.out.println("i = " + i);
        fRecur(++i, n);  // se llama a s� mismo
      }  // else return (impl�cito)
    }

    public static void fBucle (int i, int n)
    {
      for (; i < n; i++)
        System.out.println("i = " + i);
    }
  }

  Las llamadas recursivas se van acumulando en la pila hasta que se produce un return. A partir de ah� se cierran en cadena y en orden inverso las llamadas pendientes.
  
  La clase Enzipador.java crea un fichero zip de un directorio, recorriendo recursivamente su estructura para incluir los subdirectorios. Puede se una clase �til para realizar copias de seguridad o preparar env�os de datos.

• Filtros por extensi�n de ficheros

• // Directorio de ficheros .HTML
  import java.io.*;

  public class DirListOnly
  {
    public static void main(String args[])
    {
      String dirname = "/midirectorio";
      File f1 = new File(dirname);
      FilenameFilter only = new OnlyExt("html");
      String s[] = f1.list(only);

      for (int i=0; i < s.length; i++)
      {
        System.out.println(s[i]);
      }
    }
  }

• public class OnlyExt implements FilenameFilter
  {
    String ext;

    public OnlyExt(String ext)
    {
      this.ext = "." + ext;
    }

    public boolean accept(File dir, String name)
    {
      return name.endsWith(ext);
    }
  }

• Aqu� vendr�an bien unos servicios para expresiones regulares con lo que se podr�an definir filtros complejos. No obstante se puede ir m�s lejos gracias a un paquete regexp con licencia GNU que aporta funcionalidades similares a las que se disponen en lenguajes como Perl. Dicho package puede obtenerse en http://www.cacas.org/java/gnu/regexp

7.- StreamTokenizer  

• // Ejemplo de StreamTokenizer
  import java.io.*;

  public class CuentaPalabras
  {
    public static int words=0;
    public static int lines=0;
    public static int chars=0;

    public static void cuenta(InputStream f) throws IOException
    {
      StreamTokenizer tok = new StreamTokenizer(f);

      tok.resetSyntax();
      tok.wordChars(33, 255);
      tok.whitespaceChars(0, ' ');
      tok.eolIsSignificant(true);

      while (tok.nextToken() != tok.TT_EOF)
      {
        switch (tok.ttype)
        {
          case tok.TT_EOL:
            lines++;
            chars++;
            break;
          case tok.TT_WORD:
            words++;
          default:
            chars += tok.sval.length();
            break;
        }
      }
    }

    public static void main(String args[])
    {
      if (args.length == 0) // se trabaja con stdin
      {
        try
        {
          cuenta(System.in);
          System.out.println(lines + " " + words + " " + chars);
        }
        catch (IOException e) {};

      }
      else
      {
        int twords = 0, tchars = 0, tlines = 0;
        for (int i=0; i<args.length; i++)
        {
          try
          {
            words = chars = lines = 0;
            cuenta(new FileInputStream(args[i]));
            twords += words;
            tchars += chars;
            tlines += lines;
            System.out.println(args[i] + ": " +
              lines + " " + words + " " + chars);
          }
          catch (IOException e)
          {
            System.out.println(args[i] + ": error.");
          }
        }
        System.out.println("total: " +
        tlines + " " + twords + " " + tchars);
      }
    }
  }
   

• Bajo una idea similar se plante� la clase HTMLStreamTokenizer de Arthur Do que en lugar de parsear texto plano HTML parsea HTML. Puede obtenerse libremente en http://www.do.org
• En el paquete javax.swing.text.html.parser se dispone de elementos para parsear HTML
• Ya que hablamos de parsers y de gram�ticas comentar que est� disponible un repositorio de gram�ticas en http://www.cobase.cs.ucla.edu/pub/javacc/. JavaCC es a Java lo que Yacc a C. Su p�gina es http://www.metamata.com/JavaCC/
• Utilizando un parser de HTML puede elaborarse un traductor de p�ginas on-line al estilo AltaVista o un corrector como se muestra en la pr�ctica on-line de Bit en http://www.bit-net.org/java/corr.html

8.- Ficheros indexados con Java  

• En cap�tulos sucesivos veremos el acceso a bases de datos mediante JDBC. Entre los ficheros de acceso directo y las bases de datos relacionales hay un importante hueco: Los ficheros indexados.
• Hay aplicaciones en las que vendr�an bien unas librer�as de ficheros indexados como por ejemplos cat�logos en CD-ROM o casos en que solamente queramos utilizar servlet hosting pero no servicios de base de datos como aplicaciones de e-commerce sin un gran volumen de datos.
• JAVA no incluye soporte de ficheros indexados de forma nativa, sin embargo se pueden encontrar productos como xBaseJ que disponen de unas librer�as 100% Java para crear, acceder y modificar ficheros dBase utilizando los ficheros �ndice .ndx propios de dBase.
• Se puede obtener informaci�n y una versi�n de evaluaci�n (5 DBF abiertos simult�neos como m�ximo) en http://www.americancoders.com/xBaseJ.html
• Los ficheros indexados se basan en general en algoritmos tipo b-tree. Un enfoque docente se puede encontrar en el libro "Algoritmos y estructuras de datos" de Niklaus Wirth. Como referencia se puede comentar sobre los b-tree (balance trees) que para un acceso sobre un mill�n de claves basta con dos accesos disco por lo que es un sistema r�pido. Se puede encontrar informaci�n sobre ello en http://www.cs.byu.edu/courses/cs453/lecture15.html
• Se puede encontrar informaci�n detallada de la estructura de los ficheros del mundo "xbase" en http://www.e-bachmann.dk/docs/xbase.html
• El AS/400 Toolbox for Java ofrece librer�as para el manejo de archivos f�sicos y l�gicos directamente desde Java y ello se describe en http://publib.boulder.ibm.com/pubs/html/as400/v4r5/ic2924/info/java/rzahh/toolbox.htm 

Unidad anterior - Unidad siguiente

Copyright  DENVIR STUDIOS � 

Lima - Per�, 2002