ファイル入出力Ⅱ

Size: px

Start display at page:

Download "ファイル入出力Ⅱ"

ぎんとうづき
5 years ago
Views:

1 ファイル入出力 Ⅱ 今回の課題項目ストリーム ( 概要概説 ) ストリーム ( ファイルストリーム ) ストリーム ( 文字ストリーム ) ストリーム ( バイナリストリーム ) ストリーム ( パイプストリーム ) 今回の重点項目ストリームの基本 ( 概要概説使用クラス ) ストリームの実践 ( ファイルストリーム文字ストリームバイナリストリーム ) ストリームの実践 ( パイプストリーム ) -1-

2 ストリームプログラムでは一般に多くの種類のデータを多くの種類の入力先から取得して多くの種類の出力先へ書き込む必要が考えられる Java では此等のデータの入出力 (I/O) は一般にストリームとして解釈する事に成る入力元へのストリームを開いて情報を読み込み出力先へのストリームを開いて情報を書き込み必要が無く成れば其等のストリームを閉じる此等のストリームを扱う為の標準クラスライブラリは java.io パッケージから提供される此等のクラスは一般に取り扱うデータの種類に応じて文字ストリームとバイトストリームの二つに分けられる然して此等のストリームはオブジェクトとして扱われるストリーム概要ストリームとはデータの直線的な流れと謂う概念で有り現代的なプログラミング言語では入出力をストリームとして扱う例えばディスク上のファイルに向かうストリームが有る時其処に書き込んだデータはファイルに出力されるネットワークから流れ込むストリームからはネットワーク越しのデータを受け取る事が出来るプログラマはストリームに対する入出力を考える丈で其の流れ行く果ての実デバイスに対しては考えなくて良く成る Java ではデータ I/O にストリームと謂う概念を使用する java.io パッケージ内のストリームクラスは大きく分けるとバイトストリーム文字ストリームオブジェクトストリームの 3 種に成る Java の I/O は総てストリームのオブジェクトとして実装する java.io パッケージ内のクラスはデバイス I/O ネットワーク I/O 等が統一的な枠組みで設計されて居る総てのストリームはバイトストリーム文字ストリームオブジェクトストリームに分けられ次の 6 種の抽象クラス / インタフェースに基づく OutputStream 抽象クラス InputStream 抽象クラス Writer 抽象クラス Reader 抽象クラス ObjectOutputStream クラス ObjectInputStream クラス総てのバイト出力ストリームのスーパークラス write() でデータを書き込む総てのバイト入力ストリームのスーパークラス read() でデータを読み込む総ての文字出力ストリームのスーパークラス write() で文字配列を書き込む総ての文字入力ストリームのスーパークラス read() で文字配列を読み込む Serializable インタフェースを実装するクラス型のオブジェクトを連続するバイト列に変換 ( シリアライズ直列化 ) した物とプリミティブ型データを OutputStream に書き出す ObjectOutputStream で書き出したオブジェクトを読み込んで復元する Java では文字は 2 バイトの UNICODE で表現される此の点で文字列処理に於いてはバイトの連続 ( シーケンス ) で有るバイトストリームは効率が悪く文字ストリームが要求される亦オブジェクトをファイルや DB に格納したりネットワーク越しに遣り取りしたりする為にオブジェクトストリームが必要と成る -2-

3 ストリーム概説 java.io のストリームクラスは要件に応じて多岐に渡るバイトストリームは InputStream と OutputStream 文字ストリームは Reader と Writer を継承して居る詳細は API 仕様書に譲るとして此処では其の全体を概観して見るバイトストリームと文字ストリームには御互いにカウンターパート (Counter part: 相対物 ) と成るクラスが存在する物が有る次に代表的なストリームに関する夫々れの対応を示す基本的なストリームバイトストリーム文字ストリーム説明入力 BufferedInputStream BufferedReader 入出力にバッファを使って効率を上げる出力 BufferedOutputStream CharArrayReader 入力 ByteArrayInputStream CharArrayReader バイト配列や文字配列 String 型オブジェ出力 ByteArrayOutputStream CharArrayWriter クトに対するストリームを作成する StringWriter 入力 FileInputStream FileReader ファイルに対するストリームを作成する出力 FileOutputStream FileWriter 入力 FilterInputStream FilterReader 此等を継承してカスタムストリームを作成出力 FilterOutputStream FilterWriter する為の抽象クラス入力 PipeInputStream PipeReader 複数の異なるストリーム間を繋げるパイプ出力 PipeOutputStream PipeWriter を作成するファイルストリームファイルに対するストリームは次のクラスのオブジェクトとして作るテキストファイルバイナリファイル FileReader FileWriter FileInputStream FileOutputStream 此等のクラスでは JavaVM が動作して居るネイティブなファイルシステム上に有るファイルに対するストリームを作る此のファイルは File クラスや FileDescriptor クラスのオブジェクトとして参照する -3-

4 文字ストリーム継承関係 : java.io.filereader java.lang.object +--java.io.reader +--java.io.inputstreamreader +--java.io.filereader java.io.filewriter java.lang.object +--java.io.writer +--java.io.outputstreamwriter +--java.io.filewriter コンストラクタ : FileReader(File file) FileReader(FileDescriptor fd) FileReader(String filename) FileWriter(File file) FileWriter(FileDescriptor fd) FileWriter(String filename) FileWriter(String filename, boolean append) FileWriter の場合は書き込み時にファイルに追加するのか (append に true を指定 ) 新規に書き込むのか (append に false を指定 ) を第二引数で指定出来る引数が一つの場合はファイルの先頭から新規書き込みと成り (append に false を指定した場合に同じ ) 既存のデータは失われる ( 詳細に付いては API 仕様書を参照 ) バイトストリーム継承関係 : java.io.fileinputstream java.lang.object +--java.io.inputstream +--java.io.fileinputstream java.io.fileoutputstream java.lang.object +--java.io.outputstream +--java.io.fileoutputstream コンストラクタ : FileInputStream(File file) FileInputStream(FileDescriptor fdobj) FileInputStream(String name) FileOutputStream(File file) FileOutputStream(FileDescriptor fdobj) FileOutputStream(String name) FileOutputStream(String name, boolean append) FileOutputStream の場合は書き込み時にファイルに追加するのか (append に true を指定 ) 新規に書き込むのか (append に false を指定 ) を第二引数で指定出来る引数が一つの場合はファイルの先頭から新規書き込みと成り (append に false を指定した場合に同じ ) 既存のデータは失われる -4-

5 パイプストリーム多くの言語でパイプ (Pipe) と言う仕組みが提供されて居る其等は一般に或るプロセスの出力を別のプロセスの入力に繋げる事で有る例えば UNIX 系 OS ではコマンド "cat /etc/passwd wc -l" とする事で "cat /etc/passwd" の出力を "wc -l" の入力に与える事が出来る Java では文字ストリームのパイプとバイトストリームのパイプが用意されて居る文字ストリームバイトストリーム PipedReader PipedWriter PipedInputStream PipedOutputStream 例えばメソッドの中で次の様にパイプの入口と出口を作る PipedWriter pipeout = new PipedWriter(); PipedReader pipein = new PipedReader(pipeOut); 此の例では pipeout から取得したストリームは其の儘 pipein で取得出来る詰まり書き込みの文字ストリームを読み込みの文字ストリームに繋げた事に成る pipeout を此のメソッド内で処理して戻り値に pipein を指定すれば此のメソッドの処理結果を書き込むストリームを読み込みのストリームにパイプを通して繋げられる訳で有る例えば上記に続いて下記の様に記述したとする // ファイルのインスタンス化 FileReader source = new FileReader("words.txt"); // 読み込みバッファでラップ BufferedReader inp = new BufferedReader(source); // 書き込みのパイプを PrintWriter でラップ PrintWriter out = new PrintWriter(pipeOut); // 読み込みバッファから読み込んで書き込み String line; while ((line = inp.readline())!= null) out.println(line); out.flush(); out.close(); 此のプロセスで out に書き込まれた物はパイプストリーム PipeOut に渡されパイプを通って pipein から読み込む事が出来る従って此のメソッドで return pipein; とすれば次の制御へパイプが繋がる訳で有る此のプロセスを実行するメソッドを Reader pipe(reader source) として定義すれば引数 source で受け取ったストリームを pipeout に書き込んで其れを pipeout に出力して返す事が可能で有る -5-

6 演習テキストファイルの書込下記のコードをテキストエディタで入力し FileIOtextW.java と謂うファイル名で保存した後コンパイルして実行する import java.io.*; public class FileIOtextW public static void main(string args[]) try // ファイルのオープン FileWriter f = new FileWriter("TestFile.txt"); // データの書き込み ( 文字列を書き込む ) f.write("king of Squid n"); f.write(" 烏賊の王様 n"); // ファイルのクローズ f.close(); catch(exception e) System.err.println(" 例外発生 :" + e); System.exit(1); System.out.println(" ファイルの書き込みが完了しました!"); テキストファイルの場合はバイト単位で入出力を行うより文字単位或るいは行単位で入出力を行う方が便利な事が有るテキストファイルに書き込みを行う為には java.io.filewriter クラスを使用する同クラスのメソッドは総てインスタンスメソッドで有る為コンストラクタを使用してインスタンスを生成する必要が有る FileWriter クラスの write メソッドではパラメータが int 型と char 型と String オブジェクトの 5 種類がオーバーロード (overload: 多重定義 ) されて居り 1 文字と文字列の孰れもが書込可能で有る void write(int c) 単一の文字を出力 void write(char[]) 文字の配列を出力 void write(char[] c, int off, int len) 文字の配列の一部を出力 void write(string s) 文字列を出力 void write(string s, int off, int len) 文字列の一部を出力猶 write メソッドでは行末の改行を出力しない為改行を必要とする場合にはエスケープシーケンスの改行文字 n を出力する必要が有る猶 FileWriter コンストラクタの第 2 引数で true を指定すると追加モード (Append) と成りファイルの末尾にデータが付け加えられる様に成る -6-

7 テキストファイルの読込下記のコードをテキストエディタで入力し FileIOtextR.java と謂うファイル名で保存した後コンパイルして実行する import java.io.*; public class FileIOtextR public static void main(string args[]) try int d; // ファイルのオープン FileReader f = new FileReader("TestFile.txt"); // データの読み込み (1 文字宛読み込む ) while((d = f.read())!= -1) // データの表示 (1 文字宛表示する ) System.out.print((char)d); // ファイルのクローズ f.close(); catch(exception e) System.err.println(" 例外発生 :" + e); System.exit(1); System.out.println(" ファイルの読み込みが完了しました!"); テキストファイルから読み込みを行う為には java.io.filereader クラスを使用する同クラスのメソッドは総てインスタンスメソッドで有る為コンストラクタを使用してインスタンスを生成する必要が有る FileReader クラスの read メソッドは文字単位 ( 日本語なら 2 バイト ) で読み込む亦パラメータが int 型で有る為画面に表示する際には char 型にキャスト (cast: 型変換 ) する必要が有る FileReader クラスの read メソッドではパラメータが無い場合と char 型の 3 種類がオーバーロード (overload: 多重定義 ) されて居り 1 文字と複数文字の孰れもが読込可能で有る int read() int read(char[] c) int read(char[] c, int off, int len) 単一の文字を入力文字の配列に入力文字の配列の一部に入力パラメータ無しの場合は 0~65535( u0000~ uffff) の範囲と仕ての文字を読み込み char 型の配列では格納開始位置オフセット off から文字数 len の文字を読み込む亦戻り値にはパラメータ無しの場合は読み込んだ文字コードが char 型の配列では読み込んだ文字数が返されストリームの終わりに達した場合は孰れも -1 が返される -7-

8 テキストファイルのコピー下記のコードをテキストエディタで入力し FileIOtextC.java と謂うファイル名で保存した後コンパイルして実行する import java.io.*; public class FileIOtextC public static void main(string args[ ]) try int d; // 入力ファイルのオープン FileReader inp = new FileReader("TestInp.txt"); // 出力ファイルのオープン FileWriter out = new FileWriter("TestOut.txt"); while ((d = inp.read())!= -1) // 入力 out.write(d); // 出力 // ファイルのクローズ inp.close(); out.close(); catch (Exception e) System.err.println(" 例外発生 :" + e); System.exit(1); System.out.println(" ファイルのコピーが完了しました!"); テキストファイルをコピーする為には読み込む為の java.io.filereader クラスと書き込む為の java.io.filewriter クラスを使用する孰れのクラスのメソッドも総てインスタンスメソッドで有る為コンストラクタを使用してインスタンスを生成する必要が有る FileReader クラスでは読み込むファイルが存在しない場合に FileNotFoundException の例外が亦 FileWriter クラスではファイルにアクセスする事が出来ない場合に IOException の例外が投げられる等ファイル入出力に於いては try~catch 文に依り例外に対処する必要が有る此の処理は必須で有り対処されて居ない場合はコンパイル時にエラーが発生する此処では例外を Exception クラスで受け取る事に依り総ての例外に対処して居る個々の例外に対処する場合は catch のパラメータに発生する可能性の有る例外の種類を指定する上記に於いて個々の例外に対処するには下記の様に夫々れの例外に対応する catch 節を複数記述する catch(filenotfoundexception e) // 読込時の例外処理 catch(ioexception e) // 書込時の例外処理 -8-

9 テキストファイルのコピー ( バッファ利用 ) 前記のコード FileIOtextC.java の該当部分をテキストエディタで下記のコードに変更し FileIOtextCB.java と謂うファイル名で保存した後コンパイルして実行する前出のプログラムはファイルから 1 文字宛読み書きして居るので余り能率的では無い上記の FileReader オブジェクトと FileWriter オブジェクトを夫々れ BufferedReader クラスと BufferedWriter クラスでラップ (Wrap) するとバッファリングの効果に依り実行速度が向上する // 入力ファイルのオープン BufferedReader inp = new BufferedReader(new FileReader("TestInp.txt")); // 出力ファイルのオープン BufferedWriter out = new BufferedWriter(new FileWriter("TestOut.txt")); 下記のコードをテキストエディタで入力し FileIOtextCBL.java と謂うファイル名で保存した後コンパイルして実行する import java.io.*; public class FileIOtextCBL public static void main(string args[ ]) try String d; // 入力ファイルのオープン BufferedReader inp = new BufferedReader(new FileReader("TestInp.txt")); // 出力ファイルのオープン BufferedWriter out = new BufferedWriter(new FileWriter("TestOut.txt")); while ((d = inp.readline())!= null) // 入力 out.write(d); // 出力 out.newline(); // ファイルのクローズ inp.close(); out.close(); // 改行 catch (Exception e) System.err.println(" 例外発生 :" + e); System.exit(1); System.out.println(" ファイルのコピーが完了しました!"); 読み込まれた行は Unicode の文字列に変換されるが出力時には処理系の文字コードに戻される入力行には改行は含まれない為行を出力した後に改行を出力する newline() メソッドを使用する必要が有る此の方法ならシステム毎に改行コードの違い (Windows では 2 文字 UNIX では 1 文字として扱われる ) を考える必要も無い猶 readline() はファイルの終わり迄読み尽くした後では null と謂う特別な値を返す此れが返されれば読み込み処理を終了する -9- FileReader クラスには readline メソッドが有り此れを使用すると文字単位ではなく行単位でデータを読み込む事が出来る

10 テキストファイルのコピー ( エンコーディング利用 ) 下記のコードをテキストエディタで入力し FileIOtextCE.java と謂うファイル名で保存した後コンパイルして実行する下記の例は EUC コードで書かれたファイルを EUC エンコード方式を指定して読み込み其の内容を Shift-JIS エンコード方式でエンコードし別のファイルへ書き込むプログラムで有る import java.io.*; public class FileIOtextCE public static void main(string args[ ]) System.out.println(" エンコーディング :" + System.getProperty("file.encoding")); try int d; // 入力ファイルのオープン InputStreamReader inp = new InputStreamReader(new FileInputStream("TestEUC.txt"), "EUC-JP"); // 出力ファイルのオープン OutputStreamWriter out = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("TestSJIS.txt"), "SJIS"); while ((d = inp.read())!= -1) out.write(d); // ファイルのクローズ inp.close(); out.close(); // 入力 // 出力 catch (Exception e) System.err.println(" 例外発生 :" + e); System.exit(1); System.out.println(" ファイルのコピーが完了しました!"); エンコード方式を指定してファイル入出力処理を行う為には FileInputStream オブジェクトと FileOutputStream オブジェクトを夫々れエンコーディング機能の有る InputStreamReader クラスと OutputStreamWriter クラスでラップ (Wrap) して使用する EUC エンコードで読み込みを行う為にはコンストラクタの第 1 引数に読み込むオブジェクトを第 2 引数に EUC-JP を指定して InputStreamReader オブジェクトを生成する Shift-JIS エンコードで書き込みを行う為にはコンストラクタの第 1 引数に書き込むオブジェクトを第 2 引数に Shift-JIS を指定し OutputStreamWriter オブジェクトを生成する猶 Java インタープリタは其の環境の標準的なエンコーディングを自動的に判断して使用するエンコーディングを調べるには System.getProperty("file.encoding") を利用する -10-

ファイル入出力Ⅰ

ファイル入出力Ⅰ ファイル入出力 Ⅰ 今回の課題項目ファイル入出力 ( 概要手順 ) ファイル入出力 ( 使用クラス使用コンストラクタ ) ファイル入出力 ( 文字コード処理 ) ファイル入出力 ( ファイル情報の取得 ) ファイル入出力 ( バイナリファイルの入出力処理 ) 今回の重点項目ファイル入出力の基本 ( 概要手順使用クラス ) ファイル入出力の実践 ( ファイル情報の取得バイナリファイルの操作