Dateien und Datenströme

Dateien und Verzeichnisse

Dateien filtern mit listFiles() aus java.io.File *

Schreibe mit Hilfe der Klasse java.io.File und der Methode listFiles() ein Programm, welches den Verzeichnisinhalt für c:\ auflistet.
Jedes Verzeichnis soll in eckige Klammern gesetzt werden, also etwa [winnt].
Trenne die Ausgaben, sodass erst die Verzeichnisse, dann die Dateien ausgegeben werden. Als Datenstruktur kann man eine java.util.ArrayList verwenden.
Die Namen sollen sortiert werden. Nutze dafür aus der Klasse java.util.Arrays eine passende Methode.
Modifiziere das Programm so, dass optional von der Kommandozeile eine Pfadangabe erlaubt ist. Etwa unter einer DOS-Shell:

java MeinFileList c:\windows

Falls kein Pfad angegeben ist, sollte der Benutzerpfad genutzt werden. Den erhält man über die Property System.getProperty("user.home").

Lösung

Ein Verzeichnisbeobachter *

Erzeuge ein java.io.File-Objekt für ein beliebiges Verzeichnis und gib die Anzahl der enthaltenen Dateien/Verzeichnisse auf dem Bildschirm aus.

Schreibe eine Klasse DirObserver, die jede Sekunde die Anzahl der Dateien auf dem Bildschirm ausgibt. Als Rumpf lässt sich nutzen:

class DirObserver implements Runnable 
{ 
	private String path; DirObserver( String path ) 
	{ 
		this.path = path; 
	} 
	public void run() 
	{ 
		... 
	} 
}

Der zu überwachende Ordner soll über den Konstruktor übergeben werden.
Nun soll die Anzahl nicht mehr jede Sekunde ausgegeben werden, sondern alle 100 ms das Dateisystem überwacht werden, ob Dateien hinzugekommen sind oder gelöscht wurden. Falls die Anzahl sich geändert hat, soll eine Meldung auf dem Bildschirm erscheinen, die die aktuelle Anzahl anzeigt.
Erweitere den Thread so, dass dieser anzeigt, welche Datei fehlt oder dazugekommen ist.

Ein allgemeiner ExtensionFileFilter *

Ein java.io.FilenameFilter filtert die Liste der Dateien eines Verzeichnisses nach beliebigen Kriterien aus.

Implementiere eine Unterklasse ExtensionFileFilter, die Dateien (und nur diese) mit einer bestimmten Endung aufnimmt. Möchte man alle Java-Dateien in der Rückgabe haben, soll sich schreiben lassen:
```
File dir = new File( "." ); 
String files[] = dir.list( new ExtensionFileFilter( new String[]{"java"} ) ); 
for ( int i = 0; i < files.length; ++i ) System.out.println( files[i] );
```
Damit man nicht unbedingt ein inneres anonymes Feld benötigt, soll man auch schreiben können:
```
new ExtensionFileFilter( "java" ) 
```

Dateien suchen *

Unter der Win32-API gibt es Funktionen zum Suchen von Dateien. Leider gibt es unter Java in den Bibliotheken keine dieser Funktionen. Implementiere eine Methode String findFile(String path, String filename), die das Verzeichnissystem rekursiv durchsucht und bei einem ersten Treffer den Gesamtpfad zurückgibt.

Lösung

Wahlfreier Zugriff

Klasse java.io.RandomAccessFile *

Die Datei Family-Names enthält Familiennamen. Speichere die Datei auf dem eigenen Dateisystem. Lies die Datei mit der readLine()-Methode aus java.io.RandomAccessFile ein und gib die Zeilen auf dem Bildschirm aus.

Erweiterung 1: Die Namen sollen der Länge nach sortiert ausgegeben werden. Also erst alle Namen der Länge 2, dann 3 usw. Die Namen müssten nicht selbst sortiert sein.
Erweiterung 2: Sortiere innerhalb der Blöcke die Namen. Verwende dazu eine passende Methode aus der Klasse java.util.Arrays.

Lösung

Dateien umdrehen *

Eine Datei soll Byte für Byte umgedreht ausgegeben werden.

Öffne mit java.io.RandomAccessFile eine Datei und gib jedes Byte von hinten nach vorne aus.
Öffne eine zweite Datei und gib die Elemente nicht mehr auf dem Bildschirm aus, sondern schreibe sie in die zweite Datei.

EMail-Speicher erweitern *

Wir haben schon einmal eine Klasse EMailSpeicher implementiert, die Namen von Personen mit E-Mail-Adressen speichert. Erweitere die Klasse, damit die Namen und Adressen jetzt aus einer Datei gelesen werden können. Lege dazu eine Datei an mit Einträgen im Dateisystem, etwa folgender Art:

 Christian Ullenboom=rudy@weihnachtsmann.org

Last-Kommando mit Random-Access-Datei *

Fritzi Foppel will nur die letzten 20 Zeilen aus einer Datei auf dem Bildschirm ausgeben. Wie kann er das effizient lösen?

Datenströme

Ausgaben erzeugen *

Öffne ein java.io.FileOutputStream und schreibe die Buchstaben A, B, C hinein.

Lösung

Kopieren von Dateien mit java.io.FileInputStream, java.io.FileOutputStream *

Schreibe ein Programm, das Dateien byteweise kopiert. Nutze die Klassen java.io.FileInputStream und java.io.FileOutputStream dazu. Nenne die Funktion zum Kopieren static boolean fileCopy(String sourceFile, String destFile). Fehler sollen innerhalb der Methode aufgefangen werden, aber die Rückgabe ist true, falls es keine Fehler gab, und false, falls Fehler auftraten.
Unter dem Explorer gibt es die Möglichkeit, eine Datei zu kopieren und dann irgendwo einzufügen. Dazu sind auch die Shortcuts Ctrl-C und Ctrl-V definiert. Teste dies im Explorer. Nun wird jede Datei mit dem Präfix "Kopie von <Name>" bzw. "Kopie (<Zahl>) von <Name>" benannt. Schreibe eine Java-Methode insertFile(String filename), die eine solche Darstellung erzeugt.

Lösung

Filesplit *

Möchte man eine große Datei auf Diskette kopieren, dann besteht bei Dateien über 1,44 MB ein Problem. Man könnte dann aus einer großen Datei mehrere kleine "diskettenkompatible" machen. Schreibe für das Problem ein Programm, welches sich etwa so auf der Kommandozeile aufrufen lässt:

 $ java Filesplit Datei.exe

War zum Beispiel die Datei 2,44 MB groß, dann könnte das Programm daraus die Dateien Datei1 und Datei2 mit den Größen 1,44 MB und 1 MB machen.

Erweiterung: Teste, ob das Aufzuspaltende eine Datei oder ein Verzeichnis ist. Ist es ein Verzeichnis, so komprimiere es mit dem ZIP-Format und spalte es anschließend auf.

Implementierungsdetails *

Betrachte die Implementierung der

nicht abstrakten Methoden in java.io.InputStream und java.io.OutputStream
und den Klassen java.io.FileInputStream und java.io.FileOutputStream, die für Dateien zuständig sind.

Was kann man über die Methode read() in java.io.InputStream und write() in java.io.OutputStream sagen? Warum sind einige der Methoden nicht abstrakt? Welche Konsequenz hat diesfür die erbenden Klassen?

DataOutputStream *

Schreibe mit Hilfe eines java.io.DataOutputStream in einen java.io.FileOutputStream ein paar primitive Datentypen und Zeichenketten.

Implementierung von DataInputStream und DataOutputStream *

Wie sind die Klassen java.io.DataInputStream und java.io.DataOutputStream implementiert?
Was ist die Aufgabe vom java.io.FilterInputStream bzw. java.io.FilterOutputStream?

java.util.zip.GZIPOutputStream *

Erstelle eine komprimierte und eine unkomprimierte Datei mit Zahlen von eins bis X, die mit writeLong() in einen java.util.zip.GZIPOutputStream geschrieben werden. Vergleiche die Dateigrößen. Ab welchem x lohnt sich eine Kompression?

SnifferOutputStream *

Implementiere einen Datenstrom mit einer neuen Klasse SnifferOutputStream, der zwischen anderen Strömen gesetzt werden kann und alle Daten intern speichert. Gebe dem Sniffer eine Methode reset(), die den Inhalt zurücksetzt, und eine Methode getContent(), die den bis dahin gespeicherten Inhalt liefert. Der Sniffer ist von java.io.FilterOutputStream abgeleitet. Einzusetzen ist er etwa wie folgt:

OutputStream sos = new SnifferOutputStream( new FileOutputStream("huhu.txt") ); 
DataOutputStream dos = new DataOutputStream( sos ); 
dos.writeChars( "Hallo Leute" ); 
System.out.println( ((SnifferOutputStream)sos).getContent() );

Lösung

java.io.PrintWriter, java.io.PrintStream und die Filter *

Lege eine Datei mit einem java.io.FileOutputStream an. Erzeuge anschließend einen java.io.PrintStream (oder java.io.PrintWriter) und schreibe einige Zeilen Text hinein.

Packe um den FileOutputStream noch über java.io.BufferedOutputStream einen Buffer. Was passiert, wenn man close() am Ende vergisst?
Packe um den FileOutputStream noch einen java.util.zip.GZIPOutputStream .

java.io.PrintWriter und java.io.DataOutputStream *

Was ist der Unterschied zwischen java.io.PrintStream und dem java.io.DataOutputStream?

java.io.FileWriter und java.io.PrintWriter *

Implementiere eine Klasse, die den java.io.PrintWriter testet. In eine Datei sollen Zahlen von 1 bis 10 geschrieben werden.

Erweiterung 1: Schreibe 10 Zufallszahlen in die Datei. Betrachte die Methode random() aus java.lang.Math .
Erweiterung 2: Zusätzlich sollen Zeichenketten der Länge 10 geschrieben werden, die aus zufälligen Buchstaben bestehen.
Erweiterung 3: Die Buchstaben sollen pro Wort nur einmal vorkommen.

Dateien einlesen *

Nutze einen java.io.BufferedReader, um so Zeilen mit Punkten zu lesen. Die Datei sieht etwa so aus:

Diese Zeilen können mit einem java.util.StringTokenizer auseinander genommen werden. Sie sollen als java.awt.Point-Objekte in eine java.util.ArrayList gehängt werden.

Wie schafft man es, dass man das Punkt-Objekt ausgibt, welches den kleinsten und größten Abstand zum Nullpunkt besitzt?

Vermischtes zu Stream-Klassen *

Möchte man keine Datei einladen, weil sie klein ist, so lässt sie sich leicht als Array von Bytes in den Programmtext einfügen. Das folgende C-Programm leistet Ähnliches. Wie sieht eine Variante in Java aus?
```
int main(void) 
{ 
  int c,i=0; 
  printf("unsigned char data[]=
  {
    \n"); 
    while((c=getchar())!=EOF) { printf("%d, ", c); 
    if(((++i)&15)==0) printf("\n"); 
  } 
  return 0; 
}
```
In der Welt der globalen Kommunikation werden nicht nur Texte verschickt, sondern es kommen immer mehr neue Medien (wie Bilder, Musik, Videos) über die Leitung. Da diese oft binärkodiert sind, müssen sie auf 7 Bit heruntergerechnet werden. Dazu dient das unter UNIX bekannte Programm uuencode und uudecode. Beide Programme sind in C kodiert, die Entsprechendes leisten. Setze eins der Programme in Java um.
Unter der Gnu Public License sind die Quelltexte alle frei verfügbar. Viele Programme für den täglichen Unix-Gebrauch sind dabei in den Dateien textutils, fileutils, binutils und sh-utils enthalten.
Es folgend einige Programme im Quellcode, die in Java umgesetzt werden sollen: cksum.c, echo.c, head.c, sum.c. (Hier ist natürlich von Vorteil, wenn man die Klasse zum Parsen der Kommandozeilenoptionen schon programmiert hat.)

Welche Klasse für welchen Zweck? *

Welche Streams enthalten andere Streams und wozu? Warum gibt es Byte- und Character-Streams? Zu welcher der beiden Kategorien gehört in in java.lang.System und warum? Wie erzeuge ich einen Character-Stream, der den Inhalt von mehreren Dateien als einen gepufferten Datenstrom zur Verfügung stellt? Wie kann man vorgehen, wenn man zusätzlich Daten zurück in den Datenfluss bekommen will?

Die Klasse java.util.StringTokenizer *

Verstehe die Klasse java.util.StringTokenizer, und implementiere ein cut(1)-ähnliches Java-Programm. Das Programm sollte gemäß folgender Syntax aufgerufen werden:

 java Cut [-f field-list] [-d delims] [file ...]

field-list ist eine durch Kommata getrennte Liste von Ziffern. Jedes Zeichen in dem an das Java-Programm übergebenen String delims wird als ein Feldtrenner betrachtet.

Ein Aufruf könnte wie folgt aussehen:

$ cat input 
eins zwei drei 
eins und:zwei und:drei und: 
$ java Cut -f '2,1,2' -d ': ' input 
zwei eins zwei 
und eins und

Die field-list ist durch Kommata getrennt. Allerdings kann man nicht davon ausgehen, dass alle Elemente in dieser Liste positiv sind, dass die Anzahl kleiner als eine Konstante im Programm und die Syntax des Aufrufs korrekt ist; sprich, das Programm muss mit fehlerhaften Optionen zurechtkommen.

Klasse java.io.StreamTokenizer *

Beschreibe die Funktionen quoteChar(int ch), eolIsSignificant(boolean flag) der Klasse java.io.StreamTokenizer an einem Beispiel.

Die sun.io.ByteToCharXXX Klassen *

Mit den Funktionen der Klassen ByteToCharXXX- und CharToByteXXX (XXX steht für den Encoding-Namen) der Pakete sun.io sind Konvertierungen von Datentypen möglich. Teste einige der Klassen mit folgendem Gerüst:

Writer out = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("Datei"), "Cp273"); 
out.write("äöüÄÖÜß§"); 
out.close();

oder

myStringLC = "äöüÄÖÜß§"; 
myByteArray = myStringLC.getBytes();
String encodedStr273 = new String(myByteArray, "Cp273"); 
System.out.println("encodedStr273 is " + encodedStr273);

Achtung! Wird eine nicht unterstützte Codepage benutzt, z.B. cp274, wird nicht etwa ClassNotFoundException ausgegeben, da es die entsprechende Klasse sun.io.ByteToCharCpxxx bzw. sun.io.CharToByteCPxxx nicht gibt, sondern UnsupportedEncodingException.

In Dateien suchen *

Schreibe eine Klasse JavaGreep, die in einer Datei nach einem Wort sucht. Es soll für jedes Vorkommen die Zeilennummer ausgegeben werden.

FilterStream *

Lies einen Text ein und untersuche die Häufigkeiten der vorkommenden Zeichen.

Implementiere dies mit java.io.FilterInputStream, was eine Oberklasse sein soll.
Die Methode toString() soll eine prozentuale Tabelle mit Buchstabenhäufigkeiten ausgeben.

Komprimierte Dateien

Klasse java.util.zip *

Schreibe ein Programm, das alle Dateien im ZIP-File ausführlich auflistet. Ausführlich heißt: Dateiname, Dateigröße und Datum.
Erlaube die Möglichkeit, dass eine bestimmte angegebene Datei in einem ZIP-Archiv entpackt wird.
Verwerte dabei die Funktionalität der Klasse java.util.zip.ZipFile und java.util.zip.ZipEntry.
Beachte, wenn möglich, die Kommandozeilenoptionen der herkömmlichen ZIP-Programme.

Serialisierung

Die Schnittstelle java.io.Serializable *

Schreibe ein Programm, welches ein java.util.HashMap-Objekt serialisiert. Anschließend schreibe ein Programm, welches die java.util.HashMap wieder ausliest.
Wenn man etwas in die Datei schreibt, etwa Long-Objekte, so lohnt sich ab einer bestimmten Anzahl von geschriebenen Elementen die Komprimierung. Schiebe einen java.util.zip.GZIPOutputStream zwischen java.io.FileOutputStream und java.io.ObjectOutputStream .
Ab welcher Zahl wird die Grenze erreicht, sodass sich eine Komprimierung lohnt?
Wie müssten Daten beschaffen sein, damit eine Kompression nicht mehr möglich ist? Schreibe ein Programm, welches Daten produziert, die schlecht zu komprimieren sind
Betrachte die Implementierung der Klasse java.util.ArrayList . Wie wird er serialisiert? Welche Rolle spielt das zu implementierende Interface? Betrachte die Implementierung der Schnittstelle.

Lösung für das Schreiben und Lesen einer komprimierten HashMap