Java SE 8 Standard-Bibliothek  
Professionelle Bücher. Auch für Einsteiger.
 
Inhaltsverzeichnis


Vorwort
1 Neues in Java 8 und Java 7
2 Fortgeschrittene String-Verarbeitung
3 Threads und nebenläufige Programmierung
4 Datenstrukturen und Algorithmen
5 Raum und Zeit
6 Dateien, Verzeichnisse und Dateizugriffe
7 Datenströme
8 Die eXtensible Markup Language (XML)
9 Dateiformate
10 Grafische Oberflächen mit Swing
11 Grafikprogrammierung
12 JavaFX
13 Netzwerkprogrammierung
14 Verteilte Programmierung mit RMI
15 RESTful und SOAP-Web-Services
16 Technologien für die Infrastruktur
17 Typen, Reflection und Annotationen
18 Dynamische Übersetzung und Skriptsprachen
19 Logging und Monitoring
20 Sicherheitskonzepte
21 Datenbankmanagement mit JDBC
22 Java Native Interface (JNI)
23 Dienstprogramme für die Java-Umgebung
Stichwortverzeichnis

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Java SE 8 Standard-Bibliothek von Christian Ullenboom
Das Handbuch für Java-Entwickler
Buch: Java SE 8 Standard-Bibliothek

Java SE 8 Standard-Bibliothek
Pfeil 7 Datenströme
Pfeil 7.1 Stream-Klassen für Bytes und Zeichen
Pfeil 7.1.1 Lesen aus Dateien und Schreiben in Dateien
Pfeil 7.1.2 Byteorientierte Datenströme über Files beziehen
Pfeil 7.1.3 Zeichenorientierte Datenströme über Files beziehen
Pfeil 7.1.4 Funktion von OpenOption bei den Files.newXXX(…)-Methoden
Pfeil 7.1.5 Ressourcen aus dem Klassenpfad und aus JAR‐Archiven laden
Pfeil 7.1.6 Die Schnittstellen Closeable, AutoCloseable und Flushable
Pfeil 7.2 Basisklassen für die Ein-/Ausgabe
Pfeil 7.2.1 Die abstrakten Basisklassen
Pfeil 7.2.2 Übersicht über Ein-/Ausgabeklassen
Pfeil 7.2.3 Die abstrakte Basisklasse OutputStream
Pfeil 7.2.4 Ein Datenschlucker *
Pfeil 7.2.5 Die abstrakte Basisklasse InputStream
Pfeil 7.2.6 Ströme mit SequenceInputStream zusammensetzen *
Pfeil 7.2.7 Die abstrakte Basisklasse Writer
Pfeil 7.2.8 Die Schnittstelle Appendable *
Pfeil 7.2.9 Die abstrakte Basisklasse Reader
Pfeil 7.3 Formatierte Textausgaben
Pfeil 7.3.1 Die Klassen PrintWriter und PrintStream
Pfeil 7.3.2 System.out, System.err und System.in
Pfeil 7.4 Die FileXXX-Stromklassen
Pfeil 7.4.1 Kopieren mit FileOutputStream und FileInputStream
Pfeil 7.4.2 Das FileDescriptor-Objekt *
Pfeil 7.4.3 Mit dem FileWriter Texte in Dateien schreiben
Pfeil 7.4.4 Zeichen mit der Klasse FileReader lesen
Pfeil 7.5 Schreiben und Lesen aus Strings und Byte-Feldern
Pfeil 7.5.1 Mit dem StringWriter ein String-Objekt füllen
Pfeil 7.5.2 CharArrayWriter
Pfeil 7.5.3 StringReader und CharArrayReader
Pfeil 7.5.4 Mit ByteArrayOutputStream in ein Byte-Feld schreiben
Pfeil 7.5.5 Mit ByteArrayInputStream aus einem Byte-Feld lesen
Pfeil 7.6 Datenströme filtern und verketten
Pfeil 7.6.1 Streams als Filter verketten (verschachteln)
Pfeil 7.6.2 Gepufferte Ausgaben mit BufferedWriter und BufferedOutputStream
Pfeil 7.6.3 Gepufferte Eingaben mit BufferedReader/BufferedInputStream
Pfeil 7.6.4 LineNumberReader zählt automatisch Zeilen mit *
Pfeil 7.6.5 Daten mit der Klasse PushbackReader zurücklegen *
Pfeil 7.6.6 DataOutputStream/DataInputStream *
Pfeil 7.6.7 Basisklassen für Filter *
Pfeil 7.6.8 Die Basisklasse FilterWriter *
Pfeil 7.6.9 Ein LowerCaseWriter *
Pfeil 7.6.10 Eingaben mit der Klasse FilterReader filtern *
Pfeil 7.6.11 Anwendungen für FilterReader und FilterWriter *
Pfeil 7.7 Vermittler zwischen Byte-Streams und Unicode-Strömen
Pfeil 7.7.1 Datenkonvertierung durch den OutputStreamWriter
Pfeil 7.7.2 Automatische Konvertierungen mit dem InputStreamReader
Pfeil 7.8 Kommunikation zwischen Threads mit Pipes *
Pfeil 7.8.1 PipedOutputStream und PipedInputStream
Pfeil 7.8.2 PipedWriter und PipedReader
Pfeil 7.9 Prüfsummen
Pfeil 7.9.1 Die Schnittstelle Checksum
Pfeil 7.9.2 Die Klasse CRC32
Pfeil 7.9.3 Die Adler32-Klasse
Pfeil 7.10 Persistente Objekte und Serialisierung
Pfeil 7.10.1 Objekte mit der Standardserialisierung speichern und lesen
Pfeil 7.10.2 Zwei einfache Anwendungen der Serialisierung *
Pfeil 7.10.3 Die Schnittstelle Serializable
Pfeil 7.10.4 Nicht serialisierbare Attribute aussparen
Pfeil 7.10.5 Das Abspeichern selbst in die Hand nehmen
Pfeil 7.10.6 Tiefe Objektkopien *
Pfeil 7.10.7 Versionenverwaltung und die SUID
Pfeil 7.10.8 Wie die ArrayList serialisiert *
Pfeil 7.10.9 Probleme mit der Serialisierung
Pfeil 7.11 Alternative Datenaustauschformate
Pfeil 7.11.1 Serialisieren in XML-Dateien
Pfeil 7.11.2 XML-Serialisierung von JavaBeans mit JavaBeans Persistence *
Pfeil 7.11.3 Die Open-Source-Bibliothek XStream *
Pfeil 7.11.4 Binäre Serialisierung mit Google Protocol Buffers *
Pfeil 7.12 Zum Weiterlesen
 
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7.9Prüfsummen Zur vorigen ÜberschriftZur nächsten Überschrift

Damit Fehler bei Dateien oder bei Übertragungen von Daten auffallen, werden vor der Übertragung Prüfsummen (engl. checksums) gebildet und mit dem Paket versendet. Der Empfänger berechnet diese Prüfsumme neu und vergleicht sie mit dem übertragenen Wert. Stimmt der berechnete Wert mit dem übertragenen überein, so war die Übertragung höchstwahrscheinlich in Ordnung. Es sollte ziemlich unwahrscheinlich sein, dass eine Änderung einzelner Bits nicht auffällt.

Prüfsummen erkennen auch beschädigte Archive. Pro Datei wird eine Prüfsumme berechnet. Soll die Datei entpackt werden, so errechnen wir wieder die Summe. Ist diese fehlerhaft, muss auch die Datei fehlerhaft sein (wir wollen hier ausschließen, dass zufälligerweise die Prüfsumme fehlerhaft ist, was natürlich ebenfalls der Fall sein kann).

 
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7.9.1Die Schnittstelle Checksum Zur vorigen ÜberschriftZur nächsten Überschrift

Wir finden Zugang zur Prüfsummenberechnung über die Schnittstelle java.util.zip.Checksum, die für ganz allgemeine Prüfsummen steht. Eine Prüfsumme wird entweder für ein Feld oder ein Byte berechnet. Checksum liefert die Schnittstelle zum Initialisieren und Auslesen von Prüfsummen, die die konkreten Prüfsummen-Klassen implementieren müssen.

interface java.util.zip.Checksum
  • long getValue()
    Liefert die aktuelle Prüfsumme.

  • void reset()
    Setzt die aktuelle Prüfsumme auf einen Anfangswert.

  • void update(int b)
    Aktualisiert die aktuelle Prüfsumme mit b.

  • void update(byte[] b, int off, int len)
    Aktualisiert die aktuelle Prüfsumme mit dem Feld.

Die Standardbibliothek bietet bisher zwei Klassen für die Prüfsummenberechnung als Implementierungen von Checksum:

  • java.util.zip.CRC32: CRC-32 basiert auf einer zyklischen Redundanzprüfung und testet etwa ZIP-Archive oder PNG-Grafiken.

  • java.util.zip.Adler32: Die Berechnung von CRC-32-Prüfsummen kostet – obwohl sie in C programmiert ist – viel Zeit. Eine Adler-32-Prüfsumme kann wesentlich schneller berechnet werden und bietet eine ebenso geringe Wahrscheinlichkeit, dass Fehler unentdeckt bleiben.

UML-Diagramm der Prüfsummenklassen Adler32 und CRC32

Abbildung 7.14UML-Diagramm der Prüfsummenklassen Adler32 und CRC32

 
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7.9.2Die Klasse CRC32 Zur vorigen ÜberschriftZur nächsten Überschrift

Oft sind Polynome die Basis der Prüfsummenberechnung. Eine häufig für Dateien verwendete Prüfsumme ist CRC-32, und das bildende Polynom lautet:

x32 + x26 + x23 + x22 + x16 + x12 + x11 + x10 + x8 + x7 + x5 + x4 + x2 + x + 1

Nun lässt sich zu einer 32-Bit-Zahl eine Prüfsumme berechnen, die genau für diese 4 Byte steht. Damit bekommen wir aber noch keinen ganzen Block kodiert. Um das zu erreichen, berechnen wir den Wert eines Zeichens und XOR-verknüpfen den alten CRC-Wert mit dem neuen. Jetzt lassen sich beliebig Blöcke sichern. Die Berechnung ist insgesamt sehr zeitaufwändig, und Adler-32 stellt eine schnellere Alternative dar.

[zB]Beispiel

Die Klasse CRC32 berechnet eine Prüfsumme über alle durchlaufenden Bytes, die gereicht werden als einzelne Bytes oder Felder. In aller Kürze sieht ein Programm zur Berechnung von Prüfsummen für ein paar Eingaben folgendermaßen aus:

CRC32 crc = new CRC32();
crc.update( 1 );
crc.update( new byte[]{ 2, 3, 4, 5, 6, 7 } );
System.out.println( crc.getValue() ); // 1894017160

CRC32 implementiert nicht nur alle Methoden, sondern fügt noch zwei Methoden und natürlich einen Konstruktor hinzu:

class java.util.zip.CRC32
implements Checksum
  • CRC32()
    Erzeugt ein neues CRC32-Objekt mit der Start-Prüfsumme 0.

  • long getValue()
    Liefert den CRC32-Wert.

  • void reset()
    Setzt die interne Prüfsumme auf 0.

  • void update(byte[] b)
    Aktualisiert die Prüfsumme mit dem Feld durch Aufruf von update(b, 0, b.length).

  • void update(int b)
    Implementiert update(int) aus Checksum für ein Byte. Nativ implementiert.

  • void update(byte[] b, int off, int len)
    Implementiert update(byte[], int, int) aus Checksum für ein Feld. Nativ implementiert.

  • void update(ByteBuffer buffer)
    Aktualisiert die Prüfsumme mit den Bytes des NIO-ByteBuffer. Neu in Java 8.

CRC eines Datenstroms berechnen

Eine Möglichkeit, die CRC32 eines Datenstroms zu berechnen, bestünde darin, einen Datenstrom entgegenzunehmen und anschließend so lange Byte-Folgen auszulesen, bis available() null liefert. An diesem Punkt lässt sich mit update(…) jeweils die Prüfsumme korrigieren. Bei großen Dateien ist es sicherlich angebracht, Blöcke einzulesen, die crc.update(byte[]) verarbeitet. Für diese Aufgabe verfügt die Java-Bibliothek über zwei Filterklassen: CheckedInputStream und CheckedOutputStream. Beide sind Filter, die existierende andere Streams ummanteln und gleichzeitig die Berechnung erledigen:

Listing 7.29com/tutego/insel/io/CRC32Demo.java, main()

CRC32 crc = new CRC32();
try ( InputStream in = CRC32Demo.class.getResourceAsStream( "/lyrics.txt" );
InputStream cis = new CheckedInputStream( in, crc );
InputStream bis = new BufferedInputStream( cis ) ) {
while ( cis.read() != -1 ) { /* Bis zum Ende */ }

System.out.printf( "%08X", crc.getValue() ); // F9A39CFC
}
catch ( IOException e ) {
e.printStackTrace();
}
 
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7.9.3Die Adler32-Klasse Zur vorigen ÜberschriftZur nächsten Überschrift

Der Algorithmus Adler-32 ist nach seinem Programmierer Mark Adler benannt und im RFC 1950 beschrieben. Die Adler-32-Prüfsumme gilt für 32-Bit-Zahlen und setzt sich aus zwei Summen für ein Byte zusammen. s1 ist die Summe aller Bytes und s2 die Summe aller s1. Beide Werte werden Modulo 65521 genommen. Am Anfang ist s1 = 1 und s2 = 0. Die Prüfsumme speichert den Wert als s2 * 65536 + s1 in der MSB-Reihenfolge (most significant byte first, Netzwerkreihenfolge).

class java.util.zip.Adler32
implements Checksum
  • Adler32()
    Erzeugt ein neues Adler32-Objekt mit der Start-Prüfsumme 1.

  • long getValue()
    Liefert den Adler32-Wert.

  • void reset()
    Setzt die interne Prüfsumme auf 1.

Aus der Schnittstelle Checksum implementiert Adler32 natürlich auch die update(…)-Methoden und seit Java 8 update(ByteBuffer buffer).

 


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