Журнал LinuxFormat - перейти на главную

LXF86:Java

Материал из Linuxformat
Перейти к: навигация, поиск
Подписка на печатную версию
Весь 2015 год (12 номеров)
Первое полугодие (6 номеров)
Второе полугодие (6 номеров)
Подписка на электронную версию
Весь 2015 год (12 номеров)
Первое полугодие (6 номеров)
Второе полугодие (6 номеров)
Подшивки старых номеров журнала (печатные версии)
Весь 2014 год (12 номеров)
Первое полугодие (6 номеров)
Второе полугодие (6 номеров)

Содержание

Хранение данных

ЧАСТЬ 3: Даже самой замечательной программе надо откуда-то черпать данные для своей работы. Данные, как известно, хранятся в файлах. Тему продолжает Антон Черноусов.

В предыдущей статье из цикла, посвященного программированию на Java, были рассмотрены вопросы организации простых вычислений, ветвлений, циклов, а также генерации и обработки исключений.

В течение третьего урока мы поговорим о работе с файлами, о протоколировании работы программы и коснемся методов работы с XML-данными.

Файлы — потоки

Сказочное королевство под руководством царевны Несмеяны (так как cупруг практически всегда отсутствовал), благодаря талантам и приобретенным навыкам, стало разрастаться, и результаты полюдья просто-напросто перестали помещаться в семейный чулан. Чтобы накапливать и хранить богатства, потребовались дополнительные помещения, роль которых для нас привычно играют файлы.

Отношение к файлам в Java достаточно непростое: если рассматривать файл как устройство для ввода/вывода информации — с этой точ ки зрения он подобен блоку памяти или экрану, интерфейс доступа к которому унифицирован: это поток. Но несмотря на унифицированный интерфейс, существует большое количество классов сходной функциональности, в которых легко запутаться.

Поток можно представить в виде ленточного конвейера с последовательным размещением или извлечением данных, при использовании которого задача программиста сводиться к осуществлению операций «поместить/читать» данные, а остальные детали реализации скрыты от него.

Чтение данных

Разнообразие классов для работы с файлами позволяет выбрать для себя ту связку, которая больше нравится. Лично я для чтения данных использую BufferedReader, InputStreamReader и FileInputStream. Собственно взаимодействие этих классов для программиста заканчивается в момент создания экземпляра BufferedReader, что делается следующим образом: 

BufferedReader br = null;
br = new BufferedReader(new InputStreamReader(new FileInputStream(pathToFile), encoding));

В процессе создания участвуют строковые переменные, содержащие путь к файлу и кодировку, в которой производится считывание данных: pathToFile и encoding. В классах, работающих с файлами, считается обязательным создавать переменную для кодировки по умолчанию: 

protected static String DEFAULT_ENCODING = "UTF-8";

Любой текстовый файл можно представить себе в виде набора строк, поэтому давайте реализуем метод для считывания содержимого файла в массив String[]. Далее представлен метод rippedCurrentFile(path ToFile, encoding) класса FileRipper, который извлекает данные из файла с помощью метода readLine() экземпляра класса BufferedReader: 

protected boolean rippedCurrentFile(String pathToFile, String encoding) {
  // connecting to file
  BufferedReader br = null;
  try {
    br = new BufferedReader(new InputStreamReader(new FileInputStream(pathToFile),encoding));
  } 
  catch (UnsupportedEncodingException e) {
    this.error = FILE_ERROR_UNSUPPORTED_ENCODING; return false;
  } 
  catch (FileNotFoundException e) {
    this.error = FILE_ERROR_NO_FILE; return false;
  }
  // ripping the file
  String str = null;
  ArrayList allStrings = new ArrayList();
  try {
    while (!(str = br.readLine()).equals(null)) { allStrings.add(str); }
  } 
  catch (IOException e) {
    this.error = FILE_ERROR_IO_READ; return false;
  } 
  catch (NullPointerException e) {
    this.error = FILE_ERROR_END_OF_FILE;
  }
  // free the resources
  try {
    br.close();
  } 
  catch (IOException e) {
    this.error = FILE_ERROR_IO_CLOSE; return false;
  }
  this.allStrings = (String[]) allStrings.toArray(new String[0]); 
  return true;
}

Полный код примера, в том числе код класса ConsoleToFileRipper, применяющий экземпляр класса FileRipper для извлечения данных из файла, можно найти на диске в каталоге examples 1.

Запись данных

Процесс записи данных в файл хоть и отличается от чтения, но тоже достаточно похож на организацию конвейера. Для записи я обычно использую связку BufferedWriter, OutputStreamWriter, FileOutputStream. 

BufferedWriter out;
out = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(pathToFile), encoding));

Для освобождения ресурсов, которые используют экземпляры классов BufferedReader и BufferedWriter, необходимо вызвать метод close().

Далее приведу простой пример метода, который записывает строковый массив в файл (полный код метода расположен на диске в директории examples 2): 

public boolean createCurrentFile(String pathToFile, String[] allStrings, String encoding){
  try {
    BufferedWriter out;
    out = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(pathToFile), encoding));
    for (int i = 0; i < allStrings.length; i++) {
      out.write(allStrings[i]); out.write('\n');
    }
    out.close();
  } 
  catch (IOException e) {
    e.printStackTrace(); 
    return false;
  }
  return true;
}

Свободный доступ

В представленных ранее примерах доступ к данным осуществляется последовательно, что не всегда удобно (хотя в большинстве случаев именно такой доступ и используется). Для осуществления чтения и записи данных из файла в произвольном порядке существует специальный класс RandomAccessFile, экземпляр которого создается следующим образом: 

RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile(pathToFile, mode);

При этом pathToFile — путь до файла, а mode — режим работы. mode может принимать значения: r (только чтение), rw (чтение-запись), rws (чтение-запись с синхронным сохранением содержимого и метаданных), rwd (чтение-запись с синхронным сохранением содержимого файла). К сожалению, кодировку указать нельзя. Огромным преимуществом подхода является то, что с помощью метода getFilePointer() можно узнать текущее месторасположение указателя, а с помощью метода seek() можно передвинуть указатель в необходимое место в файле. Я предпочитаю не использовать данный класс — считайте это личным предубеждением.

Протоколирование работы программы

Для контроля и анализа работы приложения существуют методы протоколирования. Популярным инструментом для этих целей в мире Java является библиотека Log4j, которая разрабатывается в Apache Software Foundation. Текущую версию можно загрузить с [http://logging.apache.org/.

Для использования библиотеки необходимо создать конфигурационный файл, который описывает, что, куда и как нужно протоколировать. Log4j имеет три базовые составляющие: logger, appender и layout.

layout — это элементы, определяющие вид и содержание записей. Изначально имеется несколько заранее созданных layout-ов, а в случае необходимости можно создать свой собственный.

Appender — это элемент, определяющий местоположение протокола, с его помощью задается тип протоколирования:

  • файловое протоколирование (FileAppender);
  • консольное протоколирование (ConsoleAppender);
  • протоколирование в базы данных (JDBCAppender);
  • протоколирование на SMTP-сервера (SMTPAppender) и др.

Logger — это элемент, который обеспечивает протоколирование какого-либо события. Если обратиться к ранее приведенной аналогии ленточного конвейера, logger — это и есть тот самый конвейер, вызывая методы которого, мы формируем протокол работы программы. Элемент logger предусматривает следующие уровни протоколирования: DEBUG, INFO, WARN, ERROR, FATAL; уровням соответствуют методы класса org.apache.log4j.Logger: debug; info; warn; error; fatal.

Ниже представлен пример записей для конфигурационного файла нашего приложения, которые нужно сохранить в файл с названием log.properties (название файла может быть любым). 

log4j.logger.simple=DEBUG, nameLogAppender
log4j.appender.nameLogAppender=org.apache.log4j.FileAppender
log4j.appender.nameLogAppender.File=nameLogFile.log
log4j.appender.nameLogAppender.layout=org.apache.log4j.SimpleLayout

Первая строка указывает используемый уровень logger (DEBUG) и appender (nameLogAppender). Далее идут настройки appender: указание типа — FileAppender. В третьей строке указываем путь до файла журнала, а в последней — формат записи. Использовать экземпляр класса Logger можно примерно так (пример протоколирования приведен на диске в каталоге examples 3): 

File propertiesFile = new File("log.properties");
PropertyConfigurator.configure(propertiesFile.toString());
Logger logger = Logger.getLogger("simple");
logger.info("the program has started");

Документы XML

Проектируя и создавая ПО, невозможно не столкнутся с миром XML (Extensible Markup Language). XML был создан в недрах World Wide Web Consortium (W3C) для преодоления ограничений языка HTML. Можно сказать, что HTML — один из самых успешных языков, область его использования с каждым годом растет (в основном в объемах). Несмотря на это, почему же W3C создал XML, и зачем вам использовать этот язык? В чем ограниченность HTML? Ответ на эти вопросы один:XML был создан для обеспечения взаимодействия разнородных систем.

HTML, как и любой другой текстовый язык, не позволяет перенести смысл тех данных, которые он хранит. XML был разработан для решения этой задачи с прицелом на Web, но получился таким удачным, что его стали использовать практически везде. Суть XML в том, что он хранит семантический смысл данных, поэтому выполнив анализ такого XML-документа, система может «понять» полученные данные. В Интернете существует большое количество информации, посвященной XML (например, [www.ibm.com/developerworks/xml/]), поэтому не будем подробно останавливаться на его преимуществах, а сразу приступим к использованию. 

<?xml version="1.0" ?>
<line name="firstLine">
<point id="1" theX="1" theY="1"/>
<point id="2" theX="2" theY="2"/>
</line>

Выше приведен простой пример XML-документа, содержащего корневой элемент line, который, в свою очередь, содержит два узла с тремя атрибутами (id, theX, theY) каждый.

Создание XML-документа

Говоря про создание XML-документа, я подразумеваю создание дерева XML-документа в памяти системы, то есть объекта DOM (Document Object Model). DOM была создана W3C, и это — официальная Рекомендация консорциума. В противовес DOM существует SAX (Simple API for XML). С моделью SAX можно ознакомиться более подробно в [http://www-128.ibm.com/developerworks/ru/views/xml/libraryview.jsp. Основная разница между методами заключается в том, что DOM обеспечивает виртуальное представление XML-файла в памяти системы, в то время как SAX — это событийная модель обработки, в которой в момент встречи определенного элемента вызывается соответствующее событие.

Для создания «отображения» XML-файла в памяти системы необходимо воспользоваться классом Document, экземпляр которого можно получить следующим образом: 

DocumentBuilderFactory dbf = DocumentBuilderFactory.newInstance();
DocumentBuilder db = dbf.newDocumentBuilder();
Document doc = db.newDocument();

Создание корневого узла XML документа можно выполняется так: 

Element root = doc.createElement("line");
root.setAttribute("name", "firstLine");

С помощью метода createElement(name) производится создание элементов, в то время как создание и установка значений атрибутов элементов производится с помощью метода setAttribute(name, value), где name — имя атрибута, а value — его значение. С помощью метода appendChild можно добавить узел в элемент или произвести запись элемента в документ XML, например, так: 

root.appendChild(item);
doc.appendChild(root);

Более детально процесс создания XML документа на примере класса Line изложен в директории examples 4. При вызове метода createDoc() этого класса создается экземпляр класса Document, идентичный приведенному ранее коду XML.

Сохранение XML-документа

Для сохранения созданного в памяти документа предлагаю воспользоваться методом saveXML(docToSave, pathToFile, charSet). В процессе сохранения участвует уже знакомый нам OutputStreamWriter, а также экземпляр класса Transformer, который обеспечивает преобразование объекта DOMSource в выходной поток. 

public void saveXML(Document docToSave, String pathToFile, String charSet) {
  try {
    Writer target = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(pathToFile), charSet);
    Source source = new DOMSource(docToSave);
    StreamResult dest = new StreamResult(target);
    Transformer t = TransformerFactory.newInstance().newTransformer();
    t.setOutputProperty(OutputKeys.ENCODING, charSet);
    t.setOutputProperty(OutputKeys.INDENT, "yes");
    t.transform(source, dest);  
    target.flush();
    target.close();
  } 
  catch (Exception ex) {
    ex.printStackTrace();
  }
}

Реализация этого метода представлена на диске в директории examples 5.

Загрузка XML-документа

Подобно сохранению XLM-документа, загрузка также достаточно просто выполняется с помощью экземпляра класса FileInputStream. Используя DocumentBuilderFactory, сгенерируем объект класса Document следующим образом: 

FileInputStream fis = new FileInputStream(pathToFile);
Document doc = DocumentBuilderFactory.newInstance().newDocumentBuilder().parse(fis);

Фактически, создание документа происходит вследствие выполнения метода parse. Для детально рассмотрения процесса загрузки XML документа обратитесь к директории examples 6, расположенной на диске.

Извлечение данных из XML-документа

Итак, что же делать с Document? Работать, естественно! Прежде чем приступить к обработке XML-документа, хочу обратить внимание на одну неприятную особенность: почти всегда XML документ содержит пустые узлы или символы перевода каретки (неизбежное зло форматирования). К сожалению, такая особенность существенно затрудняет процесс обработки XML-документа. Поэтому следует всегда проводить нормализацию с помощью определенного в интерфейсе метода normalize(), или, если реализация Document не имеет такой возможности или нормализация выполняется некорректно — воспользуйтесь методом normalizeDocument класса FileXMLReader (вы найдете его все в той же директории examples 6). Вызвать данный метод можно следующим образом: 

normalizeDocument(doc.getDocumentElement());

Изложенный выше материал получился несколько другого формата, нежели предыдущие статьи. Статья содержит небольшие примеры и отсылает на набор сознательно упрощенных готовых решений, благодаря которым вы сможете работать с файлами, производить прото- колирование деятельности вашего приложения, начать работать с данными в формате XML. Цель приведенных примеров — обеспечить вас необходимым минимумом информации и дать направление для поиска ответов на Ваши вопросы. В следующей статье мы расмотрим потоки.

Источник — «http://wiki.linuxformat.ru/wiki/index.php?title=LXF86:Java&oldid=4494»
Персональные инструменты
купить
подписаться
Яндекс.Метрика