Los programas muy a menudo necesitan enviar datos a un determinado destino, o bien leerlos de una determinada fuente externa, como por ejemplo puede ser un fichero para almacenar datos de forma permanente, o bien enviar datos a través de la red, a memoria, o a otros programas. Esta entrada/salida de datos en Java la realizaremos por medio de flujos (streams) de datos, a través de los cuales un programa podrá recibir o enviar datos en serie.
Existen varios objetos que hacen de flujos de datos, y que se distinguen por la finalidad del flujo de datos y por el tipo de datos que viajen a través de ellos. Según el tipo de datos que transporten podemos distinguir:
Dentro de cada uno de estos grupos tenemos varios pares de objetos, de los cuales uno nos servirá para leer del flujo y el otro para escribir en él. Cada par de objetos será utilizado para comunicarse con distintos elementos (memoria, ficheros, red u otros programas). Estas clases, según sean de entrada o salida y según sean de caracteres o de bytes llevarán distintos sufijos, según se muestra en la siguiente tabla:
| Flujo de entrada / lector | Flujo de salida / escritor | |
| Caracteres | XXXXReader | XXXXWriter |
| Bytes | XXXXInputStream | XXXXOutputStream |
Donde XXXX se referirá a la fuente o sumidero de los datos. Puede tomar valores como los que se muestran a continuación:
| File | Acceso a ficheros |
| Piped | Comunicación entre programas mediante tuberías (pipes) |
| String | Acceso a una cadena en memoria (solo caracteres) |
| CharArray | Acceso a un array de caracteres en memoria (solo caracteres) |
| ByteArray | Acceso a un array de bytes en memoria (solo bytes) |
Además podemos distinguir los flujos de datos según su propósito, pudiendo ser:
Un tipo de filtros de procesamiento a destacar son aquellos que nos permiten convertir un flujo de bytes a flujo de caracteres. Estos objetos son InputStreamReader y OutputStreamWriter. Como podemos ver en su sufijo, son flujos de caracteres, pero se construyen a partir de flujos de bytes, permitiendo de esta manera acceder a nuestro flujo de bytes como si fuese un flujo de caracteres.
Para cada uno de los tipos básicos de flujo que hemos visto existe una superclase, de la que heredaran todos sus subtipos, y que contienen una serie de métodos que serán comunes a todos ellos. Entre estos métodos encontramos los métodos básicos para leer o escribir caracteres o bytes en el flujo a bajo nivel. En la siguiente tabla se muestran los métodos más importantes de cada objeto:
| InputStream | read(), reset(), available(), close() |
| OutputStream | write(int b), flush(), close() |
| Reader | read(), reset(), close() |
| Writer | write(int c), flush(), close() |
Aparte de estos métodos podemos encontrar variantes de los métodos de lectura y escritura, otros métodos, y además cada tipo específico de flujo contendrá sus propios métodos. Todas estas clases se encuentran en el paquete java.io. Para más detalles sobre ellas se puede consultar la especificación de la API de Java.
Al igual que en C, en Java también existen los conceptos de entrada, salida, y salida de error estándar. La entrada estándar normalmente se refiere a lo que el usuario escribe en la consola, aunque el sistema operativo puede hacer que se tome de otra fuente. De la misma forma la salida y la salida de error estándar lo que hacen normalmente es mostrar los mensajes y los errores del programa respectivamente en la consola, aunque el sistema operativo también podrá redirigirlas a otro destino.
En Java esta entrada, salida y salida de error estándar se tratan de la misma forma que cualquier otro flujo de datos, estando estos tres elementos encapsulados en tres objetos de flujo de datos que se encuentran como propiedades estáticas de la clase System:
| Tipo | Objeto | |
| Entrada estándar | InputStream | System.in |
| Salida estándar | PrintStream | System.out |
| Salida de error estándar | PrintStream | System.err |
Para la entrada estándar vemos que se utiliza un objeto InputStream básico, sin embargo para la salida se utilizan objetos PrintWriter que facilitan la impresión de texto ofreciendo a parte del método común de bajo nivel write(int b) para escribir bytes, dos métodos más: print(s) y println(s). Estas funciones nos permitirán escribir cualquier cadena, tipo básico, o bien cualquier objeto que defina el método toString() que devuelva una representación del objeto en forma de cadena. La única diferencia entre los dos métodos es que el segundo añade automáticamente un salto de línea al final del texto impreso, mientras que en el primero deberemos especificar explícitamente este salto.
Para escribir texto en la consola normalmente utilizaremos:
System.out.println("Hola mundo");
En el caso de la impresión de errores por la salida de error de estándar, deberemos utilizar:
System.err.println("Error: Se ha producido un error");
Además la clase System nos permite sustituir estos flujos por defecto por otros flujos, cambiando de esta forma la entrada, salida y salida de error estándar.
Podremos acceder a ficheros bien por caracteres, o bien de forma binaria (por bytes). Las clases que utilizaremos en cada caso son:
| Lectura | Escritura | |
| Caracteres | FileReader | FileWriter |
| Binarios | FileInputStream | FileOutputStream |
Para crear un lector o escritor de ficheros deberemos proporcionar al constructor el fichero del que queremos leer o en el que queramos escribir. Podremos proporcionar esta información bien como una cadena de texto con el nombre del fichero, o bien construyendo un objeto File representando al fichero al que queremos acceder. Este objeto nos permitirá obtener información adicional sobre el fichero, a parte de permitirnos realizar operaciones sobre el sistema de ficheros.
A continuación vemos un ejemplo simple de la copia de un fichero carácter a carácter:
public void copia_fichero()
{
int c;
try
{
FileReader in = new FileReader("fuente.txt");
FileWriter out = new FileWriter("destino.txt");
while( (c = in.read()) != -1)
{
out.write(c);
}
in.close();
out.close();
} catch(FileNotFoundException e1) {
System.err.println("Error: No se encuentra el fichero");
} catch(IOException e2) {
System.err.println("Error leyendo/escribiendo fichero");
}
}
En el ejemplo podemos ver que para el acceso a un fichero es necesario capturar dos excepciones, para el caso de que no exista el fichero al que queramos acceder y por si se produce un error en la E/S.
Para la escritura podemos utilizar el método anterior, aunque muchas veces nos resultará mucho más cómodo utilizar un objeto PrintWriter con el que podamos escribir directamente líneas de texto:
public void escribe_fichero()
{
FileWriter out = null;
PrintWriter p_out = null;
try
{
out = new FileWriter("result.txt");
p_out = new PrintWriter(out);
p_out.println("Este texto será escrito en el fichero de salida");
} catch(IOException e) {
System.err.println("Error al escribir en el fichero");
} finally {
p_out.close();
}
}
Observad también el uso del bloque finally, para cerrar el fichero tanto si se produce un error al escribir en él como si no.
La clase java.util.Properties permite manejar de forma muy sencilla lo que se conoce como ficheros de propiedades. Dichos ficheros permiten almacenar una serie de pares nombre=valor, de forma que tendría una apariencia como esta:
#Comentarios elemento1=valor1 elemento2=valor2 ... elementoN=valorN
Para leer un fichero de este tipo, basta con crear un objeto Properties, y llamar a su método load(), pasándole como parámetro el fichero que queremos leer, en forma de flujo de entrada (InputStream):
Properties p = new Properties();
p.load(new FileInputStream("datos.txt");
Una vez leído, podemos acceder a todos los elementos del fichero desde el objeto Properties cargado. Tenemos los métodos getProperty y setProperty para acceder a y modificar valores:
String valorElem1 = p.getProperty("elemento1");
p.setProperty("elemento2", "otrovalor");
También podemos obtener todos los nombres de elementos que hay, y recorrerlos, mediante el método propertyNames(), que nos devuelve una Enumeration para ir recorriendo:
Enumeration en = p.propertyNames();
while (en.hasMoreElements())
{
String nombre = (String)(en.nextElement());
String valor = p.getProperty(nombre);
}
Una vez hayamos leído o modificado lo que quisiéramos, podemos volver a guardar el fichero de propiedades, con el método store de Properties, al que se le pasa un flujo de salida (OutputStream) y una cabecera para el fichero:
p.store(new FileOutputStream("datos.txt"), "Fichero de propiedades");
Hemos visto cómo leer un fichero carácter a carácter, pero en el caso de ficheros con una gramática medianamente compleja, esta lectura a bajo nivel hará muy difícil el análisis de este fichero de entrada. Necesitaremos leer del fichero elementos de la gramática utilizada, los llamados tokens, como pueden ser palabras, número y otros símbolos.
La clase StreamTokenizer se encarga de partir la entrada en tokens y nos permitirá realizar la lectura del fichero directamente como una secuencia de tokens. Esta clase tiene una serie de constantes identificando los tipos de tokens que puede leer:
| StreamTokenizer.TT_WORD | Palabra |
| StreamTokenizer.TT_NUMBER | Número real o entero |
| StreamTokenizer.TT_EOL | Fin de línea |
| StreamTokenizer.TT_EOF | Fin de fichero |
| Carácter de comillas establecido | Cadena de texto encerrada entre comillas |
| Símbolos | Vendrán representados por el código del carácter ASCII del símbolo |
Dado que un StreamTokenizer se utiliza para analizar un fichero de texto, siempre habrá que crearlo a partir de un objeto Reader (o derivados).
StreamTokenizer st = new StreamTokenizer(reader);
El método nextToken() leerá el siguiente token que encuentre en el fichero y nos devolverá el tipo de token del que se trata. Según este tipo podremos consultar las propiedades sval o nval para ver qué cadena o número respectivamente se ha leído del fichero. Tanto cuando se lea un token de tipo TT_WORD como de tipo cadena de texto entre comillas el valor de este token estará almacenado en sval. En caso de la lectura sea un número, su valor se almacenará en nval que es de tipo double. Como los demás símbolos ya devuelven el código del símbolo como tipo de token no será necesario acceder a su valor por separado. Podremos consultar el tipo del último token leído en la propiedad ttype.
Un bucle de procesamiento básico será el siguiente:
while(st.nextToken() != StreamTokenizer.TT_EOF)
{
switch(st.ttype)
{
case StreamTokenizer.TT_WORD:
System.out.println("Leida cadena: " + st.sval);
break;
case StreamTokenizer.TT_NUMBER:
System.out.println("Leido numero: " + st.nval);
break;
}
}
Podemos distinguir tres tipos de caracteres:
| Ordinarios (ordinaryChars) | Caracteres que forman parte de los tokens. |
| De palabra (wordChars) | Una secuencia formada enteramente por este tipo de caracteres se considerará una palabra. |
| De espacio en blanco (whitespaceChars) | Estos caracteres no son interpretados como tokens, simplemente se utilizan para separar tokens. Normalmente estos caracteres son el espacio, tabulador, y salto de línea. |
Para establecer qué caracteres pertenecerán a cada uno de estos tipos utilizaremos los métodos ordinaryChars, wordChars y whitespaceChars del objeto StreamTokenizerrespectivamente. A cada uno de estos métodos le pasamos un rango de caracteres (según su código ASCII), que serán establecidos al tipo correspondiente al método que hayamos llamado. Por ejemplo, si queremos que una palabra sea una secuencia de cualquier carácter imprimible (con códigos ASCII desde 32 a 127) haremos lo siguiente:
st.wordChars(32,127);
Los caracteres pueden ser especificados tanto por su código ASCII numérico como especificando ese carácter entre comillas simples. Si ahora queremos hacer que las palabras sean separadas por el caracter ':' (dos puntos) hacemos la siguiente llamada:
st.whitespaceChars(':', ':');
De esta forma, si hemos hecho las llamadas anteriores el tokenizer leerá palabras formadas por cualquier carácter imprimible separadas por los dos puntos ':'. Al querer cambiar un único carácter, como siempre deberemos especificar un rango, deberemos especificar un rango formado por ese único carácter como inicial y final del rango. Si además quisieramos utilizar el guión '-' para separar palabras, no siendo caracteres consecutivos guión y dos puntos en la tabla ASCII, tendremos que hacer una tercera llamada:
st.whitespaceChars('-', '-');
Así tendremos tanto el guión como los dos puntos como separadores, y el resto de caracteres imprimibles serán caracteres de palabra. Podemos ver que el StreamTokenizer internamente implementa una tabla, en la que asocia a cada carácter uno de los tres tipos mencionados. Al llamar a cada uno de los tres métodos cambiará el tipo de todo el rango especificado al tipo correspondiente al método. Por ello es importante el orden en el que invoquemos este método. Si en el ejemplo en el que hemos hecho estas tres llamadas las hubiésemos hecho en orden inverso, al establecer todo el rango de caracteres imprimibles como wordChars hubiésemos sobrescrito el resultado de las otras dos llamadas y por lo tanto el guión y los dos puntos no se considerarían separadores.
Podremos personalizar el tokenizer indicando para cada carácter a que tipo pertenece. Además de con los tipos anteriores, podemos especificar el carácter que se utilice para encerrar las cadenas de texto (quoteChar), mediante el método quoteChar, y el carácter para los comentarios (commentChar), mediante commentChar. Esto nos permitirá definir comentarios de una línea que comiencen por un determinado carácter, como por ejemplo los comentarios estilo Pascal comenzados por el carácter almohadilla ('#'). Además tendremos otros métodos para activar comentarios tipo C como los comentarios barra-barra (//)y barra-estrella (/* */).
Hemos visto como leer y escribir ficheros, pero cuando ejecutamos una aplicación contenida en un fichero JAR, puede que necesitemos leer recursos contenidos dentro de este JAR.
Para acceder a estos recursos deberemos abrir un flujo de entrada que se encargue de leer su contenido. Para ello utilizaremos el método getResourceAsStream de la clase Class:
InputStream in = getClass().getResourceAsStream("/datos.txt");
De esta forma podremos utilizar el flujo de entrada obtenido para leer el contenido del fichero que hayamos indicado. Este fichero deberá estar contenido en el JAR de la aplicación.
Especificamos el carácter '/' delante del nombre del recurso para referenciarlo de forma relativa al directorio raíz del JAR. Si no lo especificásemos de esta forma se buscaría de forma relativa al directorio correspondiente al paquete de la clase actual.
Si queremos guardar datos en un fichero binario deberemos codificar estos datos en forma de array de bytes. Los flujos de procesamiento DataInputStream y DataOutputStream nos permitirán codificar y descodificar respectivamente los tipos de datos simples en forma de array de bytes para ser enviados a través de un flujo de datos.
Por ejemplo, podemos codificar datos en un array en memoria (ByteArrayOutputStream) de la siguiente forma:
String nombre = "Jose"; String edad = 25; ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream(); DataOutputStream dos = new DataOutputStream(baos); dos.writeUTF(nombre); dos.writeInt(edad); dos.close(); baos.close(); byte [] datos = baos.toByteArray();
Podremos descodificar este array de bytes realizando el procedimiento inverso, con un flujo que lea un array de bytes de memoria (ByteArrayInputStream):
ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(datos); DataInputStream dis = new DataInputStream(bais); String nombre = dis.readUTF(); int edad = dis.readInt();
Si en lugar de almacenar estos datos codificados en una array en memoria queremos guardarlos codificados en un fichero, haremos lo mismo simplemente sustituyendo el flujo canal de datos ByteArrayOutputStream por un FileOutputStream. De esta forma podremos utilizar cualquier canal de datos para enviar estos datos codificados a través de él.
Si queremos enviar un objeto complejo a través de un flujo de datos, deberemos convertirlo en una serie de bytes. Esto es lo que se conoce como serialización de objetos, que nos permitirá leer y escribir objetos.
Para leer o escribir objetos podemos utilizar los objetos ObjectInputStream y ObjectOutputStream que incorporan los métodos readObject() y writeObject(Object obj) respectivamente. Los objetos que escribamos en dicho flujo deben tener la capacidad de ser serializables.
Serán serializables aquellos objetos que implementan la interfaz Serializable. Cuando queramos hacer que una clase definida por nosotros sea serializable deberemos implementar dicho interfaz, que no define ninguna función, sólo se utiliza para identificar las clases que son serializables. Para que nuestra clase pueda ser serializable, todas sus propiedades deberán ser de tipos de datos básicos o bien objetos que también sean serializables.