Java: la libreria delle classi

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1 Java: la libreria delle classi Input/Output in Java il package java.io object serialization La programmazione di rete i package java.net e java.rmi 149 Approccio generale La libreria delle classi Java è di una vastità non indifferente Approccio adottato in questo corso: descrizione delle classi fondamentali e delle funzionalità più importanti Per una descrizione più puntuale si consiglia l uso della guida ipertestuale alla libreria di classi 150

2 Input/Output in Java Il package java.io include classi, interfaccie ed eccezioni per la gestione dell I/O Distinguiamo tra due classi di funzionalità: funzionalità per accedere ad informazioni relative ai file ed alle directory Esempio: dimensione dei file, elenco dei file contenuti in una directory,... funzionalità per leggere e scrivere dati 151 Classi per l accesso alle informazioni relative al file system La classe fondamentale per accedere alle informazioni relative ai file ed alle directory è la classe File E fondamentale tenere presenti i problemi di portabilità del codice: path Unix: /bin:/usr/bin:/usr/local/bin Windows: c:\bin;c:\java\bin percorso di un file Unix: /usr/java/bin/javac Windows: c:\java\bin 152

3 La classe File: costanti public static final String separator il separatore di file (stringa) public static final char separatorchar il separatore di file (carattere) public static final String pathseparator il separatore di path (stringa) public static final char pathseparatorchar il separatore di path (carattere) 153 La classe File: esempio 1 import java.io.*; public class Prova { public static void main(string[] arg) { System.out.println(File.separator+" - "+ File.separatorChar+" - "+ File.pathSeparator+" - "+ File.pathSeparatorChar); Output (su Windows): \ - \ - ; - ; 154

4 La classe File: costruttori public File(String path) public File(String path, String name) public File(File dir, String name) 155 La classe File: metodi principali public String getname() public String getpath() public String getparent() può ritornare null se non esiste il parent public boolean exists() public boolean canread() public boolean canwrite() public boolean isfile() public boolean isdirectory() public long lastmodified() public long length() public boolean mkdir() public boolean mkdirs() public boolean renameto(file dest) public String[] list() public String[] list(filenamefilter f) public boolean delete() 156

5 Lettura e scrittura di dati Distinguiamo tra classi per l accesso sequenziale ai dati di utilizzo generale, non limitate ai file classi per l accesso diretto (random) a dati contenuti su file 157 Classi per la lettura e la scrittura sequenziale di dati Il meccanismo di lettura e scrittura sequenziale dei dati è basato sul concetto di stream Uno stream è un oggetto sul quale è possibile leggere e scrivere dati sequenzialmente Il package java.io include numerose classi per la gestione di stream 158

6 Lettura sequenziale di byte Object (from java.lang) File InputStream FileDescriptor ObjectInputStream FileInputStream PipedInputStream ObjectStreamClass SequenceInputStream ByteArrayInputStream FilterInputStream StringBufferInputStream DataInputStream BufferedInputStream LineNumberInputStream PushBackInputStream 159 La classe InputStream Classe astratta che racchiude tutti i metodi per la lettura da uno stream di byte Metodi principali: public void close() public int available() public long skip(long n) public abstract int read() bloccante; ritorna -1 se si è raggiunta la fine dello stream public int read(byte b[]) bloccante; ritorna -1 se si è raggiunta la fine dello stream public int read(byte b[], int off, int len) bloccante; ritorna -1 se si è raggiunta la fine dello stream 160

7 La classe FileInputStream Usata per l accesso sequenziale a file di byte Ridefinisce i metodi della classe InputStream fornendone una implementazione per i file Costruttori: public FileInputStream(String name) public FileInputStream(File f) public FileInputStream(FileDescriptor fd) Principali metodi aggiunti public final FileDescriptor getfd() 161 La classe FileInputStream: un esempio import java.io.*; public class ProvaFile { public static void main(string[] args) { if(args.length!=1) {System.err.println("Usage: ProvaFile <nome file>");system.exit(-1); File f=new File(args[0]); FileInputStream fis=null; byte[] b; int byteread; if(!f.exists()) System.err.println("Error: file "+args[0]+ " does not exists"); else if(!f.canread()) System.err.println("Error: cannot read from file "+args[0]); else { b=new byte[(int)f.length()]; try{ fis=new FileInputStream(f); byteread=fis.read(b); System.out.println("Bytes read: "+byteread); catch(exception ex) {ex.printstacktrace(); finally {try{fis.close();catch(exception e){e.printstacktrace(); 162

8 La classe FilterInputStream Si tratta della sopraclasse di tutte le classi che forniscono funzionalità di filtro di vario tipo Si appoggia ad un InputStream esistente (passato al momento della costruzione) Fornisce tutti i metodi della classe InputStream 163 La classe BufferedInputStream Sfrutta un buffer interno per ottimizzare la lettura Fornisce prestazioni decisamente superiori alla classica InputStream 164

9 La classe DataInputStream Fornisce metodi per leggere i diversi tipi base del linguaggio Java da un InputStream esistente (passato al momento della costruzione) Sfrutta lo standard UniCode per leggere i dati in maniera indipendente dalla piattaforma Principali metodi aggiunti: readboolean, readbyte, readinteger, readshort, readlong, readfloat, readdouble, readchar, readunsignedbyte, readunsignedshort 165 Gli altri input stream ByteArrayInputStream permette di creare un InputStream a partire da un array di byte (usato come sorgente di informazioni) PipedInputStream usato per leggere da una pipe SequenceInputStream usato per leggere da una sequenza di InputStream come se fossero uno solo PushbackInputStream permette di rimandare indietro uno o più byte letti LineNumberInputStream e StringBufferInputStream l uso di queste classi è stato superato nella versione 1.1 di Java dall introduzione delle classi Reader 166

10 Output sequenziale Object (from java.lang) OutputStream ObjectOutputStream PipedOutputStream ByteArrayOutputStream FilterOutputStream FileOutputStream DataOutputStream BufferedOutputStream PrintStream 167 La classe OutputStream Classe astratta che racchiude tutti i metodi per la scrittura da uno stream di byte Metodi principali: public void close() public void flush() public abstract void write(byte b) public void write(byte b[]) public void write(byte b[], int off, int len) 168

11 La classe FileOutputStream Usata per la scrittura di file sequenziali di byte Ridefinisce i metodi della classe OutputStream fornendone una implementazione per i file Costruttori: public FileOutputStream(String name) public FileOutputStream(String name, boolean app) public FileOutputStream(File f) public FileOutputStream(FileDescriptor fd) Principali metodi aggiunti public final FileDescriptor getfd() 169 La classe FileOutputStream: esercizio Si scriva un programma Java che svolge le stesse funzioni del comando copy di dos 170

12 La classe FilterOutputStream Si tratta della sopraclasse di tutte le classi che forniscono funzionalità di filtro di vario tipo Si appoggia ad un OutputStream esistente (passato al momento della costruzione) Fornisce tutti i metodi della classe OutputStream 171 La classe BufferedOutputStream Sfrutta un buffer interno per ottimizzare la scrittura di dati Fornisce prestazioni decisamente superiori alla classica OutputStream 172

13 Le classi buffered: esercizio Si riscriva l esercizio precedente (copy) sfruttando le classi buffered per ottimizzare le prestazioni 173 La classe DataOutputStream Fornisce metodi per scrivere i diversi tipi base del linguaggio Java da un OutputStream esistente (passato al momento della costruzione) Sfrutta lo standard UniCode per scrivere i dati in maniera indipendente dalla piattaforma Principali metodi aggiunti: writeboolean, writebyte, writeinteger, writeshort, writelong, writefloat, writedouble, writechar, writeunsignedbyte, writeunsignedshort 174

14 Gli altri output stream ByteArrayOutputStream permette di creare un OutputStream a partire da un array di byte (usato come sorgente di informazioni) PipedOutputStream usato per scrivere su una pipe PrintStream l uso di questa classe è stato superato nella versione 1.1 di Java dall introduzione delle classi Writer 175 Lettura e scrittura sequenziale di testo Le classi Reader e Writer inglobano le funzionalità per leggere stream sequenziali di caratteri 176

15 Reader Object (from java.lang) Reader PipedReader StringReader CharArrayReader BufferedReader FilterReader InputStreamReader LineNumberReader PushbackReader FileReader 177 La classe Reader Classe astratta che racchiude tutti i metodi per la lettura da uno stream di caratteri Metodi principali: public void close() public long skip(long n) public abstract int read() bloccante; ritorna -1 se si è raggiunta la fine dello stream public int read(char c[]) bloccante; ritorna -1 se si è raggiunta la fine dello stream public int read(char c[], int off, int len) bloccante; ritorna -1 se si è raggiunta la fine dello stream 178

16 La classe InputStreamReader Costituisce il ponte tra gli stream di byte e quelli di caratteri Effettua la conversione da byte a caratteri in maniera dipendente dal particolare encoding adottato Costruttori: public InputStreamReader(InputStream is) public InputStreamReader(InputStream is, String encoding) 179 La classe FileReader Usata per l accesso sequenziale a file di caratteri Ridefinisce i metodi della classe InputStreamReader fornendone una implementazione specifica per i file di caratteri Costruttori: public FileReader(String name) public FileReader(File f) public FileReader(FileDescriptor fd) 180

17 La classe FileReader: un esempio import java.io.*; public class ProvaFile { public static void main(string[] args) { if(args.length!=1) {System.err.println("Usage: ProvaFile <nome file>");system.exit(-1); File f=new File(args[0]); FileReader fr=null; char[] c; int charread; if(!f.exists()) System.err.println("Error: file "+args[0]+ " does not exists"); else if(!f.canread()) System.err.println("Error: cannot read from file "+args[0]); else { c=new char[(int)f.length()]; try{ fr=new FileReader(f); charread=fr.read(c); System.out.println(new String(c)); catch(exception ex) {ex.printstacktrace(); finally {try{fr.close();catch(exception e){e.printstacktrace(); 181 La classe FilterReader Si tratta della sopraclasse di tutte le classi che forniscono funzionalità di filtro su stream di caratteri Si appoggia ad un Reader esistente (passato al momento della costruzione) Fornisce tutti i metodi della classe Reader 182

18 La classe BufferedReader Sfrutta un buffer interno per ottimizzare la lettura Si appoggia ad un Reader esistente (passato al momento della costruzione) Fornisce prestazioni decisamente superiori alla classica Reader Metodi aggiunti public String readline() 183 Gli altri Reader CharArrayReader un reader a partire da un array di caratteri StringReader un reader a partire da una stringa PushbackReader permette di rimandare indietro uno o più caratteri letti LineNumberReader public void setlinenumber(int ln) 184

19 Writer Object (from java.lang) Writer PipedWriter StringWriter CharArrayWriter BufferedWriter FilterWriter OutputStreamWriter PrintWriter FileWriter 185 La classe Writer Classe astratta che racchiude tutti i metodi per la scrittura da uno stream di caratteri Metodi principali: public void close() public void flush() public abstract void write(int) public void write(char c[]) public int write(char c[], int off, int len) public void write(string s) public int write(string s, int off, int len) 186

20 La classe OutputStreamWriter Costituisce il ponte tra gli stream di byte e quelli di caratteri Effettua la conversione da byte a caratteri in maniera dipendente dal particolare encoding adottato Costruttori: public OutputStreamWriter(OutputStream is) public OutputStreamWriter(OutputStream is, String encoding) 187 La classe FileWriter Usata per la scrittura sequenziale di file di caratteri Ridefinisce i metodi della classe OutputStreamWriter fornendone una implementazione specifica per i file di caratteri Costruttori: public FileWriter(String name) public FileWriter(File f) public FileWriter(FileDescriptor fd) 188

21 La classe FilterWriter Si tratta della sopraclasse di tutte le classi che forniscono funzionalità di filtro su stream di caratteri Si appoggia ad un Writer esistente (passato al momento della costruzione) Fornisce tutti i metodi della classe Writer 189 La classe BufferedWriter Sfrutta un buffer interno per ottimizzare la scrittura Si appoggia ad un Writer esistente (passato al momento della costruzione) Fornisce prestazioni decisamente superiori alla classica Writer Metodi aggiunti public void newline() 190

22 Reader e writer: esercizio Si scriva un programma che copia un file di testo sostituendo i termini incontrati come specificato su linea di comando Si scriva un programma che legge un file di testo e stampa a video solo le linee contenenti una certa stringa passata come parametro (grep) 191 Gli altri Writer CharArrayWriter un writer a partire da un array di caratteri StringWriter un writer a partire da una stringa PrintWriter permette la stampa di tutti i tipi base di Java come stringhe fornisce metodi analoghi a quelli dell oggetto System.out 192

23 I file ad accesso diretto (random) Gestiti attraverso i servizi della classe RandomAccessFile fornisce metodi per leggere e scrivere dati funzionalità per l accesso diretto: public long getfilepointer() public native void seek(long pos) 193 Altre classi del package java.io La classe StreamTokenizer fornisce funzionalità avanzate per estrarre token da uno stream di caratteri E possibile decidere liberamente i separatori da adottare 194

24 Object serialization Meccanismo che permette la lettura e scrittura di qualsiasi oggetto Java su uno stream Realizza una deep copy a partire da un oggetto vengono copiati sullo stream tutti gli oggetti ad esso collegati (direttamente o indirettamente) Gli oggetti devono implementare l interfaccia Serializable Vengono letti e scritti tutti gli attributi non static e non transient Sfrutta le classi ObjectInputStream e ObjectOutputStream Permette una semplice implementazione di oggetti persistenti 195 La programmazione di rete Consente la comunicazione tra applicazioni Java che risiedono su macchine diverse Si possono sfruttare i socket (TCP o UDP) o la più avanzata libreria RMI 196

25 Socket TCP Le classi per la gestione dei socket (TCP o UDP) sono parte del package java.net Schema logico di funzionamento di una applicazione client/server basata su socket TCP Una applicazione server rimane in attesa su una porta logica Una applicazione client apre una connessione verso la macchina sulla quale gira il server specificando la porta Il server riceve la connessione e apre una canale di comunicazione In genere i server sono applicazioni multithreaded un thread per ogni connessione aperta più un server in attesa di nuove connessioni 197 La classe ServerSocket Usata per realizzare server che attendono connessioni TCP Costruttore principale: public ServerSocket(int port) Metodi principali: public synchronized void setsotimeout(int timeout) permette di scegliere un timeout per la accept (in millisecondi) public synchronized int getsotimeout() public Socket accept() bloccante se timeout=0 public InetAddress getinetaddress() public int getlocalport() public void close() 198

26 La classe Socket Costruttori principali: public Socket(String host, int port) public Socket(InetAddress host, int port) Metodi principali: public InetAddress getinetaddress() public InetAddress getlocaladdress() public int getport() public int getlocalport() public InputStream getinputstream() public OutputStream getoutputstream() public void close() public synchronized void setsotimeout(int timeout) permette di scegliere un timeout per la lettura dei byte dall InputStream associato (in millisecondi) public synchronized int getsotimeout() 199 I socket TCP: un esempio import java.net.*; import java.io.*; public class ProvaServerTCP { public static void main(string[] args) { ServerSocket serversocket = null; try { serversocket = new ServerSocket(4444); catch (IOException e) { System.out.println("Could not listen on port: " ", "+e);system.exit(-1); Socket socket = null; while(true) { try { socket = serversocket.accept(); new ServerThread(socket).start(); catch (IOException e) { System.out.println("Accept failed: " ", " + e); System.exit(1); class ServerThread extends Thread { Socket socket; public ServerThread(Socket s) { socket=s; public void run() { try { BufferedReader br=new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()) ); String inputline; while ((inputline=br.readline())!=null){ System.out.println(inputLine); if (inputline.equals("bye.")) break; br.close(); socket.close(); catch (IOException ex) {e.printstacktrace(); 200

27 I socket TCP: esercizio Scrivere un programma Java che si colleghi al server precedentemente descritto ed invii una serie di stringhe prima di terminare con la stringa Bye. 201 I socket UDP Il protocollo UDP costituisce una alternativa al protocollo TCP E caratterizzato dall essere un protocollo unreliable e connectionless Fornisce però prestazioni superiori Connessioni UDP si realizzano in Java sfruttando i servizi delle classi DatagramPacket e DatagramSocket 202

28 Le altre classi del package java.net Il package java.net fornisce altre classi per: usare gli URL sfruttare il protocollo HTTP sfruttare i servizi forniti dal multicast IP 203 Remote Method Invocation Attraverso i servizi RMI è possibile invocare metodi su un oggetto remoto Un oggetto remoto è ogni oggetto che implementi una interfaccia che estende l interfaccia java.rmi.remote Gli oggetti remoti si comportano come gli oggetti tradizionali è possibile passare riferimenti ad oggetti remoti nelle chiamate a metodo La differenza principale riguarda il passaggio di parametri non remoti a metodi di oggetti remoti il passaggio è fatto per copia (i parametri devono essere serializable) Lo stesso vale per i valori di ritorno restituiti da metodi di oggetti remoti 204

29 Implementazione di una applicazione client/server basata su RMI: server Si crea una interfaccia che descriva i servizi forniti dal server (che estenda java.rmi.remote) tutti i metodi devono dichiarare di sollevare l eccezione java.rmi.remoteexception Si implementa il server come sottoclasse di java.rmi.server.unicastremoteobject come classe generica che reimplementi i metodi equals, hashcode e tostring in maniera da mantenere la semantica corretta in tal caso il server deve essere esplicitamente esportato per essere visibile ai client (metodo java.rmi.server.unicastremoteobject.exportobject) il server può essere registrato sul rmiregistry attraverso un nome simbolico il server dovrebbe impostare come security manager un RMISecurityManager Si compila il server Si creano le classi stub e skeleton attraverso il compilatore rmic Si lancia il server 205 Implementazione di una applicazione client/server basata su RMI: client Si implementa il client Il client ottiene un riferimento all oggetto remoto passato da altri oggetti ottenuto accedendo all rmiregistry Il client può invocare tutti i metodi elencati nell interfaccia remota implementata dal server Non occorre un particolare processo di compilazione per il client 206

30 Implementazione di una applicazione client/server basata su RMI: rmiregistry Il rmiregistry fornisce un servizio di directory per RMI Un server RMI si può registrare su un rmiregistry attraverso un nome simbolico Un client RMI può: ottenere un riferimento ad un server RMI indicando il nome simbolico chiedere la lista dei server disponibili Tali servizi sono realizzati attraverso le classi: java.rmi.naming java.rmi.registry.locateregistry java.rmi.registry.registry e l eseguibile rmiregistry 207 Esempio RMI: l interfaccia del server import java.rmi.*; public interface ProvaRMIServer extends Remote { public void print(string s) throws RemoteException; 208

31 Esempio RMI: l implementazione del server import java.rmi.*; import java.rmi.server.unicastremoteobject; public class ProvaRMIServerImpl extends UnicastRemoteObject implements ProvaRMIServer { public static void main(string[] args) { try { System.setSecurityManager(new RMISecurityManager()); ProvaRMIServerImpl server = new ProvaRMIServerImpl(); Naming.rebind("polimi/ProvaRMIServer", server); System.out.println("Server bound"); catch (Exception e) { e.printstacktrace(); public ProvaRMIServerImpl() throws RemoteException { public void print(string s) throws RemoteException { System.out.println(s); 209 Esempio RMI: il client import java.rmi.*; public class ProvaRMIClient { public static void main(string[] args) { try { System.out.println("Looking up server..."); ProvaRMIServer server = (ProvaRMIServer) Naming.lookup("rmi://"+args[0]+"ProvaRMIServer"); System.out.println("Server bound..."); server.print("prima prova"); server.print("seconda prova"); catch (Exception e) { e.printstacktrace(); 210

32 Esempio RMI: la compilazione javac ProvaRMIServerImpl compila il server java ProvaRMIClient compila il client rmic ProvaRMIServerImpl crea le classi ProvaRMIServer_Skel e ProvaRMIServer_Stub rmiregistry lancia il registry java ProvaRMIServerImpl lancia il server java ProvaRMIClient localhost lancia il client dicendo di collegarsi a localhost 211 Il deployment Le classi stub devono essere accessibili al client (attraverso un opportuno class loader) Il caso delle applet le classi stub devono essere inserite nella stessa directory della classe dell applet (sul server http) il classloader usato è AppletClassLoader il server RMI deve girare sullo stesso host su cui gira il server http dal quale viene scaricata l applet 212