Поток ввода вывода android

Потоки

Потоки позволяют выполнять несколько задач одновременно, не мешая друг другу, что даёт возможность эффективно использовать системные ресурсы. Потоки используются в тех случаях, когда одно долгоиграющее действие не должно мешать другим действиям. Например, у нас есть музыкальный проигрыватель с кнопками воспроизведения и паузы. Если вы нажимаете кнопку воспроизведения и у вас запускается музыкальный файл в отдельном потоке, то вы не можете нажать на кнопку паузы, пока файл не воспроизведётся полностью. С помощью потоков вы можете обойти данное ограничение.

Использование фоновых потоков

Чтобы быть уверенным, что ваше приложение не теряет отзывчивости, хорошим решением станет перемещение всех медленных, трудоёмких операций из главного потока приложения в дочерний.

Применение фоновых потоков — необходимое условие, если вы хотите избежать появления диалогового окна для принудительного закрытия приложения. Когда активность в Android на протяжении 5 секунд не отвечает на события пользовательского ввода (например, нажатие кнопки) или приёмник широковещательных намерений не завершает работу обработчика onReceive() в течение 10 секунд, считается, что приложение зависло. Подобные ситуации следует избегать любой ценой. Используйте фоновые потоки для всех трудоёмких операций, включая работу с файлами, сетевые запросы, транзакции в базах данных и сложные вычисления.

Android предоставляет несколько механизмов перемещения функциональности в фоновый режим.

• Activity.runOnUiThread(Runnable)
• View.post(Runnable)
• View.postDelayed(Runnable, long)
• Handlers
• AsyncTask

Класс AsyncTask позволяет определить операции, которые будут выполняться в фоне, вы также будете иметь доступ к обработчику событий, что позволит отслеживать прогресс выполнения задач и выводить результаты в контексте главного графического потока. Подробнее об этом классе в отдельной статье.

Хотя использование AsyncTask — хорошее решение, случается, что для работы в фоновом режиме приходится создавать собственные потоки и управлять ими.

В Java есть стандартный класс Thread, который вы можете использовать следующим образом:

Данный способ подходит только для операций, связанных с временем. Но вы не сможете обновлять графический интерфейс программы.

Если вам нужно обновлять интерфейс программы, то нужно использовать AsyncTask, о котором говорилось выше, или вы можете реализовать ваш собственный класс, наследованный от Thread, используя объект Handler из пакета android.os для синхронизации с потоком GUI перед обновлением пользовательского интерфейса.

Вы можете создавать дочерние потоки и управлять ими с помощью класса Handler, а также классов, доступных в пространстве имён java.lang.Thread. Ниже показан простой каркас для переноса операций в дочерний поток.

Плохое приложение

Напишем «плохое» приложение, неправильно использующее основной поток. Однажды мы писали программу для подсчёта ворон. На этот раз будем считать чёрных котов, которые перебегают нам дорогу. Зачем они это делают — молчит наука. Может быть собранная статистика поможет разгадать тайну. Добавим на экран активности кнопки и текстовую метку. Код для щелчка кнопки.

Для имитации тяжёлой работы программа делает паузу на двадцать секунд, а потом выводит текст с подсчётом котов. Если нажать на кнопку один раз и подождать двадцать секунд, то программа отработает как положено. Но представьте себе, что вы нажали на кнопку один раз. Программа запустила паузу. Вы, не дожидаясь окончания паузы, снова нажали на кнопку. Программа должна выполнить вашу команду, но предыдущая команда ещё не отработала и наступает конфликт. Попробуйте нажать на кнопку несколько раз с небольшими перерывами. В какой-то момент приложение зависнет и выведет системное диалоговое окно:

В реальных приложениях такое окно может разозлить пользователя и он поставит низкую оценку вашему приложению.

В данном случае ошибку вызывает не сам вывод текста в текстовой метке, который, к слову, тоже выполняется в основном потоке, а сам щелчок кнопки. Если вы закомментируете последние две строчки кода, связанные с TextView, то ошибка сохранится.

Вам необходимо перенести трудоёмкую задачу в отдельный поток. Для этого создаётся экземпляр класса Runnable, у которого есть метод run(). Далее создаётся объект Thread, в конструкторе у которого указывается созданный Runnable. После этого можно запускать новый поток с помощью метода start(). Перепишем пример.

Весь код мы перенесли в метод run(). Теперь вы можете безостановочно щёлкать по кнопке. На этот раз приложение сохранит свою работоспособность. Чтобы в этом убедиться, в код добавлено протоколирование логов Log.i(). При каждом нажатии создаётся новый поток, в котором выполняется код. Потоки друг другу не мешают и дожидаются своей очереди, когда система позволит им отработать.

Основной поток также называют UI-потоком. Имено в главном потоке можно обновить текст у текстовой метки. В создаваемых нами потоках это делать нельзя. Если вы уберёте комментарии с последнего примера и запустите проект, то получите сообщение об ошибке.

Нужен некий посредник между создаваемыми потоками и основным UI-потоком. В роли такого посредника служит класс Handler (полное название класса android.os.Handler, не перепутайте). Вам нужно создать экземпляр класса и указать код, который нужно выполнить.

После строчки кода с Log.i() добавьте вызов метода посредника.

Поток вызывает посредника, который в свою очередь обновляет интерфейс. В нашем случае посредник посылает пустое сообщение от потока.

Но бывает так, что от потока требуется получить информацию для обработки. Ниже упрощённый пример.

Запуск потока

Предположим, мы разрабатываем собственный проигрыватель. У нас есть кнопка Play, которая вызывает метод play() для воспроизведения музыки:

Теперь запустим метод в другом потоке. Сначала создаётся новый поток. Далее описывается объект Runnable в конструкторе потока. А внутри созданного потока вызываем наш метод play(). И, наконец, запускаем поток.

Усыпить поток

Иногда требуется временно приостановить поток («усыпить»):

Приоритет потоков

Для установки приоритета процесса используется метод setPriority(), который вызывается до запуска потока. Значение приоритета может варьироваться от Thread.MIN_PRIORITY (1) до Thread.MAX_PRIORITY (10):

Отмена выполнения потока

У потока есть метод stop(), но использовать его не рекомендуется, поскольку он оставляет приложение в неопределённом состоянии. Обычно используют такой подход:

Существует и другой способ, когда все запускаемые потоки объявляются демонами. В этом случае все запущенные потоки будут автоматически завершены при завершении основного потока приложения:

Источник

Система ввода/вывода

Java имеет в своём составе множество классов, связанных с вводом/выводом данных. Рассмотрим некоторые из них.

Класс File

В отличие от большинства классов ввода/вывода, класс File работает не с потоками, а непосредственно с файлами. Данный класс позволяет получить информацию о файле: права доступа, время и дата создания, путь к каталогу. А также осуществлять навигацию по иерархиям подкаталогов.

Подробнее о классе java.io.File

Поток

При работе с данными ввода/вывода вам будет часто попадаться термин Поток (Stream). Поток — это абстрактное значение источника или приёмника данных, которые способны обрабатывать информацию. Вы в реальности не видите, как действительно идёт обработка данных в устройствах ввода/вывода, так как это сложно и вам это не нужно. Это как с телевизором — вы не знаете, как сигнал из кабеля превращается в картинку на экране, но вполне можете переключаться между каналами через пульт.

Есть два типа потоков: байтовые и символьные. В некоторых ситуациях символьные потоки более эффективны, чем байтовые.

За ввод и вывод отвечают разные классы Java. Классы, производные от базовых классов InputStream или Reader, имеют методы с именами read() для чтения отдельных байтов или массива байтов (отвечают за ввод данных). Классы, производные от классов OutputStream или Write, имеют методы с именами write() для записи одиночных байтов или массива байтов (отвечают за вывод данных).

Подробнее о классе InputStream

Класс OutputStream

Класс OutputStream — это абстрактный класс, определяющий потоковый байтовый вывод.

В этой категории находятся классы, определяющие, куда направляются ваши данные: в массив байтов (но не напрямую в String; предполагается что вы сможете создать их из массива байтов), в файл или канал.

BufferedOutputStream Буферизированный выходной поток ByteArrayOutputStream Создает буфер в памяти. Все данные, посылаемые в этот поток, размещаются в созданном буфере DataOutputStream Выходной поток, включающий методы для записи стандартных типов данных Java FileOutputStream Отправка данных в файл на диске. Реализация класса OutputStream ObjectOutputStream Выходной поток для объектов PipedOutputStream Реализует понятие выходного канала. FilterOutputStream Абстрактный класс, предоставляющий интерфейс для классов-надстроек, которые добавляют к существующим потокам полезные свойства.

• int close() — закрывает выходной поток. Следующие попытки записи передадут исключение IOException
• void flush() — финализирует выходное состояние, очищая все буферы вывода
• abstract void write (int oneByte) — записывает единственный байт в выходной поток
• void write (byte[] buffer) — записывает полный массив байтов в выходной поток
• void write (byte[] buffer, int offset, int count) — записывает диапазон из count байт из массива, начиная с смещения offset

BufferedOutputStream

Класс BufferedOutputStream не сильно отличается от класса OutputStream, за исключением дополнительного метода flush(), используемого для обеспечения записи данных в буферизируемый поток. Буферы вывода нужно для повышения производительности.

ByteArrayOutputStream

Класс ByteArrayOutputStream использует байтовый массив в выходном потоке. Метод close() можно не вызывать.

DataOutputStream

Класс DataOutputStream позволяет писать элементарные данные в поток через интерфейс DataOutput, который определяет методы, преобразующие элементарные значения в форму последовательности байтов. Такие потоки облегчают сохранение в файле двоичных данных.

Класс DataOutputStream расширяет класс FilterOutputStream, который в свою очередь, расширяет класс OutputStream.

Методы интерфейса DataOutput:

• writeDouble(double value)
• writeBoolean(boolean value)
• writeInt(int value)

FileOutputStream

Класс FileOutputStream создаёт объект класса OutputStream, который можно использовать для записи байтов в файл. Создание нового объекта не зависит от того, существует ли заданный файл, так как он создаёт его перед открытием. В случае попытки открытия файла, доступного только для чтения, будет передано исключение.

Классы символьных потоков

Символьные потоки имеют два основных абстрактных класса Reader и Writer, управляющие потоками символов Unicode.

Reader

Методы класса Reader:

• abstract void close() — закрывает входной поток. Последующие попытки чтения передадут исключение IOException
• void mark(int readLimit) — помещает метку в текущую позицию во входном потоке
• boolean markSupported() — возвращает true, если поток поддерживает методы mark() и reset()
• int read() — возвращает целочисленное представление следующего доступного символа вызывающего входного потока. При достижении конца файла возвращает значение -1. Есть и другие перегруженные версии метода
• boolean ready() — возвращает значение true, если следующий запрос не будет ожидать.
• void reset() — сбрасывает указатель ввода в ранее установленную позицию метки
• logn skip(long charCount) — пропускает указанное число символов ввода, возвращая количество действительно пропущенных символов

BufferedReader Буферизированный входной символьный поток CharArrayReader Входной поток, который читает из символьного массива FileReader Входной поток, читающий файл FilterReader Фильтрующий читатель InputStreamReader Входной поток, транслирующий байты в символы LineNumberReader Входной поток, подсчитывающий строки PipedReader Входной канал PushbackReader Входной поток, позволяющий возвращать символы обратно в поток Reader Абстрактный класс, описывающий символьный ввод StringReader Входной поток, читающий из строки

Класс BufferedReader

Класс BufferedReader увеличивает производительность за счёт буферизации ввода.

Класс CharArrayReader

Класс CharArrayReader использует символьный массив в качестве источника.

Класс FileReader

Класс FileReader, производный от класса Reader, можно использовать для чтения содержимого файла. В конструкторе класса нужно указать либо путь к файлу, либо объект типа File.

Writer

Класс Writer — абстрактный класс, определяющий символьный потоковый вывод. В случае ошибок все методы класса передают исключение IOException.

• Writer append(char c) — добавляет символ в конец вызывающего выходного потока. Возвращает ссылку на вызывающий поток
• Writer append(CharSequence csq) — добавляет символы в конец вызывающего выходного потока. Возвращает ссылку на вызывающий поток
• Writer append(CharSequence csq, int start, int end) — добавляет диапазон символов в конец вызывающего выходного потока. Возвращает ссылку на вызывающий поток
• abstract void close() — закрывает вызывающий поток
• abstract void flush() — финализирует выходное состояние так, что все буферы очищаются
• void write(int oneChar) — записывает единственный символ в вызывающий выходной поток. Есть и другие перегруженные версии метода

BufferedWriter Буферизированный выходной символьный поток CharArrayWriter Выходной поток, который пишет в символьный массив FileWriter Выходной поток, пишущий в файл FilterWriter Фильтрующий писатель OutputStreamWriter Выходной поток, транслирующий байты в символы PipedWriter Выходной канал PrintWriter Выходной поток, включающий методы print() и println() StringWriter Выходной поток, пишущий в строку Writer Абстрактный класс, описывающий символьный вывод

Класс BufferedWriter

Класс BufferedWriter — это класс, производный от класса Writer,который буферизует вывод. С его помощью можно повысить производительность за счёт снижения количества операций физической записи в выходное устройство.

Класс CharArrayWriter

Класс CharArrayWriter использует массив для выходного потока.

Класс FileWriter

Класс FileWriter создаёт объект класса, производного от класса Writer, который вы можете применять для записи файла. Есть конструкторы, которые позволяют добавить вывод в конец файла. Создание объекта не зависит от наличия файла, он будет создан в случае необходимости. Если файл существует и он доступен только для чтения, то передаётся исключение IOException.

Чтение и запись файлов

Существует множество классов и методов для чтения и записи файлов. Наиболее распространённые из них — классы FileInputStream и FileOutputStream, которые создают байтовые потоки, связанные с файлами. Чтобы открыть файл, нужно создать объект одного из этих файлов, указав имя файла в качестве аргумента конструктора.

В filename нужно указать имя файла, который вы хотите открыть. Если при создании входного потока файл не существует, передаётся исключение FileNotFoundException. Аналогично для выходных потоков, если файл не может быть открыт или создан, также передаётся исключение. Сам класс исключения происходит от класса IOException. Когда выходной файл открыт, любой ранее существовавший файл с тем же именем уничтожается.

После завершения работы с файлом, его необходимо закрыть с помощью метода close() для освобождения системных ресурсов. Незакрытый файл приводит к утечке памяти.

В JDK 7 метод close() определяется интерфейсом AutoCloseable и можно явно не закрывать файл, а использовать новый оператор try-с-ресурсами, что для Android пока не слишком актуально.

Чтобы читать файл, нужно вызвать метод read(). Когда вызывается этот метод, он читает единственный байт из файла и возвращает его как целое число. Когда будет достигнут конец файла, то метод вернёт значение -1. Примеры использования методов есть в различных статьях на сайте.

Иногда используют вариант, когда метод close() помещается в блок finally. При таком подходе все методы, которые получают доступ к файлу, содержатся в пределах блока try, а блок finally используется для закрытия файла. Таким образом, независимо от того, как закончится блок try, файл будет закрыт.

Так как исключение FileNotFoundException является подклассом IOException, то не обязательно обрабатывать два исключения отдельно, а оставить только IOException, если вам не нужно отдельно обрабатывать разные причины неудачного открытия файла. Например, если пользователь вводит вручную имя файла, то более конкретное исключение будет к месту.

Для записи в файл используется метод write().

Метод пишет в файл байт, переданный параметром value. Хотя параметр объявлена как целочисленный, в файл записываются только младшие восемь бит. При ошибке записи передаётся исключение.

В JDK 7 есть способ автоматического управления ресурсами:

Когда в Android будет полноценная поддержка JDK 7, то дополним материал.

Буферизированное чтение из файла — BufferedReader

Чтобы открыть файл для посимвольного чтения, используется класс FileInputReader; имя файла задаётся в виде строки (String) или объекта File. Ускорить процесс чтения помогает буферизация ввода, для этого полученная ссылка передаётся в конструктор класса BufferedReader. Так как в интерфейсе класса имеется метод readLine(), все необходимое для чтения имеется в вашем распоряжении. При достижении конца файла метод readLine() возвращает ссылку null.

Вывод в файл — FileWriter

Объект FileWriter записывает данные в файл. При вводе/выводе практически всегда применяется буферизация, поэтому используется BufferedWriter.

Когда данные входного потока исчерпываются, метод readLine() возвращает null. Для потока явно вызывается метод close(); если не вызвать его для всех выходных файловых потоков, в буферах могут остаться данные, и файл получится неполным.

Сохранение и восстановление данных — PrintWriter

PrintWriter форматирует данные так, чтобы их мог прочитать человек. Однако для вывода информации, предназначенной для другого потока, следует использовать классы DataOutputStream для записи данных и DataInputStream для чтения данных.

Единственным надежным способом записать в поток DataOutputStream строку так, чтобы ее можно было потом правильно считать потоком DataInputStream, является кодирование UTF-8, реализуемое методами readUTF() и writeUTF(). Эти методы позволяют смешивать строки и другие типы данных, записываемые потоком DataOutputStream, так как вы знаете, что строки будут правильно сохранены в Юникоде и их будет просто воспроизвести потоком DataInputStream.

Метод writeDouble() записывает число double в поток, а соответствующий ему метод readDouble() затем восстанавливает его (для других типов также существуют подобные методы).

RandomAccessFile — Чтение/запись файлов с произвольным доступом

Работа с классом RandomAccessFile напоминает использование совмещенных в одном классе потоков DataInputStream и DataOutputStream (они реализуют те же интерфейсы DataInput и DataOutput). Кроме того, метод seek() позволяет переместиться к определенной позиции и изменить хранящееся там значение.

При использовании RandomAccessFile необходимо знать структуру файла. Класс RandomAccessFile содержит методы для чтения и записи примитивов и строк UTF-8.

RandomAccessFile может открываться в режиме чтения («r») или чтения/записи («rw»). Также есть режим «rws», когда файл открывается для операций чтения-записи и каждое изменение данных файла немедленно записывается на физическое устройство.

Исключения ввода/вывода

В большинстве случаев у классов ввода/вывода используется исключение IOException. Второе исключение FileNotFoundException передаётся в тех случаях, когад файл не может быть открыт. Данное исключение происходит от IOException, поэтому оба исключения можно обрабатывать в одном блоке catch, если у вас нет нужды обрабатывать их по отдельности.

Источник