ストリームでの入出力処理の基本

Android開発のためのJavaSE再入門（6）

　Androidアプリケーションは、Java言語を用いて開発できます。Androidアプリケーションの開発にあたっては、米グーグル社が提供するAndroid SDK（Software Development Kit、開発キット）の知識は当然ながら、基本となるのはJava SEです。この連載では、Javaでの開発の基礎となるJava SEを、実際にAndroid上で実行できるソースコードとともに解説します。

はじめに

　第6回目の本稿は、ストリームと入出力処理をとりあげます。入出力処理は、プログラムと外部とのデータのやりとりのことで、Javaでは、この入出力処理をストリームという仕組みを介して行います。Java SEでは、このような入出力の処理を、java.ioパッケージのAPIで提供しています。

　なおAndroid SDKに含まれる基本APIは、現行のJava SE 6とまったく同じというわけではありません。API Levelが低いと、Java SE 6に含まれるクラスやメソッドの一部が、実装されていない場合があります。

　API Levelの微妙な違いは、Android Developersサイトにて確認するようにしてください。

対象読者

　Androidアプリケーションの開発を始めたい方で、JavaとEclipseのごく基本的な知識がある方を対象とします。

入出力とストリーム

　一般にプログラムは、それ単体のみで処理が完結するものはあまりありません。プログラムの外部から、何らかのデータを受けとり（入力）、それを処理して、結果を外部に書きだす（出力）というパターンがベースになっています。

　例えばデータの入力としては、ファイルからの読み込み、ネットワークでの通信データの受信などがあります。出力は反対の処理となり、ファイルへの書き込み、通信データの送信となります。また画面への表示も、出力といえます。

　このような入出力処理を、Javaでは、ストリームという仕組みを介して行うのが基本です。ストリームとは、直訳すると「小さな川」という意味ですが、Javaではデータの流れとその通り道を意味し、データの受け渡しを抽象化したものです。あらゆるデータの入出力における基本的な概念です。

ストリームの種類

　Javaのストリームには、ファイルやネットワークなどからデータを受け取る入力ストリームと、ファイルやネットワークにデータを送りだす出力ストリームの2種類があります。

入出力とストリーム

　またストリームは、流れるデータの種類でも分かれています。バイト単位（バイナリ）でデータを扱うバイトストリームと、文字単位（16ビットのUnicode文字）でデータを扱う文字ストリームの2つに分かれます。例えば通常のテキストなら文字ストリームとなり、画像データなどはバイトストリームを用います。

　したがって入出力の違いを合わせると、java.ioパッケージに含まれるストリーム関連クラスは、4つに区分できることになります。それぞれには、基本となる抽象クラスが存在し、ストリーム関連のクラスは、主にその抽象クラスを継承して作られています。

主なストリームクラス

　文字ストリームの入出力は、Reader／Writerクラスが行います。一方バイトストリームの入出力は、InputStream／OutputStreamクラスが担います。これら4つのクラスがスーパークラスとなり、ファイルに特化した入出力クラスや、バッファ付きの読み書きをサポートするクラスなど、多くのサブクラスが提供されています。

ストリーム関連クラス

文字ストリーム		バイトストリーム		クラスの概要
入力	出力	入力	出力
java.io.Reader	java.io.Writer	java.io.InputStream	java.io.OutputStream	抽象スーパークラス
BufferedReader	BufferedWriter	BufferedInputStream	BufferedOutputStream	バッファリングし効率的な処理を行う
LineNumberReader	-	LineNumberInputStream	-	読み込みの間に行番号を管理する
CharArrayReader	CharArrayWriter	ByteArrayInputStream	ByteArrayOutputStream	既存の配列をストリームとして扱う
FileReader	FileWriter	FileInputStream	FileOutputStream	ファイルをストリームとして扱う
FilterReader	FilterWriter	FilterInputStream	FilterOutputStream	ストリームにフィルタ処理を行う
PushbackReader	-	PushbackInputStream	-	データの先読み処理を行う
PipedReader	PipedWriter	PipedInputStream	PipedOutputStream	パイプによる操作を行う
StringReader	StringWriter	StringBufferInputStream	-	メモリ内のStringをストリームとして扱う
-	PrintWriter	-	PrintStream	データを出力する
-	-	InputStreamReader	OutputStreamWriter	文字ストリームとバイトストリームを連携する
-	-	ObjectInputStream	ObjectOutputStream	オブジェクトをストリームから読み書きする
-	-	DataInputStream	DataOutputStream	環境に依存しないデータの読み書きを行う
-	-	SequenceInputStream	-	複数の読み込みストリームを集約する

New I/Oライブラリ

　今回解説は割愛していますが、Java 1.4からは、これまで説明してきたストリームによる入出力クラスに加え、より機能を拡張した新しい入出力ライブラリが導入されています。New I/Oと呼ばれるもので、バッファ管理、ノンブロッキングI/O、文字セットや正規表現のサポートなどの機能が提供されています。Android SDKにも含まれています。