Erklärung des Begriffs: Dateisystem

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Was ist Dateisystem ?

Für die Arbeit mit dem Dateisystem stellt das .NET Framework Klassen im Namensraum System.IO bereit. Bei WinRT gibt es eigene Klassen in Windows.Storage.FileIO.

Programmierung mit System.IO

Im Mittelpunkt der Programmierung des Dateisystems stehen die Klassen DriveInfo (Laufwerk), DirectoryInfo (Verzeichnis) und FileInfo (Datei). Die entsprechenden Objektmengen werden in Arrays des jeweiligen Objekttyps verwaltet; eigene Mengenklassen existieren im Gegensatz zu vielen anderen Anwendungsbereichen in der FCL nicht. Die Klasse DriveInfo ist neu seit .NET 2.0.

Neben DirectoryInfo und FileInfo bietet die FCL alternativ für den Zugriff auf Verzeichnisse und Dateien auch die Klassen File und Directory an. Letztgenannte besitzen nur statische Mitglieder mit Dateisystemoperationen wie Copy(), Delete(), Move(), Open() und GetCreationTime(). Grundsätzlich bieten die beiden Klassenpaare äquivalente Funktionen in unterschiedlichen Darreichungsformen an. Für viele Anwendungen interessant ist Directory.GetCurrentDirectory(): Diese Methode liefert das aktuelle Arbeitsverzeichnis einer Anwendung.

Beispiel 1: Liste der Laufwerke

Das erste Beispiel zeigt, wie Sie alle Laufwerke in Ihrem Computersystem mit den zugehörigen Wurzelverzeichnissen auflisten können.
public void Laufwerke_Auflisten()
{
foreach (DriveInfo di in DriveInfo.GetDrives())
{
Demo.Print("Laufwerk: " + di.Name);
if (di.IsReady)
{
Demo.Print(" Bezeichnung: " + di.VolumeLabel);
Demo.Print(" Typ: " + di.DriveType);
Demo.Print(" Format: " + di.DriveFormat);
Demo.Print(" Größe: " + di.TotalSize);
Demo.Print(" Freier Platz: " + di.TotalFreeSpace);
Demo.Print(" Wurzelordner: " + di.RootDirectory.FullName);
}
else
{
Demo.Print(" ist nicht bereit!");
}
}
Listing 1: Liste der Laufwerke ausgeben [System.IO.Demo.cs]

Beispiel 2: Liste der Dateien in einem Verzeichnis

Das zweite Listing nimmt Zugriff auf das Verzeichnis /_Daten/Dateisystem unterhalb des aktuellen Arbeitsverzeichnisses. Zunächst gibt die Routine Informationen über das Verzeichnis aus, dann listet sie alle in dem Verzeichnis enthaltenen Textdateien auf, indem sie GetFiles() mit dem Muster *.txt aufruft.

public void Datei_Liste() {
// Liste der Dateien in einem bestimmten Ordner
string verzeichnis = Directory.GetCurrentDirectory() + @"\_daten\dateisystem\";

// Zugriff auf ein Dateiverzeichnis
DirectoryInfo d = new DirectoryInfo(verzeichnis);

// Prüfung auf Existenz des Verzeichnisses
if ( !d.Exists ) {
Demo.Print("Verzeichnis nicht vorhanden!");
return;
}

// Ausgabe von Informationen über den Ordner
Demo.Print("Erzeugt am: " + d.CreationTime);
Demo.Print("Zuletzt gelesen am : " + d.LastAccessTime);
Demo.Print("Zuletzt geändert am : " + d.LastWriteTime);
Demo.Print("Wurzelordner: " + d.Root.Name);
Demo.Print("Name des übergeordneten Ordners: " + d.Parent.Name);
Demo.Print("Pfad des übergeordneten Ordners: " + d.Parent.FullName);

// Liste aller Textdateien in diesem Verzeichnis
Demo.Print("Alle Textdateien in Ordner: " + d.FullName);
foreach (FileInfo f in d.GetFiles("*.txt"))
Demo.Print(f.Name + ";" + f.Length + ";" + f.CreationTime);
}
Listing 2: Liste der Dateien in einem Verzeichnis ausgeben [System.IO.Demo.cs]

HINWEIS: Leider fehlt in .NET nach wie vor sowohl in der Directory- als auch in der DirectoryInfo-Klasse eine Methode zum Kopieren eines ganzen Verzeichnisses.

Die neue Möglichkeit EnumerateFiles() erlaubt mit LINQ (ein kleiner Vorgriff auf Kapitel 10!) einfache Abfragen, welche sich auf Dateien sowie Dateiinhalte beziehen. Die LINQ-Abfrage in Listing 3 ermittelt mit diesen Methoden beispielsweise jene Zeilen aus sämtlichen CSV-Dateien des aktuellen Ordners, bei welchen sich in der ersten Spalte der Wert 1 wiederfindet. Das Ergebnis dieser Abfrage – ein IEnumerable<string> – wird anschließend an die zuvor erwähnte Methode WriteAllLines() übergeben, um die gefundenen Zeilen in der Datei result.txt zu hinterlegen.
DirectoryInfo dir = new DirectoryInfo("d:\datenordner");

var info =
from file in Directory.EnumerateFiles(".", "*.csv")
from line in File.ReadLines(file)
where line.Split(‘;’)[0] == "1"
select file + ": " + line;

File.WriteAllLines("result.txt", info);
Listing 3: LINQ-Abfrage über sämtliche CSV-Dateien eines Ordners

Dateiinhalte

Ähnlich wie Java arbeitet .NET mit Streams, um Inhalte von Dateien zu lesen und zu ändern. Ein Stream ist ganz allgemein eine Abfolge von Bytes. Eine Instanz der Klasse FileStream repräsentiert den Inhalt einer Text- oder Binärdatei. Andere Stream-Typen existieren z. B. für den Datenversand über ein Netzwerk (System.Net.Sockets.NetworkStream), für eine Byte-Folge im Hauptspeicher (System.IO.MemoryStream), eine verschlüsselte Byte-Folge (System.Security.Cryptography.CryptoStream) oder eine komprimierte Byte-Folge (System.IO.Compression.GZipStream). Basisklasse für alle Stream-Klassen ist System.IO.Stream.

System.IO.Stream definiert für jeden Stream einfache Operationen wie CanRead, CanWrite, Read(), Write() und Close(). Komfortablere Zugriffsmöglichkeiten (beispielsweise Peek(), ReadLine(), ReadToEnd(), WriteLine()) existieren in Form so genannter Reader- und Writer-Klassen.
StreamReader und StreamWriter für Streams mit ASCII-Zeichen
 BinaryReader und BinaryWriter für Streams mit beliebigen Byte-Folgen

Beispiel 1: Textdatei schreiben

Das erste Beispiel zeigt das Schreiben einer Protokolldatei mithilfe der Klassen FileStream und StreamWriter. Bei einer Binärdatei würden Sie analog die Klasse BinaryWriter verwenden.

// Schreiben einer Protokolldatei
public void Textdatei_Schreiben()
{
// Festlegung der Datei
string dateiName = @".\_daten\dateisystem\protokolldatei.txt";
// Datei öffnen
FileStream fs = new FileStream(dateiName, FileMode.OpenOrCreate, FileAccess.Write);
// Stream öffnen
StreamWriter w = new StreamWriter(fs);
// Anfügen am Ende
w.BaseStream.Seek(0, SeekOrigin.End);
// Zeilen schreiben
w.WriteLine("Start des Programms: " + DateTime.Now.ToString());
// Zeichen schreiben ohne Umbruch
w.Write("Datenblock: ");
for (int I = 0; I < 26; i++)
w.Write((char)(97 + i));
// Zeilen schreiben
w.WriteLine();
w.WriteLine("Ende des Programms: " + DateTime.Now.ToString());
// Writer und Stream schließen
w.Close();

fs.Close();
}
Listing 4: Schreiben einer Textdatei [System.IO.Demo.cs]

Beispiel 2: Textdatei lesen

Das zweite Beispiel zeigt das zeilenweise Lesen einer Protokolldatei mithilfe der Klassen FileStream und StreamReader. Bei einer Binärdatei würden Sie analog die Klasse BinaryReader verwenden.

// Lesen aus einer Protokolldatei
public void Textdatei_Lesen()
{
// Festlegung der Datei
string dateiName = @".\_daten\dateisystem\protokolldatei.txt";
// Datei öffnen
FileStream fs = new FileStream(dateiName, FileMode.OpenOrCreate, FileAccess.ReadWrite);

// Stream öffnen
StreamReader r = new StreamReader(fs);
// Zeiger auf den Anfang
r.BaseStream.Seek(0, SeekOrigin.Begin);
// Alle Zeilen lesen und zeilenweise ausgeben
while (r.Peek() > -1)
Demo.Print(r.ReadLine());
// Reader und Stream schließen
r.Close();

fs.Close();
}
Listing 5: Auslesen einer Textdatei [System.IO.Demo.cs]

Übertragen von Daten zwischen Streams

Jeder, der schon einmal mit Streams gearbeitet hat, kennt Routinen, welche blockweise aus einem Stream lesen und diese Blöcke in einen anderen Stream schreiben. Für solche Fälle besitzt die Klasse Stream ab .NET 4.0 eine Methode CopyTo(), welche den Stream, an welchen die Daten gesendet werden sollen, entgegennimmt. Eine Überladung dieser Methode nimmt zusätzlich eine Blockgröße in Byte entgegen. Diese gibt an, wie groß die zu übertragenden Blöcke sein sollen. Der Standardwert wurde hierfür auf 4096 festgelegt. Listing 9.17 zeigt ein Beispiel für den Einsatz dieser Methode. Dieses kopiert die aus dem Stream input gelesenen Daten in den Stream output.
public static void CopyStreamSample()
{
FileStream input;
FileStream output;

using (input = new FileStream(@”c:\temp\a.txt”, FileMode.Open))
{
using (output = new FileStream(@”c:\temp\b.txt”, FileMode.CreateNew))
{
input.CopyTo(output);
}
}
}
Listing 6: Daten zwischen Streams übertragen

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