字符流与字节流 buffer

字符流与字节流

java中所有IO操作都可以认为是流的操作

常用的类

• befferedReader
  
  • 带有缓存char的fileReader
  • 入参为Rander子类, 然后在Reader基础上生成一个缓冲区域（默认8k char），提高IO效率
• FileReader entexd InputStreamReader
  
  • 文件字符输入流
  • 入参为 File
  • 通过File直接创建FileInputStream流，作为输入字符流的来源 作为InputStreamReader的入参，然后根据默认字符集进行转码
  • 缺陷: 不能指定读入的字符流的编码
• InputStreamReader
  
  • 输入字符流读取，在输入流的基础上增加了转码功能
• FileInputStream
  
  • 文件输入流,inputStream子类
  • 从文件中读取输入流

• BufferInputStream

  • 带有缓存的输入流
  • 先将IO流读取到缓存区中加速操作

• FilterInputStream

  • 是BufferInputStream的父类
  • 没有什么实际的作用，据说更多地像是一个接口(不了解)

字符流与字节流使用了装饰者模式，如果需要一个带有缓存的文件字符输入流可以通过

bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(new BufferedInputStream(new FileInputStream("filePath"))));

bufferedReader = new BufferedReader(new FileReader("filePath"));

//这两种方式其实差不多 第二种字节流读取的时候没有缓存区，可能会慢一些，而且FileReader不可以设置编码。

• 最底层是一个 文件字节流，包裹一个带缓存的字节流，通过InputStreamReader转码，再通过BufferedReader保存缓存的字符。
  个人十分好奇然后又了解了一下buffer是怎么实现加速的
• 找到了一个10年的博客

https://blog.csdn.net/zealot_2002/article/details/8231194

据我了解，运用FileInputStream读写一段数据是一个字节一个字节的读取，
如果有10个字节大小的文件，就要调用10次系统调用，每次将读取的数据赋值给变量，
然后程序使用变量。缓冲区可以看作是一个放在内存中的数组，但是从硬盘中读取数据
仍然要使用系统调用，系统调用的读取仍然是每次一个，只是每调用一次之后，将所得
到的数据放入缓冲区中的，然后程序一次性使用10个数据。
我是这样理解的，但是不管用与不用缓冲区，使用的系统调用是一样多的。
（不知我的理解正确与否，请指出）如果我理解的是正确的，那么为什么使用缓冲区
读写的效率要高呢？？谢谢！

满意回答
2010-11-21 17:31
理解是对的。
调用I\O操作的时候，实际上还是一个一个的读或者写，关键就在，CPU只有一个，
不论是几个核心。CPU在系统调用时，会不会还要参与主要操作？参与多次就会花更多的时间。

系统调用时，若不用缓冲，CPU会酌情考虑使用
中断。此时CPU是主动地，每个周期中都要花去一部分去询问I\O设备是否读完数据，
这段时间CPU不能做任何其他的事情（至少负责执行这段模块的核不能）。
所以，调用一次读了一个字，通报一次，CPU腾出时间处理一次。

而设置缓冲，CPU通常会使用 DMA 方式去执行 I\O 操作。CPU
将这个工作交给DMA控制器来做，自己腾出时间做其他的事，当DMA完成工作时，
DMA会主动告诉CPU“操作完成”。这时，CPU接管后续工作。在此，CPU 是被动的。
DMA是专门 做 I＼O 与 内存数据交换的，不仅自身效率高，也节约了CPU时间，
CPU在DMA开始和结束时做了一些设置罢了。
所以，调用一次，不必通报CPU，等缓冲区满了，DMA 会对CPU 说
“嘿，伙计！快过来看看，把他们都搬走吧”。

综上，设置缓冲，就建立了数据块，使得DMA执行更方便，CPU也有空闲，而不是呆呆地候着I\O数据读来。从微观角度来说，设置缓冲效率要高很多。尽管，不能从这个程序上看出来。 几万字的读写\就能看到差距

这个回答涉及了底层硬件DMA的知识，我不太了解底层是否真的会这样去做，
根据java BufferedInputStream的源码

    BufferedInputStream.java

    /**
     * Fills the buffer with more data, taking into account
     * shuffling and other tricks for dealing with marks.
     * Assumes that it is being called by a synchronized method.
     * This method also assumes that all data has already been read in,
     * hence pos > count.
     */
    private void fill() throws IOException {
        byte[] buffer = getBufIfOpen();
        if (markpos < 0)
            pos = 0;            /* no mark: throw away the buffer */
       //删除了markpos不为0的处理
        count = pos;
        int n = getInIfOpen().read(buffer, pos, buffer.length - pos);
        if (n > 0)
            count = n + pos;
    }

它调用了传入字节流的read方法，然后将数据保存到buffer对象中去

    FileInputStream.javax

    private native int readBytes(byte b[], int off, int len) throws IOException;

    public int read(byte b[]) throws IOException {
        return readBytes(b, 0, b.length);
    }

    public int read(byte b[], int off, int len) throws IOException {
        return readBytes(b, off, len);
    }

• FileInputStream中的read调用native方法，入参是我们的 (buffer数组,off,len)
• 结合上下我只能认为这个native方法中会实现DMA操作,
  但是这个效率和我们直接访问FileInputStream方法的结果是一样的，
  他的效率提升可能是通过传入buffer较大,可以一次性地将大量IO集中起来完成(在一块存储单元中)
  当我们后续使用 单字符,或较短字符数组 的读取方式时就不需要再去继续IO，提高效率
• emmm 应该是这样

最后 有兴趣的可以去来接一下DMA是什么，硬件其实也是很神奇的东西哈