okio读写流源码详解（第一篇（缓存BufferedSink 写入流程详解））
首先贴一下牛逼的Square公司开源的框架地址Square开源框架，okio帮助文档地址：okio的api地址。
看文档的截图发现类不是很多，瞬间感觉很轻松有木有，看源码的规则就是首先你得会用，会用了，那么就会知道入口函数在哪，然后一步一步的剖析代码
Sink：此接口负责写数据。
public interface Sink extends Closeable, Flushable {
/** Removes {@code byteCount} bytes from {@code source} and appends them to this. */
void write(Buffer source, long byteCount) throws IOException;
/** Pushes all buffered bytes to their final destination. */
@Override void flush() throws IOException;
/** Returns the timeout for this sink. */
Timeout timeout();
/**
* Pushes all buffered bytes to their final destination and releases the
* resources held by this sink. It is an error to write a closed sink. It is
* safe to close a sink more than once.
*/
@Override void close() throws IOException;
}
public interface Source extends Closeable {
/**
* Removes at least 1, and up to {@code byteCount} bytes from this and appends
* them to {@code sink}. Returns the number of bytes read, or -1 if this
* source is exhausted.
*/
long read(Buffer sink, long byteCount) throws IOException;
/** Returns the timeout for this source. */
Timeout timeout();
/**
* Closes this source and releases the resources held by this source. It is an
* error to read a closed source. It is safe to close a source more than once.
*/
@Override void close() throws IOException;
}
读接口只实现了读写流的Closeable方法，而写接口还实现了Flushable方法，找到jdk源码咱们看一下这两个接口都实现了啥
public interface Closeable {
/**
* Closes this stream and releases any system resources associated
* with it. If the stream is already closed then invoking this
* method has no effect.
*
* @throws IOException if an I/O error occurs
*/
public void close() throws IOException;
}Closeable就需要实现close（）方法就好了，那么Flushable呢？
public interface Flushable {
/**
* Flushes this stream by writing any buffered output to the underlying
* stream.
*
* @throws IOException If an I/O error occurs
*/
void flush() throws IOException;
}
额，也只有一个方法需要实现。首先我们以一个例子为前提正式进入okio流的世界，看一看它到底怎么优化java原生的流的！
Okio相当于一个工具类为我们返回各种需要的流工具：
Okio.sink(new OutputStream()）填入字节流为你返回sink写接口
Okio.sink(socket);填入套接字为你返回sink写接口（搜嘎写sokect通信时可以用此类）
Okio.sink(path, options);填入路径返回sink写接口（搜嘎写sokect通信时可以用此类）
看例子：
最基本的写用法：
String filePath = "D:/1.txt";
try {
Sink sink = Okio.sink(new File(filePath));
BufferedSink buffer = Okio.buffer(sink);
buffer.writeString("www", Charset.forName("UTF-8"));
buffer.flush();
} catch (Exception e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
String filePath = "D:/1.txt";
try {
Source source = Okio.source(new File(filePath));
BufferedSource buffer = Okio.buffer(source);
String h = buffer.readString(Charset.forName("UTF-8"));
System.out.println(h);
} catch (Exception e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} public static Sink sink(File file) throws FileNotFoundException {
if (file == null) throw new IllegalArgumentException("file == null");
return sink(new FileOutputStream(file));
} public static Sink sink(OutputStream out) {
return sink(out, new Timeout());
}
private static Sink sink(final OutputStream out, final Timeout timeout) {
if (out == null) throw new IllegalArgumentException("out == null");
if (timeout == null) throw new IllegalArgumentException("timeout == null");
return new Sink() {
@Override public void write(Buffer source, long byteCount) throws IOException {
checkOffsetAndCount(source.size, 0, byteCount);
while (byteCount > 0) {
timeout.throwIfReached();
Segment head = source.head;
int toCopy = (int) Math.min(byteCount, head.limit - head.pos);
out.write(head.data, head.pos, toCopy);
head.pos += toCopy;
byteCount -= toCopy;
source.size -= toCopy;
if (head.pos == head.limit) {
source.head = head.pop();
SegmentPool.recycle(head);
}
}
}
@Override public void flush() throws IOException {
out.flush();
}
@Override public void close() throws IOException {
out.close();
}
@Override public Timeout timeout() {
return timeout;
}
@Override public String toString() {
return "sink(" + out + ")";
}
};
}很好，很好啊，创建了一个 Sink接口的实现类flush，close用的都是 FileOutputStream方法里面的，最重要的就是 write方法了，那么这个方法什么时候被调用的，进入Okio.buffer(sink)
public static BufferedSink buffer(Sink sink) {
return new RealBufferedSink(sink);
}
@Override public BufferedSink writeString(String string, Charset charset) throws IOException {
if (closed) throw new IllegalStateException("closed");
buffer.writeString(string, charset);
return emitCompleteSegments();
}
public Buffer writeString(String string, Charset charset) {
return writeString(string, 0, string.length(), charset);
}最后进入Buffered里开始写
public Buffer writeUtf8(String string, int beginIndex, int endIndex) {
if (string == null) throw new IllegalArgumentException("string == null");
if (beginIndex < 0) throw new IllegalArgumentException("beginIndex < 0: " + beginIndex);
if (endIndex < beginIndex) {
throw new IllegalArgumentException("endIndex < beginIndex: " + endIndex + " < " + beginIndex);
}
if (endIndex > string.length()) {
throw new IllegalArgumentException(
"endIndex > string.length: " + endIndex + " > " + string.length());
}
// Transcode a UTF-16 Java String to UTF-8 bytes.
for (int i = beginIndex; i < endIndex;) {
//获得单个字符的编码
int c = string.charAt(i);
//此数值在ASCII编码范围内的处理,这时c不需要处理
if (c < 0x80) {
Segment tail = writableSegment(1);
//获取存储的数据的data
byte[] data = tail.data;
int segmentOffset = tail.limit - i;
//运行限制取最大容量和当前要输入的字节量的最小值
int runLimit = Math.min(endIndex, Segment.SIZE - segmentOffset);
// Emit a 7-bit character with 1 byte.
data[segmentOffset + i++] = (byte) c; // 0xxxxxxx
// Fast-path contiguous runs of ASCII characters. This is ugly, but yields a ~4x performance
// improvement over independent calls to writeByte().
while (i < runLimit) {
c = string.charAt(i);
if (c >= 0x80) break;
data[segmentOffset + i++] = (byte) c; // 0xxxxxxx
}
int runSize = i + segmentOffset - tail.limit; // Equivalent to i - (previous i).
//像nio流一样将limit极限设置为输入了多少字节
tail.limit += runSize;
//buffer类已经储存的size
size += runSize;
}
//假如c的值需要两个字节表示
else if (c < 0x800) {
// Emit a 11-bit character with 2 bytes.
//将字节的二进制转化为utf-8的表示方式，当最多十一个字节的时候
writeByte(c >> 6 | 0xc0); // 110xxxxx
writeByte(c & 0x3f | 0x80); // 10xxxxxx
i++;
}
//需要三个字节的时候表示方法
else if (c < 0xd800 || c > 0xdfff) {
// Emit a 16-bit character with 3 bytes.
//将字节的二进制转化为utf-8的表示方式，当最多16-bit的时候
writeByte(c >> 12 | 0xe0); // 1110xxxx
writeByte(c >> 6 & 0x3f | 0x80); // 10xxxxxx
writeByte(c & 0x3f | 0x80); // 10xxxxxx
i++;
}
//utf-8变成编码最多四个字节表示
else {
// c is a surrogate. Make sure it is a high surrogate & that its successor is a low
// surrogate. If not, the UTF-16 is invalid, in which case we emit a replacement character.
int low = i + 1 < endIndex ? string.charAt(i + 1) : 0;
if (c > 0xdbff || low < 0xdc00 || low > 0xdfff) {
writeByte('?');
i++;
continue;
}
// UTF-16 high surrogate: 110110xxxxxxxxxx (10 bits)
// UTF-16 low surrogate: 110111yyyyyyyyyy (10 bits)
// Unicode code point: 00010000000000000000 + xxxxxxxxxxyyyyyyyyyy (21 bits)
int codePoint = 0x010000 + ((c & ~0xd800) << 10 | low & ~0xdc00);
// Emit a 21-bit character with 4 bytes.
writeByte(codePoint >> 18 | 0xf0); // 11110xxx
writeByte(codePoint >> 12 & 0x3f | 0x80); // 10xxxxxx
writeByte(codePoint >> 6 & 0x3f | 0x80); // 10xxyyyy
writeByte(codePoint & 0x3f | 0x80); // 10yyyyyy
i += 2;
}
}
return this;
}这个方法主要意思是将java默认的utf-16字符编码变成utf-8的二进制存储,下面引用一下别的小伙伴关于编码的介绍。关于字符集最基本的知识
1. ASCII码
我们知道，在计算机内部，所有的信息最终都表示为一个二进制的字符串。每一个二进制位（bit）有0和1两种状态，因此八个二进制位就可以组合出256种状态，这被称为一个字节（byte）。也就是说，一个字节一共可以用来表示256种不同的状态，每一个状态对应一个符号，就是256个符号，从0000000到11111111。
上个世纪60年代，美国制定了一套字符编码，对英语字符与二进制位之间的关系，做了统一规定。这被称为ASCII码，一直沿用至今。
ASCII码一共规定了128个字符的编码，比如空格“SPACE”是32（二进制00100000），大写的字母A是65（二进制01000001）。这128个符号（包括32个不能打印出来的控制符号），只占用了一个字节的后面7位，最前面的1位统一规定为0。
2、非ASCII编码
英语用128个符号编码就够了，但是用来表示其他语言，128个符号是不够的。比如，在法语中，字母上方有注音符号，它就无法用ASCII码表示。于是，一些欧洲国家就决定，利用字节中闲置的最高位编入新的符号。比如，法语中的é的编码为130（二进制10000010）。这样一来，这些欧洲国家使用的编码体系，可以表示最多256个符号。
但是，这里又出现了新的问题。不同的国家有不同的字母，因此，哪怕它们都使用256个符号的编码方式，代表的字母却不一样。比如，130在法语编码中代表了é，在希伯来语编码中却代表了字母Gimel (ג)，在俄语编码中又会代表另一个符号。但是不管怎样，所有这些编码方式中，0—127表示的符号是一样的，不一样的只是128—255的这一段。
至于亚洲国家的文字，使用的符号就更多了，汉字就多达10万左右。一个字节只能表示256种符号，肯定是不够的，就必须使用多个字节表达一个符号。比如，简体中文常见的编码方式是GB2312，使用两个字节表示一个汉字，所以理论上最多可以表示256x256=65536个符号。
中文编码的问题需要专文讨论，这篇笔记不涉及。这里只指出，虽然都是用多个字节表示一个符号，但是GB类的汉字编码与后文的Unicode和UTF-8是毫无关系的。
3.Unicode
正如上一节所说，世界上存在着多种编码方式，同一个二进制数字可以被解释成不同的符号。因此，要想打开一个文本文件，就必须知道它的编码方式，否则用错误的编码方式解读，就会出现乱码。为什么电子邮件常常出现乱码？就是因为发信人和收信人使用的编码方式不一样。
可以想象，如果有一种编码，将世界上所有的符号都纳入其中。每一个符号都给予一个独一无二的编码，那么乱码问题就会消失。这就是Unicode，就像它的名字都表示的，这是一种所有符号的编码。
Unicode当然是一个很大的集合，现在的规模可以容纳100多万个符号。每个符号的编码都不一样，比如，U+0639表示阿拉伯字母Ain，U+0041表示英语的大写字母A，U+4E25表示汉字“严”。
4. Unicode的问题
需要注意的是，Unicode只是一个符号集，它只规定了符号的二进制代码，却没有规定这个二进制代码应该如何存储。
比如，汉字“严”的unicode是十六进制数4E25，转换成二进制数足足有15位（100111000100101），也就是说这个符号的表示至少需要2个字节。表示其他更大的符号，可能需要3个字节或者4个字节，甚至更多。
这里就有两个严重的问题，第一个问题是，如何才能区别unicode和ascii？计算机怎么知道三个字节表示一个符号，而不是分别表示三个符号呢？第二个问题是，我们已经知道，英文字母只用一个字节表示就够了，如果unicode统一规定，每个符号用三个或四个字节表示，那么每个英文字母前都必然有二到三个字节是0，这对于存储来说是极大的浪费，文本文件的大小会因此大出二三倍，这是无法接受的。
它们造成的结果是：1）出现了unicode的多种存储方式，也就是说有许多种不同的二进制格式，可以用来表示unicode。2）unicode在很长一段时间内无法推广，直到互联网的出现。
5.UTF-8
互联网的普及，强烈要求出现一种统一的编码方式。UTF-8就是在互联网上使用最广的一种unicode的实现方式。其他实现方式还包括UTF-16和UTF-32，不过在互联网上基本不用。重复一遍，这里的关系是，UTF-8是Unicode的实现方式之一。
UTF-8最大的一个特点，就是它是一种变长的编码方式。它可以使用1~4个字节表示一个符号，根据不同的符号而变化字节长度。
UTF-8的编码规则很简单，只有二条：
1）对于单字节的符号，字节的第一位设为0，后面7位为这个符号的unicode码。因此对于英语字母，UTF-8编码和ASCII码是相同的。
2）对于n字节的符号（n>1），第一个字节的前n位都设为1，第n+1位设为0，后面字节的前两位一律设为10。剩下的没有提及的二进制位，全部为这个符号的unicode码。
下表总结了编码规则，字母x表示可用编码的位。
Unicode符号范围 | UTF-8编码方式
(十六进制) | （二进制）
--------------------+---------------------------------------------
0000 0000-0000 007F | 0xxxxxxx
0000 0080-0000 07FF | 110xxxxx 10xxxxxx
0000 0800-0000 FFFF | 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx
0001 0000-0010 FFFF | 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx
下面，还是以汉字“严”为例，演示如何实现UTF-8编码。
已知“严”的unicode是4E25（100111000100101），根据上表，可以发现4E25处在第三行的范围内（0000 0800-0000 FFFF），因此“严”的UTF-8编码需要三个字节，即格式是“1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx”。然后，从“严”的最后一个二进制位开始，依次从后向前填入格式中的x，多出的位补0。这样就得到了，“严”的UTF-8编码是“11100100 10111000 10100101”，转换成十六进制就是E4B8A5。
怎么编码的暂不关心，看方法我们发现最后字节都被写到Segment 链表中了，每一个Segment 存满8192字节后在链表尾再加入新的Segment 用内部的byte[]存放字节,重点看一下Segment 和SegmentPool
Segment writableSegment(int minimumCapacity) {
if (minimumCapacity < 1 || minimumCapacity > Segment.SIZE) throw new IllegalArgumentException();
/**
* 如果头等于空则从缓存里面取
*/
if (head == null) {
head = SegmentPool.take(); // Acquire a first segment.
return head.next = head.prev = head;
}
Segment tail = head.prev;
if (tail.limit + minimumCapacity > Segment.SIZE || !tail.owner) {
tail = tail.push(SegmentPool.take()); // Append a new empty segment to fill up.
}
return tail;
}第一次调用这个方法的时候head 肯定为空，那么就会从SegmentPool的缓冲池里面取，此时缓冲池肯定也为空,看代码
static Segment take() {
synchronized (SegmentPool.class) {
/**
* 如果下一个不等于空那么拿到下一个对象，并将链表的下一个赋值给当前的next
*/
if (next != null) {
Segment result = next;
next = result.next;
// 赋值完后，将 result.next的索引指向取消
result.next = null;
// 每取出一次就将byteCount减去SIZE
byteCount -= Segment.SIZE;
return result;
}
}
// 当前的next对象为空则创建新对象
return new Segment(); // Pool is empty. Don't zero-fill while holding a
// lock.
}static void recycle(Segment segment) {
// 如果对象的头尾都有指向则不能假如队伍
if (segment.next != null || segment.prev != null)
throw new IllegalArgumentException();
// 假如shared属性为true，则说明segment还有用处不能被存放
if (segment.shared)
return; // This segment cannot be recycled.
synchronized (SegmentPool.class) {
// 假如缓存超过最大值返回
if (byteCount + Segment.SIZE > MAX_SIZE)
return; // Pool is full.
// 重新记录缓存的大小
byteCount += Segment.SIZE;
// 把segment放入队伍头
segment.next = next;
// pos标记为1
segment.pos = segment.limit = 0;
// 当前的next设置为队列头元素
next = segment;
}
}接着看Buffer类，Buffer持有segment链表的头，把数据先写到byte[]字节数组中形成缓存，那么最后怎么将字节写入的呢？那么肯定就是我们的flush方法了，进入该方法
@Override public void flush() throws IOException {
if (closed) throw new IllegalStateException("closed");
if (buffer.size > 0) {
sink.write(buffer, buffer.size);
}
sink.flush();
}
public void write(Buffer source, long byteCount) throws IOException {
//检查数据长度是否匹配
checkOffsetAndCount(source.size, 0, byteCount);
while (byteCount > 0) {
timeout.throwIfReached();
//得到链表的头
Segment head = source.head;
int toCopy = (int) Math.min(byteCount, head.limit - head.pos);
//开始写入数据
out.write(head.data, head.pos, toCopy);
head.pos += toCopy;
byteCount -= toCopy;
source.size -= toCopy;
//当把head的数据写wanle之后，接着写下一个Segment的数据
if (head.pos == head.limit) {
source.head = head.pop();
//将head放入缓存
SegmentPool.recycle(head);
}
}
}其中out是FileOutputStream，最后调用sink.flush()辗转到FileOutputStream的flush将数据写入文件