BufferedInputStream 缓冲区原理解析

BufferedInputStream是带缓冲区的输入流,默认缓冲区大小是8M,能够减少访问磁盘的次数,提高文件读取性能;BufferedOutputStream是带缓冲区的输出流,能够提高文件的写入效率。BufferedInputStream与BufferedOutputStream分别是FilterInputStream类和FilterOutputStream类的子类,实现了装饰设计模式。

BufferedInputStream在其内部维护一个字节数组作为缓冲区,而从底层(文件)流中读取数据的操作还是调用InputStream的方法完成。

下面通过一个例子来讲解Buffered的缓冲区原理机制

public class BufferedInputStreamDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {

        try (InputStream ai = new ByteArrayInputStream("1234567890".getBytes());
             InputStream bis = new BufferedInputStream(ai, 4)) {

            System.out.println("Char : " + (char) bis.read());    //step:1
            System.out.println("Char : " + (char) bis.read());    //step:2

            bis.mark(3);                                          //step:3
            System.out.println("-------mark(3)----------");

            System.out.println("Char : " + (char) bis.read());    //step:4
            System.out.println("Char : " + (char) bis.read());    //step:5
            System.out.println("Char : " + (char) bis.read());    //step:6

            bis.reset();                                          //step:7
            System.out.println("-------reset()----------");

            int b;
            while ((b = bis.read()) != -1) {
                System.out.println("char : " + (char) b);
            }

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

输出的结果为:

Char : 1
Char : 2
-------mark(3)----------
Char : 3
Char : 4
Char : 5
-------reset()----------
char : 3
char : 4
char : 5
char : 6
char : 7
char : 8
char : 9
char : 0

准备

构造一个BufferedInputStream对象,缓冲区的大小为4字节。从ByteArrayInputStream流中读取数据“1234567890”。

变量说明:

pos:是下一次待读取缓冲区的坐标
markpos:mark()标记的缓冲区坐标。默认markpos=-1。

step:1

* 操作:read()*

BufferedInputStream 缓冲区原理解析_第1张图片

第一次读取数据,首先初始化一个4字节大小的缓冲区,然后调用内部的fill()方法填充缓冲区,填充完成后开始读取缓冲区中的第一个元素“1”。
程序通过i++操作读取完第一个数据后pos坐标就会指向下一个待读取的元素(这里指向第二个元素)。

数组坐标是从0开始的,所以读取完成第一个元素后,pos=1。

pos=1

step:2

操作:read()

BufferedInputStream 缓冲区原理解析_第2张图片

读出元素“2”

pos=2

step:3

操作:mark (3)

BufferedInputStream 缓冲区原理解析_第3张图片

执行mark(3)进行标记。这时markpos和pos坐标相同.

markpos=2
pos=2

step:4

* 操作:read()*

BufferedInputStream 缓冲区原理解析_第4张图片

读出元素“3”

markpos=2
pos=3

step:5

* 操作:read()*

BufferedInputStream 缓冲区原理解析_第5张图片

读出元素“4”

markpos=2
pos=4

step:6

* 操作:read()*

BufferedInputStream 缓冲区原理解析_第6张图片

当读取pos=4时,超出缓冲区容量,这时,需要重新再从目标流中读取元素。因为在step:3时mark标记过元素,当reset的时候还需要读取(元素“3和4”)。这时,需要把mark后的元素也要保留到缓冲区中,mark之前的数据丢弃(元素“1和2”)。剩下的容量读取新元素(还可读取两个元素“5、和6”)。
标记过的元素“3”的坐标现在为0。所以markpos=0。

读出元素“5”

markpos=0
pos=4

step:7

* 操作:reset()*

BufferedInputStream 缓冲区原理解析_第7张图片

reset()后把pos的坐标置为0,然后在读取的时候又可以读取到元素“3、4、5”

后续while循环操作

BufferedInputStream 缓冲区原理解析_第8张图片
读取元素“3”、“4”、“5”时坐标的变化

后续while循环操作

BufferedInputStream 缓冲区原理解析_第9张图片

读取元素“6”

markpos=0
pos=4

注意:这时如果执行reset操作,那么将可以读取之前的4个元素(mark(3)的时候指定的是可以读取3个元素)

后续while循环操作

BufferedInputStream 缓冲区原理解析_第10张图片
缓冲区读完后,重新再读取一批数据,因为该缓冲区没有执行mark操作,此时设置markpos=-1。

最后一次读取

BufferedInputStream 缓冲区原理解析_第11张图片

读取元素“0”

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