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()*

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()

读出元素“2”

pos=2

step:3

操作：mark (3)

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()*

读出元素“3”

markpos=2
pos=3

step:5

* 操作：read()*

读出元素“4”

markpos=2
pos=4

step:6

* 操作：read()*

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()*

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

读取元素“3”、“4”、“5”时坐标的变化

后续while循环操作

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

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

读取元素“0”

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