Java IO入门（含源码解析）

Java IO

Java的输入输出流，用于和程序外部交换数据。Java的IO是通过流式传输的

流的链接机制

可将一个流和另一个流首尾相接，以将输入数据转换成相应的输出数据

IO流接口

流	对应抽象类
输入流	InputStream/Reader
输出流	OutputStream/Writer
字节流	InputStream/OutputStream
字符流	Reader/Writer

InputStream

字节输入流，以字节为单位从程序外部获取数据

类型	作用	API
统计	流内有效字节数	available()
读	读出一个字节	read()
	读出一定长度字节	read(byte[],int offset,lenght)
跳过	跳过一定长度字节开始读	skip(long n)
回溯	能否标记	markSupported
	标记当前读的位置	mark(int readlimit)
	回到标记开始读	reset
关闭	清空缓冲区	flush()
	关闭流	close()

InputStream继承类图

真是令人望而生畏！

InputStream继承类图-节选

节选了几个重要输入流实现类

从类图可以清楚地看到，左边三个实现类有InputStream的引用，意味着他们内部有流的链接。而右侧几个实现类则最多只能链接同类型的输入流

实现类	描述
ObjectInputSteam	从其他InputStream中读出Object
SequenceInputStream	持有一组InputStream，读完一个换一个
FilterInputStream	从其他InputStream过滤输入数据并读出
StringInptStream	从字符串或其他String输入流中读出字节数据
ByteArrayInputStream	从字节数组中读出字节数据
PipedInputStream
FileInputStream	从文件中读字节数据

实现类源码解析

简略解析，其中ObjectInputStream和PipedInputStream由于篇幅较长，以后再解析

ByteArrayInputStream

从字节数组中读出字节数据

成员变量	含义
byte buf[]	流的数据缓冲
int pos	当前读的位置
int mark = 0	标记的位置
int count	缓冲长度

//构造函数提供字节数组源，直接复制到流的缓冲区，初始化下一次读的位置以及缓冲区大小
public ByteArrayInputStream(byte buf[]) {
    this.buf = buf;
    this.pos = 0;
    this.count = buf.length;
}

//缓冲无可用数据返回-1，有就读一个字节放在int的后8位返回并更新下一次读的位置
public synchronized int read() {
    return (pos < count) ? (buf[pos++] & 0xff) : -1;
}
//缓冲无可用数据返回-1，否则复制到参数提供的数组中，返回实际复制的字节数
public synchronized int read(byte b[], int off, int len) {
    if (b == null) {
        throw new NullPointerException();
    } else if (off < 0 || len < 0 || len > b.length - off) {
        throw new IndexOutOfBoundsException();
    }

    if (pos >= count) {
        return -1;
    }

    int avail = count - pos;
    if (len > avail) {
        len = avail;
    }
    if (len <= 0) {
        return 0;
    }
    System.arraycopy(buf, pos, b, off, len);
    pos += len;
    return len;
}

//下次读的位置+n，如果超过缓冲区尾部则设为缓冲区尾部
public synchronized long skip(long n) {
    long k = count - pos;
    if (n < k) {
        k = n < 0 ? 0 : n;
    }

    pos += k;
    return k;
}

//支持mark和reset
public boolean markSupported() {
    return true;
}
//设置标记为下一次要读的位置
public void mark(int readAheadLimit) {
    mark = pos;
}
//设置下一次要读的位置为标记
public synchronized void reset() {
    pos = mark;
}

StringInputStream

从字符串或其他String输入流中读出字节数据，继承自ReaderInputStream，持有该一个Reader对象用于读取字符串，然后拆分字符为字节数据读出

//字符输入流
private Reader in;
//编码
private String encoding;
//字符中读剩下的字节的缓冲
private byte[] slack;
//缓冲起始位
private int begin;

public synchronized int read() throws IOException {
    if (this.in == null) {
        throw new IOException("Stream Closed");
    } else {
        byte result;
        //有上次读剩的缓冲，从缓冲读
        if (this.slack != null && this.begin < this.slack.length) {
            result = this.slack[this.begin];
            if (++this.begin == this.slack.length) {
                this.slack = null;
            }
            //无缓冲，从字符输入流读一个字符到缓冲，返回缓冲第一位
        } else {
            byte[] buf = new byte[1];
            if (this.read(buf, 0, 1) <= 0) {
                return -1;
            }

            result = buf[0];
        }

        return result & 255;
    }
}

FileInputStream

文件输入流，从文件中读取字节数据

public int read() throws IOException {
    return read0();
}
//需要本地方法读取文件
private native int read0() throws IOException;

SequenceInputStream

序列字节输入流，持有一组字节输入流，依次进行读出，读完一个切换一个

成员变量	含义
Enumeration e	持有的字节输入流
InputStream in	当前读的字节输入流

public int read() throws IOException {
    while (in != null) {
        //读当前InputStream，读完了切换
        int c = in.read();
        if (c != -1) {
            return c;
        }
        nextStream();
    }
    return -1;
}

final void nextStream() throws IOException {
    //关闭现在的输入流
    if (in != null) {
        in.close();
    }
    //切换下一个输入流
    if (e.hasMoreElements()) {
        in = (InputStream) e.nextElement();
        if (in == null)
            throw new NullPointerException();
    }
    else in = null;

}

FilterInputStream

FilterInputStream使用代理模式，封装了一个字节输入流对象，在重写的方法中通过调用字节输入流对象的方法读取数据，再通过过滤代码（由子类重写read方法添加）实现对输入数据的过滤

//持有的字节输入流对象
protected volatile InputStream in;
//构造函数
protected FilterInputStream(InputStream in) {
    this.in = in;
}
//读取一个字节
public int read() throws IOException {
    return in.read();
}

OutputStream

字节输出流，以字节为单位输出

类型	作用	API
写	写入一个字节	write(int)
	写入一个字节数组	read/write(byte[],int offset,lenght)
关闭	清空缓冲区	flush()
	关闭流	close()

Reader

字符输入流，以字符为单位从程序外部获取数据

类型	作用	API
读	读出一个字符读出一个字节	read()
	读出一定长度字符	read/write(char[],offset,len)
跳过	跳过一定长度字节开始读	skip(long n)
回溯	能否标记	markSupported
	标记当前读的位置	mark(int readlimit)
	回到标记开始读	reset
关闭	清空缓冲区	flush()
	关闭流	close()

Writer

类型	作用	API
写	写入一定长度字符	append/write(char[],offset,len)
	写入一个字符串	append/write(String s)
	写入一个字符串的指定区间	append/write(String s,offset,len)
关闭	关闭流	close
	清空流内缓冲	flush()