Java IO流学习总结三：缓冲流-BufferedInputStream、BufferedOutputStream

Java IO流学习总结三：缓冲流-BufferedInputStream、BufferedOutputStream

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本文出自【赵彦军的博客】

InputStream
|__FilterInputStream
        |__BufferedInputStream

首先抛出一个问题，有了InputStream为什么还要有BufferedInputStream?

BufferedInputStream和BufferedOutputStream这两个类分别是FilterInputStream和FilterOutputStream的子类，作为装饰器子类，使用它们可以防止每次读取/发送数据时进行实际的写操作，代表着使用缓冲区。

我们有必要知道不带缓冲的操作，每读一个字节就要写入一个字节，由于涉及磁盘的IO操作相比内存的操作要慢很多，所以不带缓冲的流效率很低。带缓冲的流，可以一次读很多字节，但不向磁盘中写入，只是先放到内存里。等凑够了缓冲区大小的时候一次性写入磁盘，这种方式可以减少磁盘操作次数，速度就会提高很多！

同时正因为它们实现了缓冲功能，所以要注意在使用BufferedOutputStream写完数据后，要调用flush()方法或close()方法，强行将缓冲区中的数据写出。否则可能无法写出数据。与之相似还BufferedReader和BufferedWriter两个类。

现在就可以回答在本文的开头提出的问题：

BufferedInputStream和BufferedOutputStream类就是实现了缓冲功能的输入流/输出流。使用带缓冲的输入输出流，效率更高，速度更快。

总结：

• BufferedInputStream 是缓冲输入流。它继承于FilterInputStream。

• BufferedInputStream 的作用是为另一个输入流添加一些功能，例如，提供“缓冲功能”以及支持mark()标记和reset()重置方法。

• BufferedInputStream 本质上是通过一个内部缓冲区数组实现的。例如，在新建某输入流对应的BufferedInputStream后，当我们通过read()读取输入流的数据时，BufferedInputStream会将该输入流的数据分批的填入到缓冲区中。每当缓冲区中的数据被读完之后，输入流会再次填充数据缓冲区；如此反复，直到我们读完输入流数据位置。

BufferedInputStream API简介

源码关键字段分析

private static int defaultBufferSize = 8192;//内置缓存字节数组的大小 8KB

protected volatile byte buf[];	//内置缓存字节数组

protected int count;	//当前buf中的字节总数、注意不是底层字节输入流的源中字节总数

protected int pos;		//当前buf中下一个被读取的字节下标

protected int markpos = -1;	//最后一次调用mark(int readLimit)方法记录的buf中下一个被读取的字节的位置

protected int marklimit;	//调用mark后、在后续调用reset()方法失败之前云寻的从in中读取的最大数据量、用于限制被标记后buffer的最大值

构造函数

BufferedInputStream(InputStream in) //使用默认buf大小、底层字节输入流构建bis 

BufferedInputStream(InputStream in, int size) //使用指定buf大小、底层字节输入流构建bis

一般方法介绍

int available();  //返回底层流对应的源中有效可供读取的字节数      

void close();  //关闭此流、释放与此流有关的所有资源  

boolean markSupport();  //查看此流是否支持mark

void mark(int readLimit); //标记当前buf中读取下一个字节的下标  

int read();  //读取buf中下一个字节  

int read(byte[] b, int off, int len);  //读取buf中下一个字节  

void reset();   //重置最后一次调用mark标记的buf中的位子  

long skip(long n);  //跳过n个字节、 不仅仅是buf中的有效字节、也包括in的源中的字节

BufferedOutputStream API简介

关键字段

protected byte[] buf;   //内置缓存字节数组、用于存放程序要写入out的字节  

protected int count;   //内置缓存字节数组中现有字节总数 

构造函数

BufferedOutputStream(OutputStream out); //使用默认大小、底层字节输出流构造bos。默认缓冲大小是 8192 字节( 8KB )

BufferedOutputStream(OutputStream out, int size);  //使用指定大小、底层字节输出流构造bos

构造函数源码：

/**
  * Creates a new buffered output stream to write data to the
  * specified underlying output stream.
  * @param   out   the underlying output stream.
  */
 public BufferedOutputStream(OutputStream out) {
     this(out, 8192);
 }

 /**
  * Creates a new buffered output stream to write data to the
  * specified underlying output stream with the specified buffer
  * size.
  *
  * @param   out    the underlying output stream.
  * @param   size   the buffer size.
  * @exception IllegalArgumentException if size <= 0.
  */
 public BufferedOutputStream(OutputStream out, int size) {
     super(out);
     if (size <= 0) {
         throw new IllegalArgumentException("Buffer size <= 0");
     }
     buf = new byte[size];
 }

一般方法

//在这里提一句,`BufferedOutputStream`没有自己的`close`方法,当他调用父类`FilterOutputStrem`的方法关闭时,会间接调用自己实现的`flush`方法将buf中残存的字节flush到out中,再`out.flush()`到目的地中,DataOutputStream也是如此。 

void  flush();  将写入bos中的数据flush到out指定的目的地中、注意这里不是flush到out中、因为其内部又调用了out.flush()  

write(byte b);      将一个字节写入到buf中  

write(byte[] b, int off, int len);      将b的一部分写入buf中

那么什么时候flush()才有效呢？

答案是：当OutputStream是BufferedOutputStream时。

当写文件需要flush()的效果时，需要

FileOutputStream fos = new FileOutputStream("c:\a.txt");

BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(fos);

也就是说，需要将FileOutputStream作为BufferedOutputStream构造函数的参数传入，然后对BufferedOutputStream进行写入操作，才能利用缓冲及flush()。

查看BufferedOutputStream的源代码，发现所谓的buffer其实就是一个byte[]。

BufferedOutputStream的每一次write其实是将内容写入byte[]，当buffer容量到达上限时，会触发真正的磁盘写入。

而另一种触发磁盘写入的办法就是调用flush()了。

1.BufferedOutputStream在close()时会自动flush

2.BufferedOutputStream在不调用close()的情况下，缓冲区不满，又需要把缓冲区的内容写入到文件或通过网络发送到别的机器时，才需要调用flush.

实战演练1：复制文件.

操作：使用缓存流将F盘根目录里面名字为：123.png 图片复制成 abc.png

package com.app;
import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.BufferedOutputStream;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;

public class A3 {

	public static void main(String[] args) throws IOException {

		String filePath = "F:/123.png" ;
		String filePath2 = "F:/abc.png" ;
		File file = new File( filePath ) ;
		File file2 = new File( filePath2 ) ;
		copyFile( file , file2 );

	}

	/**
	 * 复制文件
	 * @param oldFile
	 * @param newFile
	 */
	public static void copyFile( File oldFile , File newFile){
		InputStream inputStream = null ;
		BufferedInputStream bufferedInputStream = null ;

		OutputStream outputStream = null ;
		BufferedOutputStream bufferedOutputStream = null ;

		try {
			inputStream = new FileInputStream( oldFile ) ;
			bufferedInputStream = new BufferedInputStream( inputStream ) ;

			outputStream = new FileOutputStream( newFile ) ;
			bufferedOutputStream = new BufferedOutputStream( outputStream ) ;

			byte[] b=new byte[1024];   //代表一次最多读取1KB的内容

			int length = 0 ; //代表实际读取的字节数
			while( (length = bufferedInputStream.read( b ) )!= -1 ){
				//length 代表实际读取的字节数
				bufferedOutputStream.write(b, 0, length );
			}
            //缓冲区的内容写入到文件
			bufferedOutputStream.flush();
		} catch (FileNotFoundException e) {
			e.printStackTrace();
		}catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
		}finally {

			if( bufferedOutputStream != null ){
				try {
					bufferedOutputStream.close();
				} catch (IOException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}

			if( bufferedInputStream != null){
				try {
					bufferedInputStream.close();
				} catch (IOException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}

			if( inputStream != null ){
				try {
					inputStream.close();
				} catch (IOException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}

			if ( outputStream != null ) {
				try {
					outputStream.close();
				} catch (IOException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}

		}
	}
}

效果图：

如何正确的关闭流

在上面的代码中，我们关闭流的代码是这样写的。

finally {

			if( bufferedOutputStream != null ){
				try {
					bufferedOutputStream.close();
				} catch (IOException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}

			if( bufferedInputStream != null){
				try {
					bufferedInputStream.close();
				} catch (IOException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}

			if( inputStream != null ){
				try {
					inputStream.close();
				} catch (IOException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}

			if ( outputStream != null ) {
				try {
					outputStream.close();
				} catch (IOException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}

		}

思考：在处理流关闭完成后，我们还需要关闭节点流吗？

让我们带着问题去看源码：

• bufferedOutputStream.close();

   /**
     * Closes this input stream and releases any system resources
     * associated with the stream.
     * Once the stream has been closed, further read(), available(), reset(),
     * or skip() invocations will throw an IOException.
     * Closing a previously closed stream has no effect.
     *
     * @exception  IOException  if an I/O error occurs.
     */
    public void close() throws IOException {
        byte[] buffer;
        while ( (buffer = buf) != null) {
            if (bufUpdater.compareAndSet(this, buffer, null)) {
                InputStream input = in;
                in = null;
                if (input != null)
                    input.close();
                return;
            }
            // Else retry in case a new buf was CASed in fill()
        }
    }

close（）方法的作用

1、关闭输入流，并且释放系统资源

2、BufferedInputStream装饰一个 InputStream 使之具有缓冲功能，is要关闭只需要调用最终被装饰出的对象的 close()方法即可，因为它最终会调用真正数据源对象的 close()方法。因此，可以只调用外层流的close方法关闭其装饰的内层流。

那么如果我们想逐个关闭流，我们该怎么做？

答案是：先关闭外层流，再关闭内层流。一般情况下是：先打开的后关闭，后打开的先关闭；另一种情况：看依赖关系，如果流a依赖流b，应该先关闭流a，再关闭流b。例如处理流a依赖节点流b，应该先关闭处理流a，再关闭节点流b

看懂了怎么正确的关闭流之后，那么我们就可以优化上面的代码了，只关闭外层的处理流。

finally {

			if( bufferedOutputStream != null ){
				try {
					bufferedOutputStream.close();
				} catch (IOException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}

			if( bufferedInputStream != null){
				try {
					bufferedInputStream.close();
				} catch (IOException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}
		}

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