Java I/O系列（二）ByteArrayInputStream与ByteArrayOutputStream源码分析及理解

1. ByteArrayInputStream

定义

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继承了InputStream，数据源是内置的byte数组buf，那read ()方法的使命（读取一个个字节出来），在ByteArrayInputStream就是简单的通过定向的取buf元素实现的

核心源码理解

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源码：

 public ByteArrayInputStream(byte buf[], int offset, int length) {
         this.buf = buf;
         this.pos = offset;
         this.count = Math.min(offset + length, buf.length);
         this.mark = offset;
     }

理解：

1. 构造ByteArrayInputStream, 直接将外部的byte数组作为内置的buf，作为被读取的数据源

源码：

     // 存放数据的地方
     protected byte buf[];

     // 下一个要被读取的位置，即等待读取的位置
     protected int pos;

     // 标记pos的位置
     protected int mark = 0;

     // 实际能被读取的byte的数量
     protected int count;

理解：

源码：

public synchronized int read() { return (pos < count) ? (buf[pos++] & 0xff) : -1;}

理解：

1. 该方法是被synchronized修饰的，其它方法也是，故ByteArrayInputStream是线程安全的

2. byte类型和0xff做与运算，转成byte的无符号类型（0-255），上节也说明过

源码：

 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;
     }

理解：

　　1. 因为数据源是byte数组，目的源也是byte数组，故直接采用了数组copy的方法，写入到b数组中

源码：

 public synchronized long skip(long n) {
         long k = count - pos;
         if (n < k) {
             k = n < 0 ? 0 : n;
         }

         pos += k;
         return k;
     }

理解：

　　1. 通过调整pos的值，来实现skip操作

源码：

public void close() throws IOException { }

理解：

　　1. 空实现，故close后并不会有任何影响，还是可以继续往外读的

2. ByteArrayOutputStream

定义

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继承了OutputStream，目的源是内置的byte数组buf，write()方法是一个个字节写入到buf中(其实就是简单到buf[i]=b，这种赋值操作)

核心源码理解

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源码：

 // 目的源，存储数据的地方
 protected byte buf[];

 // buf中实际的byte数（不是buf.length)
  protected int count;

public ByteArrayOutputStream() { this(32); }

  public ByteArrayOutputStream(int size) {
         if (size < 0) {
             throw new IllegalArgumentException("Negative initial size: "
                                                + size);
         }
         buf = new byte[size];
     }

理解：

　　1. 默认构造ByteArrayOutputStream的buf长度是32；可以指定存储数据的buf数组的长度

源码：

 public synchronized void write(int b) {
         ensureCapacity(count + 1);
         buf[count] = (byte) b;
         count += 1;
     }

理解：

　　1. 重写了InputStream的write(int b) 方法，直接给buf某个元素赋值；

　　2. 被synchronized修饰（包括其它方法），因此ByteArrayOutputStream是线程安全的

　　3. ensureCapacity，是判断当前的容量和buf.length的大小，如果超过了buf.length，则会对buf进行扩容(申请一个更大的数组，通过Arrays.copyOf方法进行旧元素copy，让buf指向这个新的大数组）

源码：

 public synchronized void write(byte b[], int off, int len) {
         if ((off < 0) || (off > b.length) || (len < 0) ||
             ((off + len) - b.length > 0)) {
             throw new IndexOutOfBoundsException();
         }
         ensureCapacity(count + len);
         System.arraycopy(b, off, buf, count, len);
         count += len;
     }

理解：

　　1. 参数b数组是数据源，待被读取的字节数组，由于目的源是内置的字节数组buf，直接通过数组copy的形式完成写入操作

　　2. 与ByteArrayInputStream的read(byte b[], int off, int len)几乎一样，只是内置的buf数组和参数b数组的数据源角色和目的源角色互调下而已

源码：

public synchronized byte toByteArray()[] { return Arrays.copyOf(buf, count); }

public synchronized String toString() {
        return new String(buf, 0, count);
    }

 public synchronized String toString(String charsetName)
         throws UnsupportedEncodingException
     {
         return new String(buf, 0, count, charsetName);
     }

理解：

　　1. 这三个方法都是取出内置的buf数据，比较容易理解

源码：

public void close() throws IOException {  }

理解：

　　1. close后还是可以继续写入的

3. 总结：

1. 实现了mark与reset方法，mark方法中让mark=pos，reset时让pos=mark，比较容易理解

4. 问题：

1. 欢迎大家提出问题，共同交流学习！

5. 示例：

     /**
      * ByteArrayInputStream的read是从自己内置的buf中读，read的数据源是buf
      * ByteArrayOutputStream的write是写入到自己内置的buf中去，write的目的源是buf
      */
     public static void test1() {
         // 对应abcddefghijklmnopqrsttuvwxyz的ASCII码十六进制分别为
         byte[] bytes = new byte[] { 0x61, 0x62, 0x63, 0x64, 0x65, 0x66, 0x67, 0x68, 0x69, 0x6A, 0x6B, 0x6C, 0x6D, 0x6E, 0x6F,
                 0x70, 0x71, 0x72, 0x73, 0x74, 0x75, 0x76, 0x77, 0x78, 0x79, 0x7A
         };

         // 0x64, 0x65, 0x66, 0x67, 0x68
         ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bytes, 3, 5);
         ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream(); //默认内置的buf长度为32哦
         int b = 0;
         while((b = bis.read()) != -1) {
             System.out.println("ASCII码的十进制: " + b);

             //将读到的字节，再写入到bos中的内置buf中
             bos.write(b);
         }

         // 虽然close都是空实现，但养成一个关闭资源（比如流，连接）的习惯
         try {
             bis.close();
             bos.close();
         } catch (IOException e) {
             e.printStackTrace();
         }

         System.out.println("bos的内置buf数据： " + bos.toString());
     }

执行：

 public static void main(String args[]) {
     test1();
 }

结果：

ASCII码的十进制: 100
ASCII码的十进制: 101
ASCII码的十进制: 102
ASCII码的十进制: 103
ASCII码的十进制: 104
bos的内置buf数据： defgh

6. 参考:

1. http://www.cnblogs.com/skywang12345/p/io_03.html