1.前言

众所周知,Java是一门跨平台语言,针对不同的操作系统有不同的实现。本文从一个非常简单的api调用来看看Java具体是怎么做的.

2.源码分析

从FileInputStream.java中看到readBytes最后是native调用

/**
* Reads a subarray as a sequence of bytes.
* @param b the data to be written
* @param off the start offset in the data
* @param len the number of bytes that are written
* @exception IOException If an I/O error has occurred.
*/
private native int readBytes(byte b[], int off, int len) throws IOException; // native调用 /**
* Reads up to <code>b.length</code> bytes of data from this input
* stream into an array of bytes. This method blocks until some input
* is available.
*
* @param b the buffer into which the data is read.
* @return the total number of bytes read into the buffer, or
* <code>-1</code> if there is no more data because the end of
* the file has been reached.
* @exception IOException if an I/O error occurs.
*/
public int read(byte b[]) throws IOException {
return readBytes(b, 0, b.length);
}

从jdk源码中,我们找到FileInputStream.c(/jdk/src/share/native/java/io),此文件定义了对应文件的native调用.

// FileInputStream.c

JNIEXPORT jint JNICALL
Java_java_io_FileInputStream_readBytes(JNIEnv *env, jobject this,
jbyteArray bytes, jint off, jint len) {
return readBytes(env, this, bytes, off, len, fis_fd);
}

我们观察下当前的目录,可以看到java 对典型的四种unix like的系统(bsd, linux, macosx, solaris), 以及windows 提供了特殊实现。share是公用部分。

在头部获取文件fd field (fd 是非负正整数,用来标识打开文件)

// FileInputStream.c

JNIEXPORT void JNICALL
Java_java_io_FileInputStream_initIDs(JNIEnv *env, jclass fdClass) {
fis_fd = (*env)->GetFieldID(env, fdClass, "fd", "Ljava/io/FileDescriptor;"); /* fd field,后面用来获取 fd */
}

继续调用readBytes

// ioutil.c

jint
readBytes(JNIEnv *env, jobject this, jbyteArray bytes,
jint off, jint len, jfieldID fid)
{
jint nread;
char stackBuf[BUF_SIZE];
char *buf = NULL;
FD fd; if (IS_NULL(bytes)) {
JNU_ThrowNullPointerException(env, NULL);
return -1;
} if (outOfBounds(env, off, len, bytes)) { /* 越界判断 */
JNU_ThrowByName(env, "java/lang/IndexOutOfBoundsException", NULL);
return -1;
} if (len == 0) {
return 0;
} else if (len > BUF_SIZE) {
buf = malloc(len); /* 缓冲区不足,动态分配内存 */
if (buf == NULL) {
JNU_ThrowOutOfMemoryError(env, NULL);
return 0;
}
} else {
buf = stackBuf;
} fd = GET_FD(this, fid); /* 获取fd */
if (fd == -1) {
JNU_ThrowIOException(env, "Stream Closed");
nread = -1;
} else {
nread = IO_Read(fd, buf, len); /* 执行read,系统调用 */
if (nread > 0) {
(*env)->SetByteArrayRegion(env, bytes, off, nread, (jbyte *)buf);
} else if (nread == -1) {
JNU_ThrowIOExceptionWithLastError(env, "Read error");
} else { /* EOF */
nread = -1;
}
} if (buf != stackBuf) {
free(buf); /* 失败释放内存 */
}
return nread;
}

我们继续看看IO_Read的实现,是个宏定义

#define IO_Read handleRead

handleRead有两种实现

solaris实现:

// /jdk/src/solaris/native/java/io/io_util_md.c

ssize_t
handleRead(FD fd, void *buf, jint len)
{
ssize_t result;
RESTARTABLE(read(fd, buf, len), result);
return result;
} /*
* Retry the operation if it is interrupted
*/
#define RESTARTABLE(_cmd, _result) do { \
do { \
_result = _cmd; \
} while((_result == -1) && (errno == EINTR)); \ /* 如果是中断,则不断重试,避免进程调度等待*/
} while(0)

read方法可以参考unix man page

windows实现:

// jdk/src/windows/native/java/io/io_util_md.c

JNIEXPORT
jint
handleRead(FD fd, void *buf, jint len)
{
DWORD read = 0;
BOOL result = 0;
HANDLE h = (HANDLE)fd;
if (h == INVALID_HANDLE_VALUE) {
return -1;
}
result = ReadFile(h, /* File handle to read */
buf, /* address to put data */
len, /* number of bytes to read */
&read, /* number of bytes read */
NULL); /* no overlapped struct */
if (result == 0) {
int error = GetLastError();
if (error == ERROR_BROKEN_PIPE) {
return 0; /* EOF */
}
return -1;
}
return (jint)read;
}

3.java异常初探

// jdk/src/share/native/common/jni_util.c

/**
* Throw a Java exception by name. Similar to SignalError.
*/
JNIEXPORT void JNICALL
JNU_ThrowByName(JNIEnv *env, const char *name, const char *msg)
{
jclass cls = (*env)->FindClass(env, name); if (cls != 0) /* Otherwise an exception has already been thrown */
(*env)->ThrowNew(env, cls, msg); /* 调用JNI 接口*/
} /* JNU_Throw common exceptions */ JNIEXPORT void JNICALL
JNU_ThrowNullPointerException(JNIEnv *env, const char *msg)
{
JNU_ThrowByName(env, "java/lang/NullPointerException", msg);
}

最后是调用JNI:

// hotspot/src/share/vm/prims/jni.h

jint ThrowNew(jclass clazz, const char *msg) {
return functions->ThrowNew(this, clazz, msg);
} jint (JNICALL *ThrowNew)
(JNIEnv *env, jclass clazz, const char *msg);

4.总结

很多高级语言,有着不同的编程范式,但是归根到底还是(c语言)系统调用,c语言能够在更低的层面做非常多的优化。如果我们了解了这些底层的系统调用,就能看到问题的本质。

本文没有对JNI 做深入分析,后续继续解析。

5.参考

https://man7.org/linux/man-pages/man2/read.2.html

Java的readBytes是怎么实现的?的更多相关文章

  1. Spark案例分析

    一.需求:计算网页访问量前三名 import org.apache.spark.rdd.RDD import org.apache.spark.{SparkConf, SparkContext} /* ...

  2. Java线上应用故障排查之一:高CPU占用

    一个应用占用CPU很高,除了确实是计算密集型应用之外,通常原因都是出现了死循环. 以我们最近出现的一个实际故障为例,介绍怎么定位和解决这类问题. 根据top命令,发现PID为28555的Java进程占 ...

  3. java netty socket库和自定义C#socket库利用protobuf进行通信完整实例

    之前的文章讲述了socket通信的一些基本知识,已经本人自定义的C#版本的socket.和java netty 库的二次封装,但是没有真正的发表测试用例. 本文只是为了讲解利用protobuf 进行C ...

  4. 我看不下去鸟。。。。Java和C#的socket通信真的简单吗?

    这几天在博客园上看到好几个写Java和C#的socket通信的帖子.但是都为指出其中关键点. C# socket通信组件有很多,在vs 使用nuget搜索socket组件有很多类似的.本人使用的是自己 ...

  5. java.net.SocketException: Connection reset

    java.net.SocketException: Connection reset at java.net.SocketInputStream.read(SocketInputStream.java ...

  6. Java Netty 4.x 用户指南

    问题 今天,我们使用通用的应用程序或者类库来实现互相通讯,比如,我们经常使用一个 HTTP 客户端库来从 web 服务器上获取信息,或者通过 web 服务来执行一个远程的调用. 然而,有时候一个通用的 ...

  7. Cocos2d-JS/Ajax用Protobuf与NodeJS/Java通信

    原文地址:http://www.iclojure.com/blog/articles/2016/04/29/cocos2d-js-ajax-protobuf-nodejs-java Google的Pr ...

  8. ASP.NET、JAVA跨服务器远程上传文件(图片)的相关解决方案整合

    一.图片提交例: A端--提交图片 protected void Page_Load(object sender, EventArgs e) { if (!IsPostBack) { string u ...

  9. java中 用telnet 判断服务器远程端口是否开启

    package net.jweb.common.util; import java.io.BufferedReader; import java.io.BufferedWriter; import j ...

  10. Java 把 InputStream 转换成 String 的几种方法

    我们在 Java 中经常会碰到如何把 InputStream 转换成 String 的情形,比如从文件或网络得到一个 InputStream,需要转换成字符串输出或赋给别的变量. 未真正关注这个问题之 ...

随机推荐

  1. golang中一种不常见的switch语句写法

    最近翻开源代码的时候看到了一种很有意思的switch用法,分享一下. 注意这里讨论的不是typed switch,也就是case语句后面是类型的那种. 直接看代码: func (s *systemd) ...

  2. LeetCode 周赛 344(2023/05/07)手写递归函数的固定套路

    本文已收录到 AndroidFamily,技术和职场问题,请关注公众号 [彭旭锐] 提问. 大家好,我是小彭. 今天下午有力扣杯战队赛,不知道官方是不是故意调低早上周赛难度给选手们练练手. 往期周赛回 ...

  3. MySQL百万数据深度分页优化思路分析

    业务场景 一般在项目开发中会有很多的统计数据需要进行上报分析,一般在分析过后会在后台展示出来给运营和产品进行分页查看,最常见的一种就是根据日期进行筛选.这种统计数据随着时间的推移数据量会慢慢的变大,达 ...

  4. 各种远程工具通过ssh连接服务器

    开头 最近遇到一个新的连接方式,不能使用日常的本地通过账号连接,要通过私钥和公钥的连接方式,然后连接到服务器之后才能连接到数据库.因为之前没试过这种连接方式,所以很多工具有不同的连接方式.所以现在就记 ...

  5. 2020-08-31:描述HTTP的版本之间的区别,主要是1.0/1.1/2.0三个版本的区别。

    福哥答案2020-08-31: HTTP1.0与HTTP1.1的主要区别 1.长连接HTTP1.0:需要使用keep-alive参数来告知服务器端要建立一个长连接.HTTP1.1:默认支持长连接.2. ...

  6. ABP - 初识 ABP

    ABP框架 ABP是用于创建现代化Web应用程序的完整体系结构和强大的基础架构,以模块化的方式进行开发,所有模块以nuget包的方式提供,开箱即用,遵循最佳实践和约定,提供SOLID开发经验. 缩写 ...

  7. 日增数据超10PB!揭秘沃尔玛Lakehouse架构选型之路

    沃尔玛系统产生了世界上最大和最多样化的数据集之一,每天数据增长超 10 PB. 来自许多不同的来源及其支持的后端系统,一系列大量的业务事件流被发送到主要由 Apache Kafka 支持的消息传递层. ...

  8. 报错HTTP 405 Method Not Allowed, Allow: POST, OPTIONS, "detail": "方法 “GET” 不被允许。"

    当测试注册功能是否实现时,出现了这种情况的405:HTTP 405 Method Not AllowedAllow: POST, OPTIONSContent-Type: application/js ...

  9. npm安装报错

    npm ERR! request to https://registry.cnpmjs.org/element-ui failed, reason: Hostname/IP does not matc ...

  10. springboot 自动装配的原理

    自动装配原理 问题就是为什么我们直接导入依赖就可以使用了,甚至不用配置web.xml,tomcat等,springboot内部是如何实现的? 主启动类上的注解@SpringBootApplicatio ...