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java io FilterInputStream BufferedInputStream

12-08-13        来源:[db:作者]  
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1. FilterInputStream的结构图

 image

/**
 * A FilterInputStream contains some other input stream, which it
 * uses as its basic source of data, possibly transforming the data along the
 * way or providing additional functionality. The class
 * FilterInputStream itself simply overrides all methods of
 * InputStream with versions that pass all requests to the
 * contained input stream. Subclasses of FilterInputStream may
 * further override some of these methods and may also provide additional
 * methods and fields.
 *
 * @author Jonathan Payne
 * @version %I%, %G%
 * @since JDK1.0
 */
public class FilterInputStream extends InputStream
FilterInputStream继承自InputStream, 可以将其他的输入流作为起数据源.

FilterInputStream只是简单的重写了InputStream里面的方法,直接看看BufferedInputStream

2. BufferedInputStream的类结构

/**
 * A BufferedInputStream adds functionality to another input
 * stream-namely, the ability to buffer the input and to support the
 * mark and reset methods. When the
 * BufferedInputStream is created, an internal buffer array is
 * created. As bytes from the stream are read or skipped, the internal buffer is
 * refilled as necessary from the contained input stream, many bytes at a time.
 * The mark operation remembers a point in the input stream and the
 * reset operation causes all the bytes read since the most recent
 * mark operation to be reread before new bytes are taken from the
 * contained input stream.
 *
 */
public class BufferedInputStream extends FilterInputStream
BufferedInputStream为另外的输入流添加一些功能,其内部维护了一个缓冲区数组。

创建BufferedInputStream

private static int defaultBufferSize = 8192;
protected volatile byte buf[];

public BufferedInputStream(InputStream in) {
    this(in, defaultBufferSize);
}

public BufferedInputStream(InputStream in, int size) {
    super(in);
    if (size <= 0) {
        throw new IllegalArgumentException("Buffer size <= 0");
    }
    buf = new byte[size];
}
初始化一个byte数组, 一次性从输入流中读取指定长度的的数据放到数组中。当程序要读取字节的时候,

直接从byte数组里面读取。

3. BufferedInputStream的缓冲区

通过上面的构造函数可以看到byte数组具有缓冲区的功能, 每次读去数据都是从该缓冲区数组里面读取。

protected int count; //当前缓冲区内总共有多少有效数据
protected int pos; //表示当前读取到的位置,即byte数组的当前下标,下次读取从该位置读取
protected int markpos = -1;  //标记的位置
protected int marklimit;  //最多能mark的字节长度,也就是从mark位置到当前pos的最大长度

public synchronized int read() throws IOException {
    if (pos >= count) {
        fill();
        if (pos >= count)
            return -1;
    }
    return getBufIfOpen()[pos++] & 0xff;
}
通过read方法可以看到,当缓冲区的数据全部读完的时候, 填充缓冲区。这样读取数据都是从缓冲区里面

读取,不会从真正的数据源读取。

3.1 read()方法 返回值 getBufIfOpen()[pos++] & 0xff

我们知道当文件到达结尾的时候是以  -1 表示, 如果是字符流没有负数,返回-1是OK的。但是byte或int 本身包含 –1 这个数, 所以不能直接返回 –1 。

在java中, byte的大小是8 bits 而 int的大小是 32bits;java的二进制采用的是补码的形式

0xff是int类型,二进制为0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111 1111

上述的与运算实际上读取的byte先被强制转换成了int,例如byte的-1(最高位表示符号位,以补码的形式表示负数为:1111 1111)

转换为int之后的二进制1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111

& 0xff之后高位去0,  最后返回的结果是0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111 1111, 为int值为256 .

其-128~-1被转为int中128~256的正数表示。这样解决了可以用-1表示文件已经读完。

但关键是数据的值发生了变化,真正要用读取的数据时是否还能拿到原始的byte。

还拿上面那个例子来看,当读取返回一个256时,将其强制类型转换为byte,(byte)256得到byte的-1,

因为byte只有8位,当int的高位被丢弃后就只剩下1111 1111,在byte中高位的1表示符号位为负数,最终的结果即是byte的-1;

同样byte的-128(1000 0000)被转为int的128(0000 0000 0000 0000 0000 0000 1000 0000),强制类型转换后还原byte的1000 0000。

 3.2 线程安全

我们知道 ++操作其实是线程不安全的, BufferedInputStream里面的public方法都是synchronized的,已保证整个缓存数组是

线程安全的, 关闭方法没有加synchronized,是为了避免过大的系统消耗。

作者:牛哥哥
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