缓冲字节流BufferedInputStream的使用及原理分析
我们平时常常会对文件进行读取操作,如使用FileInputStream进行读取操作,则效率很低.为此我们可以使用缓冲字节流BufferedInputStream来操作,读取的效率会有很大的提升.在此我们介绍如何使用BufferedInputStream及分析其工作的原理.
一.使用介绍:
1.1定义:
BufferedInputStream是高级流,不能直接对文件进行操作,只有低级流才能直接与文件相连,所以需套接一个低级流,例如:
FileInputStream fis = new FileInputStream("test.txt");
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(fis);
1.2读取文件:
读取时,我们一般使用read()方法循环的方式读取,如读取到了文件末尾,则read()方法会返回-1,例如:
int len = -1;
while((len=bis.read())!=-1){
System.out.println(len);
}
通过循环读取的方式,可以将文件读取完毕.
二.原理分析:
通过以上内容了解了BufferedInputStream的使用方式,那其工作原理是如何的呢?下面将通过BufferedInputStream的源码分析来了解其工作的原理.
2.1首先分析下BufferedInputStream的属性和构造函数:
属性如下:
//默认的缓冲大小8k private static int DEFAULT_BUFFER_SIZE = 8192; /*最大的缓冲大小Integer.MAX_VALUE - 8,减8是由于虚拟机中在数组中保留了一些头信息*/ private static int MAX_BUFFER_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8; //定义数据存储的缓冲字节数组 protected volatile byte buf[]; //原子属性更新器,用来保证对buf进行原子更新 private static final AtomicReferenceFieldUpdater<BufferedInputStream, byte[]> bufUpdater = AtomicReferenceFieldUpdater.newUpdater (BufferedInputStream.class, byte[].class, "buf"); //buf字节数组中实际数据的大小 protected int count; //开始读取的位置 protected int pos; //记录最后一次开始读取的位置 protected int markpos = -1; //允许的最大提前读取量 protected int marklimit;
构造函数如下:
//以InputStream作为参数,缓冲区大小默认8k public BufferedInputStream(InputStream in) { this(in, DEFAULT_BUFFER_SIZE); } //自定义缓冲区大小 public BufferedInputStream(InputStream in, int size) { super(in); if (size <= 0) { throw new IllegalArgumentException("Buffer size <= 0"); } buf = new byte[size]; }
2.2方法分析:
2.2.1.read()方法分析:
//无参数的read()方法 public synchronized int read() throws IOException { //如果开始读取的位置大于或等于缓冲区实际大小 if (pos >= count) { //则填充缓冲区 fill(); //填充之后,读取位置还是大于或等于缓冲区实际大小,则读取完毕,返回-1 if (pos >= count) return -1; } //返回缓冲区中的第一个字节 return getBufIfOpen()[pos++] & 0xff; }
2.2.2.read1(byte[] b, int off, int len)方法分析:
此方法可以自定义的字节数组,以及开始读取的位置和实际读取的长度,源码如下:
private int read1(byte[] b, int off, int len) throws IOException { //可读取的大小 int avail = count - pos; //如果可读取大小小于或等于0 if (avail <= 0) { //如果len大于或等于缓冲区大小且标记位置小于0,则按照给定的长度读取 if (len >= getBufIfOpen().length && markpos < 0) { return getInIfOpen().read(b, off, len); } //否则按照默认大小读取 fill(); avail = count - pos; //如果可读取大小小于或等于,则读取完毕,返回-1 if (avail <= 0) return -1; } //取avail和len之间的较小值 int cnt = (avail < len) ? avail : len; //将缓冲区的字节数组从pos位置开始,长度为cnt的内容复制到b字节数组中off开始的位置 System.arraycopy(getBufIfOpen(), pos, b, off, cnt); //读取位置增加cnt pos += cnt; //返回读取的长度 return cnt; }
2.2.3.read(byte b[], int off, int len)方法分析:
public synchronized int read(byte b[], int off, int len) throws IOException { //检查流是否关闭 getBufIfOpen(); // Check for closed stream //通过"|"运算确保off,len大于或等于0,b.length大于或等于off+len if ((off | len | (off + len) | (b.length - (off + len))) < 0) { throw new IndexOutOfBoundsException(); } else if (len == 0) { return 0; } int n = 0; //无限循环,只要剩余的内容满足长度len,则保证每次能读取到的长度是len for (;;) { //读取len长度字节 int nread = read1(b, off + n, len - n); if (nread <= 0) return (n == 0) ? nread : n; //因为缓冲字节数组的长度是8192,假设len是800,则读取10次之后,缓冲字节剩余的长度是192,则第一次读取的长度就是192,n也就是192,此时,不会返回,会再次循环.再次循环时,则先将填充缓冲区,再读取剩余的608,读取到了800之后,则返回800的长度. n += nread; if (n >= len) return n; // if not closed but no bytes available, return InputStream input = in; //如果输入流中缓冲去可用的大小小于或等于0,则返回n if (input != null && input.available() <= 0) return n; } }
2.2.4.fill()方法分析:
fill()方法是用于读取数据并填充缓冲区.
private void fill() throws IOException { //检查流是否关闭 byte[] buffer = getBufIfOpen(); //判断标记位置小于0 if (markpos < 0) //设置位置为0,即开始位置 pos = 0; /* no mark: throw away the buffer */ //如果位置大于或等于缓冲区大小,则按如下逻辑处理 else if (pos >= buffer.length) /* no room left in buffer */ if (markpos > 0) { /* can throw away early part of the buffer */ int sz = pos - markpos; System.arraycopy(buffer, markpos, buffer, 0, sz); pos = sz; markpos = 0; } else if (buffer.length >= marklimit) { markpos = -1; /* buffer got too big, invalidate mark */ pos = 0; /* drop buffer contents */ } else if (buffer.length >= MAX_BUFFER_SIZE) { throw new OutOfMemoryError("Required array size too large"); } else { /* grow buffer */ int nsz = (pos <= MAX_BUFFER_SIZE - pos) ? pos * 2 : MAX_BUFFER_SIZE; if (nsz > marklimit) nsz = marklimit; byte nbuf[] = new byte[nsz]; System.arraycopy(buffer, 0, nbuf, 0, pos); if (!bufUpdater.compareAndSet(this, buffer, nbuf)) { // Can't replace buf if there was an async close. // Note: This would need to be changed if fill() // is ever made accessible to multiple threads. // But for now, the only way CAS can fail is via close. // assert buf == null; throw new IOException("Stream closed"); } buffer = nbuf; } //设置大小为pos count = pos; //读取长度为默认大小的数据到缓冲区,并返回读取的长度 int n = getInIfOpen().read(buffer, pos, buffer.length - pos); if (n > 0) //将count设置为长度大小 count = n + pos; }