接著上篇文章，我們繼續(xù)來學(xué)習(xí) java 中的字節(jié)流操作。
裝飾者緩沖流 bufferedinput/outputstream
裝飾者流其實(shí)是基于一種設(shè)計(jì)模式「裝飾者模式」而實(shí)現(xiàn)的一種文件 io 流，而我們的緩沖流只是其中的一種，我們一起來看看。
在這之前，我們使用的文件讀寫流 fileinputstream 和 fileoutputstream 都是一個(gè)字節(jié)一個(gè)字節(jié)的從磁盤讀取或?qū)懭耄浅：臅r(shí)。
而我們的緩沖流可以預(yù)先從磁盤一次性讀出指定容量的字節(jié)數(shù)到內(nèi)存中，之后的讀取操作將直接從內(nèi)存中讀取，提高效率。下面我們一起看看緩沖流的具體實(shí)現(xiàn)情況：
依然先以 bufferedinputstream 為例，我們簡(jiǎn)單提一下它的幾個(gè)核心屬性：
- private static int default_buffer_size = 8192;
- protected volatile byte buf[];
- private static int max_buffer_size = integer.max_value - 8;
- protected int count;
- protected int pos;
- protected int markpos = -1;
- protected int marklimit;
buf 就是用于緩沖讀的字節(jié)數(shù)組，它的值將隨著流的讀取而不停的被填充，繼而后續(xù)的讀操作可以直接基于這個(gè)緩沖數(shù)組。
default_buffer_size 規(guī)定了默認(rèn)緩沖區(qū)的大小，即 buf 的數(shù)組長(zhǎng)度。max_buffer_size 指明了緩沖區(qū)的上限。
count 指向緩沖數(shù)組中最后一個(gè)有效字節(jié)索引后一位。pos 指向下一個(gè)待讀取的字節(jié)索引位置。
markpos 和 marklimit 用于重復(fù)讀操作。
接著我們看看 bufferedinputstream 的幾個(gè)示例構(gòu)造器：
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public bufferedinputstream(inputstream in) { this(in, default_buffer_size);} |
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public bufferedinputstream(inputstream in, int size) { super(in); if (size <= 0) { throw new illegalargumentexception("buffer size <= 0"); } buf = new byte[size];} |
整體上來說，前者只需要傳入一個(gè)「被裝飾」的 inputstream 實(shí)例，并使用默認(rèn)大小的緩沖區(qū)。后者則可以顯式指明緩沖區(qū)的大小。
除此之外，super(in) 會(huì)將這個(gè) inputstream 實(shí)例保存進(jìn)父類 filterinputstream 的 in 屬性字段中，并且所有實(shí)際的磁盤讀操作都由這個(gè) inputstream 實(shí)例發(fā)出。
下面我們來看最重要的讀操作以及緩沖區(qū)是如何被填充的。
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public synchronized int read() throws ioexception { if (pos >= count) { fill(); if (pos >= count) return -1; } return getbufifopen()[pos++] & 0xff;} |
這個(gè)方法想必大家已經(jīng)很熟悉了，從流中讀取下一個(gè)字節(jié)并返回，但細(xì)節(jié)上的實(shí)現(xiàn)還是稍稍有些不同。
count 指向了緩沖數(shù)組中有效字節(jié)索引后一位置處，pos 指向下一個(gè)待讀取的字節(jié)索引位置。理論上 pos 是不可能大于 count 的，最多等于。
如果 pos 等于 count，那說明緩沖數(shù)組中所有有效字節(jié)都已經(jīng)被讀取過了，此時(shí)即需要丟棄緩沖區(qū)中那些「無用」的數(shù)據(jù)，從磁盤重新加載一批新數(shù)據(jù)填充緩沖區(qū)。
而事實(shí)上，fill 方法就是做的這個(gè)事情，它的代碼比較多，就不帶大家去解析了，你理解了它的作用，想必分析它的實(shí)現(xiàn)也是容易的。
如果 fill 方法調(diào)用之后，pos 依然 等于 count，那么說明 inputstream 實(shí)例并沒有從流中讀取出任何數(shù)據(jù)，也即文件流中無數(shù)據(jù)可讀。關(guān)于這一點(diǎn)，參見 fill 方法 246 行。
總的來說，如果成功填充了緩沖區(qū)，那么我們的 read 方法將直接從緩沖區(qū)取出一個(gè)字節(jié)返回給調(diào)用者。
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public synchronized int read(byte b[], int off, int len){ //.....} |
這個(gè)方法也是「熟人」了，不再多余的解釋了，實(shí)現(xiàn)是類似的。
skip 方法用于跳過指定長(zhǎng)度的字節(jié)數(shù)進(jìn)行文件流的繼續(xù)讀取：
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public synchronized long skip(long n){ //.....} |
注意一點(diǎn)的是，skip 方法盡量去跳過 n 個(gè)字節(jié)，但不保證一定跳過 n 個(gè)字節(jié)，方法返回的是實(shí)際跳過的字節(jié)數(shù)。如果緩沖數(shù)組中剩余可用字節(jié)數(shù)小于 n，那么最終將跳過緩沖數(shù)組中實(shí)際可跳過的字節(jié)數(shù)。
最后要說一說這個(gè) close 方法：
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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 方法將賦空「被裝飾者」流，并調(diào)用它的 close 方法釋放相關(guān)資源，最終也會(huì)清空緩沖數(shù)組所占用的內(nèi)存空間。
bufferedinputstream 提供了讀緩沖能力，而 bufferedoutputstream 則提供了寫緩沖能力，即內(nèi)存的寫操作并不會(huì)立馬更新到磁盤，暫時(shí)保存在緩沖區(qū)，待緩沖區(qū)滿時(shí)一并寫入。
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protected byte buf[];protected int count; |
buf 代表了內(nèi)部緩沖區(qū)，count 表示緩沖區(qū)中實(shí)際數(shù)據(jù)容量，即 buf 中有效字節(jié)數(shù)，而不是 buf 數(shù)組長(zhǎng)度。
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public bufferedoutputstream(outputstream out) { this(out, 8192);}public bufferedoutputstream(outputstream out, int size) { super(out); if (size <= 0) { throw new illegalargumentexception("buffer size <= 0"); } buf = new byte[size];} |
一樣的實(shí)現(xiàn)思路，必須提供的是一個(gè) outputstream 輸出流實(shí)例，也可以選擇性指明緩沖區(qū)大小。
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public synchronized void write(int b) throws ioexception { if (count >= buf.length) { flushbuffer(); } buf[count++] = (byte)b;} |
寫方法將首先檢查緩沖區(qū)是否還能容納本次寫操作，如果不能將發(fā)起一次磁盤寫操作，將緩沖區(qū)數(shù)據(jù)全部寫入磁盤文件，否則將優(yōu)先寫入緩沖區(qū)。
當(dāng)然，bufferedoutputstream 也提供了 flush 方法向外提供接口，也即不一定非要等到緩沖區(qū)滿了才向磁盤寫數(shù)據(jù)，你也可以顯式的調(diào)用該方法讓它清空緩沖區(qū)并更新磁盤文件。
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public synchronized void flush() throws ioexception { flushbuffer(); out.flush();} |
關(guān)于緩沖流，核心內(nèi)容介紹如上，這是一種能夠顯著提升效率的流，通過它，能夠減少磁盤訪問次數(shù)，提升程序執(zhí)行效率。
有關(guān)對(duì)象序列化流 objectinput/outputstream 以及基于基本類型的裝飾者流 datainput/outputstream 我們這里暫時(shí)不做討論。待到我們學(xué)習(xí)序列化的時(shí)候，再回頭討論這兩個(gè)字節(jié)流。
文章中的所有代碼、圖片、文件都云存儲(chǔ)在我的 github 上：
(https://github.com/singleyam/overview_java)
總結(jié)
以上就是這篇文章的全部?jī)?nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，如果有疑問大家可以留言交流，謝謝大家對(duì)服務(wù)器之家的支持。
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