BufferedInputStream(缓冲输入流)的认知、源码和示例
本章内容包括3个部分：BufferedInputStream介绍，BufferedInputStream源码，以及BufferedInputStream使用示例。
BufferedInputStream 介绍
BufferedInputStream 是缓冲输入流。它继承于FilterInputStream。
BufferedInputStream 的作用是为另一个输入流添加一些功能，例如，提供“缓冲功能”以及支持“mark()标记”和“reset()重置方法”。
BufferedInputStream 本质上是通过一个内部缓冲区数组实现的。例如，在新建某输入流对应的BufferedInputStream后，当我们通过read()读取输入流的数据时，BufferedInputStream会将该输入流的数据分批的填入到缓冲区中。每当缓冲区中的数据被读完之后，输入流会再次填充数据缓冲区；如此反复，直到我们读完输入流数据位置。
BufferedInputStream 函数列表
BufferedInputStream(InputStream in) BufferedInputStream(InputStream in, int size) synchronized int available() void close() synchronized void mark(int readlimit) boolean markSupported() synchronized int read() synchronized int read(byte[] buffer, int offset, int byteCount) synchronized void reset() synchronized long skip(long byteCount)
BufferedInputStream 源码分析(基于jdk1.7.40)
package java.io;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicReferenceFieldUpdater;
public class BufferedInputStream extends FilterInputStream {
// 默认的缓冲大小是8192字节
// BufferedInputStream 会根据“缓冲区大小”来逐次的填充缓冲区；
// 即，BufferedInputStream填充缓冲区，用户读取缓冲区，读完之后，BufferedInputStream会再次填充缓冲区。如此循环，直到读完数据...
private static int defaultBufferSize = 8192;
// 缓冲数组
protected volatile byte buf[];
// 缓存数组的原子更新器。
// 该成员变量与buf数组的volatile关键字共同组成了buf数组的原子更新功能实现，
// 即，在多线程中操作BufferedInputStream对象时，buf和bufUpdater都具有原子性(不同的线程访问到的数据都是相同的)
private static final
AtomicReferenceFieldUpdater<BufferedInputStream, byte[]> bufUpdater =
AtomicReferenceFieldUpdater.newUpdater
(BufferedInputStream.class, byte[].class, "buf");
// 当前缓冲区的有效字节数。
// 注意，这里是指缓冲区的有效字节数，而不是输入流中的有效字节数。
protected int count;
// 当前缓冲区的位置索引
// 注意，这里是指缓冲区的位置索引，而不是输入流中的位置索引。
protected int pos;
// 当前缓冲区的标记位置
// markpos和reset()配合使用才有意义。操作步骤：
// (01) 通过mark() 函数，保存pos的值到markpos中。
// (02) 通过reset() 函数，会将pos的值重置为markpos。接着通过read()读取数据时，就会从mark()保存的位置开始读取。
protected int markpos = -1;
// marklimit是标记的最大值。
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// 关于marklimit的原理，我们在后面的fill()函数分析中会详细说明。这对理解BufferedInputStream相当重要。
protected int marklimit;
// 获取输入流
private InputStream getInIfOpen() throws IOException {
InputStream input = in;
if (input == null)
throw new IOException("Stream closed");
return input;
}
// 获取缓冲
private byte[] getBufIfOpen() throws IOException {
byte[] buffer = buf;
if (buffer == null)
throw new IOException("Stream closed");
return buffer;
}
// 构造函数：新建一个缓冲区大小为8192的BufferedInputStream
public BufferedInputStream(InputStream in) {
this(in, defaultBufferSize);
}
// 构造函数：新建指定缓冲区大小的BufferedInputStream
public BufferedInputStream(InputStream in, int size) {
super(in);
if (size <= 0) {
throw new IllegalArgumentException("Buffer size <= 0");
}
buf = new byte[size];
}
// 从“输入流”中读取数据，并填充到缓冲区中。
// 后面会对该函数进行详细说明！
private void fill() throws IOException {
byte[] buffer = getBufIfOpen();
if (markpos < 0)
pos = 0; /* no mark: throw away the buffer */
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 { /* grow buffer */
int nsz = pos * 2;
if (nsz > marklimit)
nsz = marklimit;
byte nbuf[] = new byte[nsz];
System.arraycopy(buffer, 0, nbuf, 0, pos);
if (!bufUpdater.compareAndSet(this, buffer, nbuf)) {
throw new IOException("Stream closed");
}
buffer = nbuf;
}
count = pos;
int n = getInIfOpen().read(buffer, pos, buffer.length - pos);
if (n > 0)
count = n + pos;
}
// 读取下一个字节
public synchronized int read() throws IOException {
// 若已经读完缓冲区中的数据，则调用fill()从输入流读取下一部分数据来填充缓冲区
if (pos >= count) {
fill();
if (pos >= count)
return -1;
}
// 从缓冲区中读取指定的字节
return getBufIfOpen()[pos++] & 0xff;
}
// 将缓冲区中的数据写入到字节数组b中。off是字节数组b的起始位置，len是写入长度
private int read1(byte[] b, int off, int len) throws IOException {
int avail = count - pos;
if (avail <= 0) {
// 加速机制。
// 如果读取的长度大于缓冲区的长度 并且没有markpos，
// 则直接从原始输入流中进行读取，从而避免无谓的COPY（从原始输入流至缓冲区，读取缓冲区全部数据，清空缓冲区，
// 重新填入原始输入流数据）
if (len >= getBufIfOpen().length && markpos < 0) {
return getInIfOpen().read(b, off, len);
}
// 若已经读完缓冲区中的数据，则调用fill()从输入流读取下一部分数据来填充缓冲区
fill();
avail = count - pos;
if (avail <= 0) return -1;
}
int cnt = (avail < len) ? avail : len;
System.arraycopy(getBufIfOpen(), pos, b, off, cnt);
pos += cnt;
return cnt;
}
// 将缓冲区中的数据写入到字节数组b中。off是字节数组b的起始位置，len是写入长度
public synchronized int read(byte b[], int off, int len)
throws IOException
{
getBufIfOpen(); // Check for closed stream
if ((off | len | (off + len) | (b.length - (off + len))) < 0) {
throw new IndexOutOfBoundsException();
} else if (len == 0) {
return 0;
}
// 读取到指定长度的数据才返回
int n = 0;
for (;;) {
int nread = read1(b, off + n, len - n);
if (nread <= 0)
return (n == 0) ? nread : n;
n += nread;
if (n >= len)
return n;
// if not closed but no bytes available, return
InputStream input = in;
if (input != null && input.available() <= 0)
return n;
}
}
// 忽略n个字节
public synchronized long skip(long n) throws IOException {
getBufIfOpen(); // Check for closed stream
if (n <= 0) {
return 0;
}
long avail = count - pos;
if (avail <= 0) {
// If no mark position set then don't keep in buffer
if (markpos <0)
return getInIfOpen().skip(n);
// Fill in buffer to save bytes for reset
fill();
avail = count - pos;
if (avail <= 0)
return 0;
}
long skipped = (avail < n) ? avail : n;
pos += skipped;
return skipped;
}
// 下一个字节是否存可读
public synchronized int available() throws IOException {
int n = count - pos;
int avail = getInIfOpen().available();
return n > (Integer.MAX_VALUE - avail)
? Integer.MAX_VALUE
: n + avail;
}
// 标记“缓冲区”中当前位置。
// readlimit是marklimit，关于marklimit的作用，参考后面的说明。
public synchronized void mark(int readlimit) {
marklimit = readlimit;
markpos = pos;
}
// 将“缓冲区”中当前位置重置到mark()所标记的位置
public synchronized void reset() throws IOException {
getBufIfOpen(); // Cause exception if closed
if (markpos < 0)
throw new IOException("Resetting to invalid mark");
pos = markpos;
}
public boolean markSupported() {
return true;
}
// 关闭输入流
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()
}
}
}
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时间： 2024-08-30 10:59:16