JavaIO流原理之常用字節流和字符流詳解以及Buffered高效的原理


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    Java的流體系十分龐大,我們來看看體系圖:
 
     這么龐大的體系里面,常用的就那么幾個,我們把它們抽取出來,如下圖:
 
    一:字節流
        1:字節輸入流
           字節輸入流的 抽象基類是InputStream,常用的子類是 FileInputStream和BufferedInputStream。
           1)FileInputStream
           文件字節輸入流:一切文件在系統中都是以 字節的形式保存的,無論你是文檔文件、視頻文件、音頻文件...,需要讀取這些文件都可以用FileInputStream去讀取其保存在存儲介質(磁盤等)上的字節序列。
           FileInputStream在創建時通過把文件名作為構造參數連接到該文件的字節內容,建立起字節流傳輸通道。
           然后通過 read()、read(byte[])、read(byte[],int begin,int len) 三種方法 從字節流中讀取 一個字節、一組字節。
           
           2)BufferedInputStream
           帶緩沖的字節輸入流:上面我們知道文件字節輸入流的讀取時,是直接同字節流中讀取的。由於 字節流是與硬件(存儲介質)進行的讀取,所以速度較慢。而CPU需要使用數據時通過read()、read(byte[])讀取數據時就要受到硬件IO的慢速度限制。我們又知道, CPU與內存發生的讀寫速度比硬件IO快10倍不止,所以優化讀寫的思路就有了:在內存中建立緩存區,先把存儲介質中的字節讀取到緩存區中。CPU需要數據時直接從緩沖區讀就行了,緩沖區要足夠大,在被讀完后又觸發fill()函數自動從存儲介質的文件字節內容中讀取字節存儲到緩沖區數組。
           BufferedInputStream 內部有一個緩沖區,默認大小為8M,每次調用read方法的時候,它首先嘗試從緩沖區里讀取數據,若讀取失敗(緩沖區無可讀數據),則選擇從物理數據源 (譬如文件)讀取新數據(這里會嘗試盡可能讀取多的字節)放入到緩沖區中,最后再將緩沖區中的內容返回給用戶.由於從緩沖區里讀取數據遠比直接從存儲介質讀取速度快,所以BufferedInputStream的效率很高。
public class OutputStreamWriter extends Writer {

// 流編碼類,所有操作都交給它完成。

    private final StreamEncoder se;


// 創建使用指定字符的OutputStreamWriter。

    public OutputStreamWriter(OutputStream out, String charsetName)


            throws UnsupportedEncodingException

    {


        super(out);


        if (charsetName == null)



            throw new NullPointerException("charsetName");


        se = StreamEncoder.forOutputStreamWriter(out, this, charsetName);

    }


// 創建使用默認字符的OutputStreamWriter。

    public OutputStreamWriter(OutputStream out) {


        super(out);


        try {



            se = StreamEncoder.forOutputStreamWriter(out, this, (String)null);


        } catch (UnsupportedEncodingException e) {



            throw new Error(e);


        }

    }


// 創建使用指定字符集的OutputStreamWriter。

    public OutputStreamWriter(OutputStream out, Charset cs) {


        super(out);


        if (cs == null)



            throw new NullPointerException("charset");


        se = StreamEncoder.forOutputStreamWriter(out, this, cs);

    }


// 創建使用指定字符集編碼器的OutputStreamWriter。

    public OutputStreamWriter(OutputStream out, CharsetEncoder enc) {


        super(out);


        if (enc == null)



            throw new NullPointerException("charset encoder");


        se = StreamEncoder.forOutputStreamWriter(out, this, enc);

    }


// 返回該流使用的字符編碼名。如果流已經關閉,則此方法可能返回 null。

    public String getEncoding() {


        return se.getEncoding();

    }


// 刷新輸出緩沖區到底層字節流,而不刷新字節流本身。該方法可以被PrintStream調用。

    void flushBuffer() throws IOException {


        se.flushBuffer();

    }


// 寫入單個字符

    public void write(int c) throws IOException {


        se.write(c);

    }


// 寫入字符數組的一部分

    public void write(char cbuf[], int off, int len) throws IOException {


        se.write(cbuf, off, len);

    }


// 寫入字符串的一部分

    public void write(String str, int off, int len) throws IOException {


        se.write(str, off, len);

    }


// 刷新該流。可以發現,刷新緩沖區其實是通過流編碼類的flush()實現的,故可以看出,緩沖區是流編碼類自帶的而不是OutputStreamWriter實現的。

    public void flush() throws IOException {


        se.flush();

    }


// 關閉該流。

    public void close() throws IOException {


        se.close();

    }
}

       每次調用 write() 方法都會導致在給定字符(或字符集)上調用編碼轉換器。在寫入底層輸出流之前,得到的這些字節將在緩沖區中累積(傳遞給 write() 方法的字符沒有緩沖,輸出數組才有緩沖)。為了獲得最高效率,可考慮將 OutputStreamWriter 包裝到 BufferedWriter 中,以避免頻繁調用轉換器。

 

        2)BufferedWriter

        帶緩沖的字符輸出流:與OutputStreamWriter的緩沖不同,BufferedWriter的緩沖是真正由自己創建的緩沖數組來實現的。故此:不需要頻繁調用編碼轉換器進行緩沖,而且,它可以提供單個字符、數組和字符串的緩沖(編碼轉換器只能緩沖字符數組和字符串)。

        BufferedWriter可以在創建時把一個OutputStreamWriter進行包裝,為輸出流建立緩沖;

        然后,通過

void write(char[] cbuf, int off, int len) 
          寫入字符數組的某一部分。 
 void write(int c) 
          寫入單個字符。 
 void write(String s, int off, int len) 
          寫入字符串的某一部分。 

       向緩沖區寫入數據。

       還可以通過

 void newLine() 

       寫入一個行分隔符。 

       最后,可以手動控制緩沖區的數據刷新:

void flush() 刷新該流的緩沖。 

 


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