JAVA I/O操作那些事之标准I/0

       java 提供的标准模型有 System.in, System.out, System.err。平日里我们经常用到他们3个，其中用的最多的就是System.out.println()等了，最近突然想到，他们是怎么实现的呢？

下面是JDK中者三者的定义的源码：

     public final static InputStream in = nullInputStream();

     public final static PrintStream out = nullPrintStream();

     public final static PrintStream err = nullPrintStream();

        从上面的代码上我们可以用到，除了in，其他两者都已经封装成了PrintStream格式，我们可以直接使用他们。而in则有点特殊，它只是一个没有被包装过的未经加工的InputStream(这是Thinking in java的原话，但是在实际我发现，这个InputStream的真实类型应该是BufferedInputStream,有可能是我对这句话的理解有误导致的吧)，鄙人在学C++的时候，依稀记得，当出现cin>>这样的标识的时候，程序会停下来等待键盘的输入操作，但是在Java中用起来要费劲些，直接这么简单粗暴的输入，是没有效果的。一般情况下，我们需要对其进行包装，下面的例子就是其中的一个方法

        InputStream in = System.in;
        BufferedReader stdin = new BufferedReader(new InputStreamReader(in));//对其进行包装
        System.out.print("请输入字符：   "); 
        String str = stdin.readLine();//等待键盘输入，按回车结束
        System.out.println("你输入的字符为：   " + str);

   回到开篇讲到的内容，我们注意到in,out返回的是方法 nullInputStream（）、nullPrintStream()方法执行后的结果，我第一次看的时候，想当然就以为这两个方法返回的是inputStream、和PrintStream。后来走到源码中一看，才傻眼了，这两个方法是这样的

 /**
     * The following two methods exist because in, out, and err must be
     * initialized to null.  The compiler, however, cannot be permitted to
     * inline access to them, since they are later set to more sensible values
     * by initializeSystemClass().
     */
    private static InputStream nullInputStream() throws NullPointerException {
	if (currentTimeMillis() > 0) { //一般情况下，不会出现<=0的情况
	    return null;
	}
	throw new NullPointerException();
    }

    private static PrintStream nullPrintStream() throws NullPointerException {
	if (currentTimeMillis() > 0) {
	    return null;
	}
	throw new NullPointerException();
    }

　　从上段代码中我们可以看到，其实这两个方法返回的是null(或者是出现一个运行时的异常)。那么问题来了，竟然是null值，那它们是如何操作与初始化的。

 好在，方法之前有一大段的注释，说明这连个方法之所以存在时应为in，out等必须初始化为空（why?等待高手解答啊。。。），那么何时才是真正的执行初始化操作呢？

答案就在initializeSystemClass（）这个方法里

           

/**
     * Initialize the system class.  Called after thread initialization.
     */
    private static void initializeSystemClass() {
	props = new Properties();
	initProperties(props);
	sun.misc.Version.init();

	// Load the zip library now in order to keep java.util.zip.ZipFile
	// from trying to use itself to load this library later.
	loadLibrary("zip");

	FileInputStream fdIn = new FileInputStream(FileDescriptor.in);
	FileOutputStream fdOut = new FileOutputStream(FileDescriptor.out);
	FileOutputStream fdErr = new FileOutputStream(FileDescriptor.err);
	setIn0(new BufferedInputStream(fdIn));
	setOut0(new PrintStream(new BufferedOutputStream(fdOut, 128), true));
	setErr0(new PrintStream(new BufferedOutputStream(fdErr, 128), true));
/**
*   以上只是部分代码，下面是无关的代码，略去
*/

　　在上面这段代码里，setIn0等方法的代码如下

    private static native void setIn0(InputStream in);
    private static native void setOut0(PrintStream out);
    private static native void setErr0(PrintStream err);

可以看到上面这三个方法都是native方法，那么我们就不能继续跟下去了，但是我们可以看setIn，setOut，setErr方法，我们知道，这三个方法用于冲定向标准的I/O流。

public static void setIn(InputStream in) {
	checkIO(); //用于权限的检查
	setIn0(in);
    }

 public static void setOut(PrintStream out) {
	checkIO();
	setOut0(out);
    }

   public static void setErr(PrintStream err) {
	checkIO();
	setErr0(err);
    }

　　这三个方法都调用了相应的setXX0（）方法，由此我们可以推出setIn0等方法用于重定向输入输出流。

    那么重定位到哪呢？  答案就是

new FileInputStream(FileDescriptor.in)

new FileOutputStream(FileDescriptor.out)

new FileOutputStream(FileDescriptor.err)

 public static final FileDescriptor in = standardStream(0);
 public static final FileDescriptor out = standardStream(1);
 public static final FileDescriptor err = standardStream(2);

/**
* 返回handle为fd的FileDescriptor； 在传统的unix的系统中，fd为0，1，2分别表示为标准输入，标准输出和错误输出。
*/
   private static FileDescriptor standardStream(int fd) {
        FileDescriptor desc = new FileDescriptor();
        desc.handle = set(fd);
        return desc;
    }

      所以 setIn0(new BufferedInputStream(fdIn)); 就是将标准输入先封装成文件输入流（FileInputstream），再封装成BufferedInputStream（典型的装饰模式啊）

      差不多这些了，大致过程都清楚了，但是仍有一些细节后续需要继续弄明白，如：为什么初始化必须为空，什么时候调用的initializeSystemClass（）方法。