Java IO流学习总结三：缓冲流-BufferedInputStream、BufferedOutputStream

InputStream
|__FilterInputStream
        |__BufferedInputStream

首先抛出一个问题，有了InputStream为什么还要有BufferedInputStream?

 BufferedInputStream 和 BufferedOutputStream 这两个类分别是 FilterInputStream 和 FilterOutputStream 的子类，作为装饰器子类，使用它们可以防止每次读取/发送数据时进行实际的写操作，代表着使用缓冲区。

我们有必要知道不带缓冲的操作，每读一个字节就要写入一个字节，由于涉及磁盘的IO操作相比内存的操作要慢很多，所以不带缓冲的流效率很低。带缓冲的流，可以一次读很多字节，但不向磁盘中写入，只是先放到内存里。等凑够了缓冲区大小的时候一次性写入磁盘，这种方式可以减少磁盘操作次数，速度就会提高很多！

同时正因为它们实现了缓冲功能，所以要注意在使用 BufferedOutputStream 写完数据后，要调用 flush() 方法或 close() 方法，强行将缓冲区中的数据写出。否则可能无法写出数据。与之相似还 BufferedReader 和 BufferedWriter 两个类。

现在就可以回答在本文的开头提出的问题：

 BufferedInputStream 和 BufferedOutputStream 类就是实现了缓冲功能的输入流/输出流。使用带缓冲的输入输出流，效率更高，速度更快。

总结：

• 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。

　　带有缓冲区的，缓冲区(Buffer)就是内存里面的一小块区域，读写数据时都是先把数据放到这块缓冲区域里面，减少io对硬盘的访问次数，保护我们的硬盘。可以把缓冲区想象成一个小桶，把要读写的数据想象成水，每次读取数据或者是写入数据之前，都是先把数据装到这个桶里面，装满了以后再做处理。这就是所谓的缓冲。先把数据放置到缓冲区上，等到缓冲区满了以后，再一次把缓冲区里面的数据写入到硬盘上或者读取出来，这样可以有效地减少对硬盘的访问次数，有利于保护我们的硬盘。

BufferedInputStream API简介

源码关键字段分析

private static int defaultBufferSize = 8192;//内置缓存字节数组的大小 8KB
    
protected volatile byte buf[];  //内置缓存字节数组
    
protected int count;    //当前buf中的字节总数、注意不是底层字节输入流的源中字节总数
    
protected int pos;      //当前buf中下一个被读取的字节下标
    
protected int markpos = -1; //最后一次调用mark(int readLimit)方法记录的buf中下一个被读取的字节的位置
    
protected int marklimit;    //调用mark后、在后续调用reset()方法失败之前云寻的从in中读取的最大数据量、用于限制被标记后buffer的最大值

构造函数

BufferedInputStream(InputStream in) //使用默认buf大小、底层字节输入流构建bis 

BufferedInputStream(InputStream in, int size) //使用指定buf大小、底层字节输入流构建bis  

一般方法介绍

int available();  //返回底层流对应的源中有效可供读取的字节数      
  
void close();  //关闭此流、释放与此流有关的所有资源  
  
boolean markSupport();  //查看此流是否支持mark
  
void mark(int readLimit); //标记当前buf中读取下一个字节的下标  
  
int read();  //读取buf中下一个字节  
  
int read(byte[] b, int off, int len);  //读取buf中下一个字节  
  
void reset();   //重置最后一次调用mark标记的buf中的位子  
  
long skip(long n);  //跳过n个字节、 不仅仅是buf中的有效字节、也包括in的源中的字节 

BufferedOutputStream API简介

关键字段

protected byte[] buf;   //内置缓存字节数组、用于存放程序要写入out的字节  
  
protected int count;   //内置缓存字节数组中现有字节总数 
 

构造函数

BufferedOutputStream(OutputStream out); //使用默认大小、底层字节输出流构造bos。默认缓冲大小是 8192 字节( 8KB )
  
BufferedOutputStream(OutputStream out, int size);  //使用指定大小、底层字节输出流构造bos  

构造函数源码：

/**
  * Creates a new buffered output stream to write data to the
  * specified underlying output stream.
  * @param   out   the underlying output stream.
  */
 public BufferedOutputStream(OutputStream out) {
     this(out, 8192);
 }

 /**
  * Creates a new buffered output stream to write data to the
  * specified underlying output stream with the specified buffer
  * size.
  *
  * @param   out    the underlying output stream.
  * @param   size   the buffer size.
  * @exception IllegalArgumentException if size <= 0.
  */
 public BufferedOutputStream(OutputStream out, int size) {
     super(out);
     if (size <= 0) {
         throw new IllegalArgumentException("Buffer size <= 0");
     }
     buf = new byte[size];
 }

一般方法

//在这里提一句,`BufferedOutputStream`没有自己的`close`方法,当他调用父类`FilterOutputStrem`的方法关闭时,会间接调用自己实现的`flush`方法将buf中残存的字节flush到out中,再`out.flush()`到目的地中,DataOutputStream也是如此。 
  
void  flush();  将写入bos中的数据flush到out指定的目的地中、注意这里不是flush到out中、因为其内部又调用了out.flush()  
  
write(byte b);      将一个字节写入到buf中  
  
write(byte[] b, int off, int len);      将b的一部分写入buf中 

那么什么时候flush()才有效呢？
答案是：当OutputStream是BufferedOutputStream时。

当写文件需要flush()的效果时，需要
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("c:a.txt");
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(fos);
也就是说，需要将FileOutputStream作为BufferedOutputStream构造函数的参数传入，然后对BufferedOutputStream进行写入操作，才能利用缓冲及flush()。

查看BufferedOutputStream的源代码，发现所谓的buffer其实就是一个byte[]。
BufferedOutputStream的每一次write其实是将内容写入byte[]，当buffer容量到达上限时，会触发真正的磁盘写入。
而另一种触发磁盘写入的办法就是调用flush()了。

1. BufferedOutputStream 在 close() 时会自动flush
2. BufferedOutputStream 在不调用 close() 的情况下，缓冲区不满，又需要把缓冲区的内容写入到文件或通过网络发送到别的机器时，才需要调用flush.

实战演练1：复制文件

操作：使用缓存流将F盘根目录里面名字为：123.png 图片复制成 abc.png

package com.app;
import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.BufferedOutputStream;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;


public class A3 {

    public static void main(String[] args) throws IOException {

        String filePath = "F:/123.png" ;
        String filePath2 = "F:/abc.png" ;
        File file = new File( filePath ) ;
        File file2 = new File( filePath2 ) ;
        copyFile( file , file2 );

    }
    
    /**
     * 复制文件
     * @param oldFile
     * @param newFile
     */
    public static void copyFile( File oldFile , File newFile){
        InputStream inputStream = null ;
        BufferedInputStream bufferedInputStream = null ;

        OutputStream outputStream = null ;
        BufferedOutputStream bufferedOutputStream = null ;

        try {
            inputStream = new FileInputStream( oldFile ) ;
            bufferedInputStream = new BufferedInputStream( inputStream ) ;

            outputStream = new FileOutputStream( newFile ) ;
            bufferedOutputStream = new BufferedOutputStream( outputStream ) ;

            byte[] b=new byte[1024];   //代表一次最多读取1KB的内容

            int length = 0 ; //代表实际读取的字节数
            while( (length = bufferedInputStream.read( b ) )!= -1 ){
                //length 代表实际读取的字节数
                bufferedOutputStream.write(b, 0, length );
            }
            //缓冲区的内容写入到文件
            bufferedOutputStream.flush();
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {

            if( bufferedOutputStream != null ){
                try {
                    bufferedOutputStream.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }

            if( bufferedInputStream != null){
                try {
                    bufferedInputStream.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            
            if( inputStream != null ){
                try {
                    inputStream.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            
            if ( outputStream != null ) {
                try {
                    outputStream.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }

        }
    }
}

效果图：

图解流

　　程序的输入指的是把从文件读取到的内容存储到为程序分配的内存区域里面去。流，什么是流，流无非就是两根管道，一根向里，一根向外，向里向外都是对于我们自己写的程序来说，流分为各种各样的类型，不同的分类方式又可以分为不同的类型，根据方向来分，分为输入流和输出流，根据读取数据的单位的不同，又可以分为字符流和字节流，除此之外，还可以分为节点流和处理流，节点流就是直接和数据源连接的流，处理流就是包在其它流上面的流，处理流不是直接和数据源连接，而是从数据源读取到数据以后再通过处理流处理一遍。缓冲流也包含了四个类：BufferedInputStream、BufferedOutputStream、BufferedReader和BufferedWriter。流都是成对的，没有流是是不成对的，肯定是一个in，一个out。

如何正确的关闭流

在上面的代码中，我们关闭流的代码是这样写的。

finally {

            if( bufferedOutputStream != null ){
                try {
                    bufferedOutputStream.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }

            if( bufferedInputStream != null){
                try {
                    bufferedInputStream.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }

            if( inputStream != null ){
                try {
                    inputStream.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }

            if ( outputStream != null ) {
                try {
                    outputStream.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }

        }

思考：在处理流关闭完成后，我们还需要关闭节点流吗？

让我们带着问题去看源码：

bufferedOutputStream.close();

 /**
     * Closes this input stream and releases any system resources
     * associated with the stream.
     * Once the stream has been closed, further read(), available(), reset(),
     * or skip() invocations will throw an IOException.
     * Closing a previously closed stream has no effect.
     *
     * @exception  IOException  if an I/O error occurs.
     */
    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（）方法的作用
1、关闭输入流，并且释放系统资源
2、BufferedInputStream装饰一个 InputStream 使之具有缓冲功能，is要关闭只需要调用最终被装饰出的对象的 close()方法即可，因为它最终会调用真正数据源对象的 close()方法。因此，可以只调用外层流的close方法关闭其装饰的内层流。

那么如果我们想逐个关闭流，我们该怎么做？

答案是：先关闭外层流，再关闭内层流。一般情况下是：先打开的后关闭，后打开的先关闭；另一种情况：看依赖关系，如果流a依赖流b，应该先关闭流a，再关闭流b。例如处理流a依赖节点流b，应该先关闭处理流a，再关闭节点流b

看懂了怎么正确的关闭流之后，那么我们就可以优化上面的代码了，只关闭外层的处理流。

finally {

            if( bufferedOutputStream != null ){
                try {
                    bufferedOutputStream.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }

            if( bufferedInputStream != null){
                try {
                    bufferedInputStream.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }

转载       https://blog.csdn.net/zhaoyanjun6/article/details/54894451