OpenJDK 源码阅读之 Java 字节流输出类的实现
内容导读
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内容图文
Java 的输入输出总是给人一种很混乱的感觉，要想把这个问题搞清楚，必须对各种与输入输出相关的类之间的关系有所了解。只有你了解了他们之间的关系，知道设计这个类的目的是什么，才能更从容的使用他们。
字节流输出
图1 Java 字节输出类
- OutputStream
OutputStream是所有字节输出类的超类，这是个抽象类，需要实现其中定义的 write 函数，才能有实用的功能。
public
abstract
void
write
(
int
b
)
throws
IOException
;
其它方法都是在 write 的基础上实现的。例如这个多态的 write ：
public
void
write
(
byte
b
[],
int
off
,
int
len
)
throws
IOException
{
if
(
b
==
null
)
{
throw
new
NullPointerException
();
}
else
if
((
off
<
0
)
||
(
off
>
b
.
length
)
||
(
len
<
0
)
||
((
off
+
len
)
>
b
.
length
)
||
((
off
+
len
)
<
0
))
{
throw
new
IndexOutOfBoundsException
();
}
else
if
(
len
==
0
)
{
return
;
}
for
(
int
i
=
0
;
i
<
len
;
i
++)
{
write
(
b
[
off
+
i
]);
}
}
- FileOutputStream
FileOutputStream 会将内容输出到 File 或者 FileDescriptor，
此类是按照字节输出，如果想按照字符输出，可以使用FileReader 类。
构造器中，需要指明输出的文件：
public
FileOutputStream
(
File
file
,
boolean
append
)
throws
FileNotFoundException
{
String
name
=
(
file
!=
null
?
file
.
getPath
()
:
null
);
SecurityManager
security
=
System
.
getSecurityManager
();
if
(
security
!=
null
)
{
security
.
checkWrite
(
name
);
}
if
(
name
==
null
)
{
throw
new
NullPointerException
();
}
this
.
fd
=
new
FileDescriptor
();
this
.
append
=
append
;
fd
.
incrementAndGetUseCount
();
open
(
name
,
append
);
}
写入操作是一个 native 函数，与操作系统相关。
private
native
void
write
(
int
b
,
boolean
append
)
throws
IOException
;
如果对比一下字节输入类，你会发现输入和输出在实现上有很大的相似性，它们是对称的。
- ByteArrayOutputStream
ByteArrayOutputStream 会将数据写入字节数组中, 可以通过 toByteArray,toString 得到这些数据。
protected
byte
buf
[];
初始化时，可以指定这个数组的大小：
public
ByteArrayOutputStream
(
int
size
)
{
if
(
size
<
0
)
{
throw
new
IllegalArgumentException
(
"Negative initial size: "
+
size
);
}
buf
=
new
byte
[
size
];
}
写入时，会写入这个数组。write 会先保证数组的大小，如果不够用，还会自动进行扩充。
public
synchronized
void
write
(
int
b
)
{
ensureCapacity
(
count
+
1
);
buf
[
count
]
=
(
byte
)
b
;
count
+=
1
;
}
- FilterOutputStream
所有有过滤功能的类的基类，例如，对输出流进行转化，或者添加新的功能。初始化时，需要提供一个底层的流，用于写入数据，FilterOUtputStream 类的所有方法都是通过调用这个底层流的方法实现的。
初始化时，
protected
OutputStream
out
;
public
FilterOutputStream
(
OutputStream
out
)
{
this
.
out
=
out
;
}
写入时：
public
void
write
(
int
b
)
throws
IOException
{
out
.
write
(
b
);
}
- BufferedOutputStream
BufferedOutputStream 是 FilterOutputStream 的子类，提供缓冲功能，所以，你不用每写入一个字节都要调用操作系统的write 方法，而是积累到缓冲区，然后一起写入。
缓冲区就是一个字节数组，在构造器中被初始化。
protected
byte
buf
[];
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
];
}
当调用 write(b) 时，并不真正写入，而是将要写入的数据存放在缓冲区内，等缓冲区满后，一次性写入数据。
public
synchronized
void
write
(
int
b
)
throws
IOException
{
if
(
count
>=
buf
.
length
)
{
flushBuffer
();
}
buf
[
count
++]
=
(
byte
)
b
;
}
- DataOutputStream
DataOutputStream 可以按 Java 的基本类型写入数据。写入的原理是，将基本类型数据中的字节分离出来，然后将这些字节写入。例如：
public
final
void
writeBoolean
(
boolean
v
)
throws
IOException
{
out
.
write
(
v
?
1
:
0
);
incCount
(
1
);
}
boolean 类型就是按照 0/1 的方式写入的。
public
final
void
writeShort
(
int
v
)
throws
IOException
{
out
.
write
((
v
>>>
8
)
&
0xFF
);
out
.
write
((
v
>>>
0
)
&
0xFF
);
incCount
(
2
);
}
short 是两个字节，需要将其中的两个字节分离出来，分别写入，incCount 加了2. writeChar 同理，因为它也是写入两个字节。
浮点数比较特殊，没法直接分离出各个字节，要调用 Float 的一个静态方法，把浮点数转化成四个字节，再通过 writeInt 写入。floatToInitBits 会调用一个 native 方法,
按照 IEEE 754 标准，完成其主要功能。
public
final
void
writeFloat
(
float
v
)
throws
IOException
{
writeInt
(
Float
.
floatToIntBits
(
v
));
}
- PipedOutputStream
管道输出流可以与一个管道输入流相关联，关联后，共用一个缓冲区，输出流写入数据，输入流读取数据，二者应该处于不同线程，否则可能出现死锁。
原理上一篇文章在介绍 PipedInputStream 时，已经阐述。
另外，我觉得在这里，有必要说一下那几个用于压缩和解压缩的类，实现就不说了，就讲下他们的功能与关系。
JAVA IO 压缩与解压缩
- InflaterInputStream: 用于解压 deflate 格式的压缩数据，底层流为压缩后的数据，read 返回解压后的数据。
- InflaterOutputStream: 用于解压 deflate 格式的压缩数据，底层流为压缩后的数据，write 写入解压后的数据。
- DeflaterInputStream: 用于压缩成 deflate 格式的数据，底层流为未压缩数据，read 返回压缩后的数据。
-
DeflaterOutputStream: 用于压缩成 deflate 格式的数据，底层流为未压缩数据，write 写入压缩后的数据。
-
GZIPInputStream: 用于解压 GZip 格式的压缩数据，底层流为压缩后的数据，read 返回解压后的数据。它是 InflaterInputStream 的子类。
- GZIPOutputStream: 用于压缩成 Gzip格式的数据，底层流为未压缩数据，write 写入压缩后的数据。是 DeflaterOutputStream 的子类(注意不是InflaterOutputStream) 。
不得不说，这个API设计的真是太反直觉了。GZIP 格式的解压和压缩一个是 GZIPInputStream，一个是 GZIPOutputStream。而 deflate 格式的解压和压缩，一个是 InflaterInputStream/InflaterOutputStream，另一个是 DeflaterInputStream/DeflaterOutputStream。当同时需要对 gzip 和 deflate 压缩和解压缩时，就感觉，真是反直觉。
原文：http://blog.csdn.net/on_1y/article/details/37728603
内容总结
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