我们以ByteArrayInputStream,拉开对字节类型的“输入流”的学习序幕。
本章,我们会先对ByteArrayInputStream进行介绍,然后深入了解一下它的源码,最后通过示例来掌握它的用法。

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ByteArrayInputStream 介绍

ByteArrayInputStream 是字节数组输入流。它继承于InputStream。
它包含一个内部缓冲区,该缓冲区包含从流中读取的字节;通俗点说,它的内部缓冲区就是一个字节数组,而ByteArrayInputStream本质就是通过字节数组来实现的。
我们都知道,InputStream通过read()向外提供接口,供它们来读取字节数据;而ByteArrayInputStream 的内部额外的定义了一个计数器,它被用来跟踪 read() 方法要读取的下一个字节。

InputStream 函数列表

// 构造函数
InputStream() int available()
void close()
void mark(int readlimit)
boolean markSupported()
int read(byte[] buffer)
abstract int read()
int read(byte[] buffer, int offset, int length)
synchronized void reset()
long skip(long byteCount)

ByteArrayInputStream 函数列表

// 构造函数
ByteArrayInputStream(byte[] buf)
ByteArrayInputStream(byte[] buf, int offset, int length) synchronized int available()
void close()
synchronized void mark(int readlimit)
boolean markSupported()
synchronized int read()
synchronized int read(byte[] buffer, int offset, int length)
synchronized void reset()
synchronized long skip(long byteCount)

InputStream和ByteArrayInputStream源码分析

InputStream是ByteArrayInputStream的父类,我们先看看InputStream的源码,然后再学ByteArrayInputStream的源码。

1. InputStream.java源码分析(基于jdk1.7.40)

 package java.io;

 public abstract class InputStream implements Closeable {

     // 能skip的大小
private static final int MAX_SKIP_BUFFER_SIZE = 2048; // 从输入流中读取数据的下一个字节。
public abstract int read() throws IOException; // 将数据从输入流读入 byte 数组。
public int read(byte b[]) throws IOException {
return read(b, 0, b.length);
} // 将最多 len 个数据字节从此输入流读入 byte 数组。
public int read(byte b[], int off, int len) throws IOException {
if (b == null) {
throw new NullPointerException();
} else if (off < 0 || len < 0 || len > b.length - off) {
throw new IndexOutOfBoundsException();
} else if (len == 0) {
return 0;
} int c = read();
if (c == -1) {
return -1;
}
b[off] = (byte)c; int i = 1;
try {
for (; i < len ; i++) {
c = read();
if (c == -1) {
break;
}
b[off + i] = (byte)c;
}
} catch (IOException ee) {
}
return i;
} // 跳过输入流中的n个字节
public long skip(long n) throws IOException { long remaining = n;
int nr; if (n <= 0) {
return 0;
} int size = (int)Math.min(MAX_SKIP_BUFFER_SIZE, remaining);
byte[] skipBuffer = new byte[size];
while (remaining > 0) {
nr = read(skipBuffer, 0, (int)Math.min(size, remaining));
if (nr < 0) {
break;
}
remaining -= nr;
} return n - remaining;
} public int available() throws IOException {
return 0;
} public void close() throws IOException {} public synchronized void mark(int readlimit) {} public synchronized void reset() throws IOException {
throw new IOException("mark/reset not supported");
} public boolean markSupported() {
return false;
}
}

2. ByteArrayInputStream.java源码分析(基于jdk1.7.40)

 package java.io;

 public class ByteArrayInputStream extends InputStream {

     // 保存字节输入流数据的字节数组
protected byte buf[]; // 下一个会被读取的字节的索引
protected int pos; // 标记的索引
protected int mark = 0; // 字节流的长度
protected int count; // 构造函数:创建一个内容为buf的字节流
public ByteArrayInputStream(byte buf[]) {
// 初始化“字节流对应的字节数组为buf”
this.buf = buf;
// 初始化“下一个要被读取的字节索引号为0”
this.pos = 0;
// 初始化“字节流的长度为buf的长度”
this.count = buf.length;
} // 构造函数:创建一个内容为buf的字节流,并且是从offset开始读取数据,读取的长度为length
public ByteArrayInputStream(byte buf[], int offset, int length) {
// 初始化“字节流对应的字节数组为buf”
this.buf = buf;
// 初始化“下一个要被读取的字节索引号为offset”
this.pos = offset;
// 初始化“字节流的长度”
this.count = Math.min(offset + length, buf.length);
// 初始化“标记的字节流读取位置”
this.mark = offset;
} // 读取下一个字节
public synchronized int read() {
return (pos < count) ? (buf[pos++] & 0xff) : -1;
} // 将“字节流的数据写入到字节数组b中”
// off是“字节数组b的偏移地址”,表示从数组b的off开始写入数据
// len是“写入的字节长度”
public synchronized int read(byte b[], int off, int len) {
if (b == null) {
throw new NullPointerException();
} else if (off < 0 || len < 0 || len > b.length - off) {
throw new IndexOutOfBoundsException();
} if (pos >= count) {
return -1;
} int avail = count - pos;
if (len > avail) {
len = avail;
}
if (len <= 0) {
return 0;
}
System.arraycopy(buf, pos, b, off, len);
pos += len;
return len;
} // 跳过“字节流”中的n个字节。
public synchronized long skip(long n) {
long k = count - pos;
if (n < k) {
k = n < 0 ? 0 : n;
} pos += k;
return k;
} // “能否读取字节流的下一个字节”
public synchronized int available() {
return count - pos;
} // 是否支持“标签”
public boolean markSupported() {
return true;
} // 保存当前位置。readAheadLimit在此处没有任何实际意义
public void mark(int readAheadLimit) {
mark = pos;
} // 重置“字节流的读取索引”为“mark所标记的位置”
public synchronized void reset() {
pos = mark;
} public void close() throws IOException {
}
}

说明
ByteArrayInputStream实际上是通过“字节数组”去保存数据。
(01) 通过ByteArrayInputStream(byte buf[]) 或 ByteArrayInputStream(byte buf[], int offset, int length) ,我们可以根据buf数组来创建字节流对象。
(02) read()的作用是从字节流中“读取下一个字节”。
(03) read(byte[] buffer, int offset, int length)的作用是从字节流读取字节数据,并写入到字节数组buffer中。offset是将字节写入到buffer的起始位置,length是写入的字节的长度。
(04) markSupported()是判断字节流是否支持“标记功能”。它一直返回true。
(05) mark(int readlimit)的作用是记录标记位置。记录标记位置之后,某一时刻调用reset()则将“字节流下一个被读取的位置”重置到“mark(int readlimit)所标记的位置”;也就是说,reset()之后再读取字节流时,是从mark(int readlimit)所标记的位置开始读取。

示例代码

关于ByteArrayInputStream中API的详细用法,参考示例代码(ByteArrayInputStreamTest.java):

import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.ByteArrayOutputStream; /**
* ByteArrayInputStream 测试程序
*
* @author skywang
*/
public class ByteArrayInputStreamTest { private static final int LEN = 5;
// 对应英文字母“abcddefghijklmnopqrsttuvwxyz”
private static final byte[] ArrayLetters = {
0x61, 0x62, 0x63, 0x64, 0x65, 0x66, 0x67, 0x68, 0x69, 0x6A, 0x6B, 0x6C, 0x6D, 0x6E, 0x6F,
0x70, 0x71, 0x72, 0x73, 0x74, 0x75, 0x76, 0x77, 0x78, 0x79, 0x7A
}; public static void main(String[] args) {
String tmp = new String(ArrayLetters);
System.out.println("ArrayLetters="+tmp); tesByteArrayInputStream() ;
} /**
* ByteArrayInputStream的API测试函数
*/
private static void tesByteArrayInputStream() {
// 创建ByteArrayInputStream字节流,内容是ArrayLetters数组
ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(ArrayLetters); // 从字节流中读取5个字节
for (int i=0; i<LEN; i++) {
// 若能继续读取下一个字节,则读取下一个字节
if (bais.available() >= 0) {
// 读取“字节流的下一个字节”
int tmp = bais.read();
System.out.printf("%d : 0x%s\n", i, Integer.toHexString(tmp));
}
} // 若“该字节流”不支持标记功能,则直接退出
if (!bais.markSupported()) {
System.out.println("make not supported!");
return ;
} // 标记“字节流中下一个被读取的位置”。即--标记“0x66”,因为因为前面已经读取了5个字节,所以下一个被读取的位置是第6个字节”
// (01), ByteArrayInputStream类的mark(0)函数中的“参数0”是没有实际意义的。
// (02), mark()与reset()是配套的,reset()会将“字节流中下一个被读取的位置”重置为“mark()中所保存的位置”
bais.mark(0); // 跳过5个字节。跳过5个字节后,字节流中下一个被读取的值应该是“0x6B”。
bais.skip(5); // 从字节流中读取5个数据。即读取“0x6B, 0x6C, 0x6D, 0x6E, 0x6F”
byte[] buf = new byte[LEN];
bais.read(buf, 0, LEN);
// 将buf转换为String字符串。“0x6B, 0x6C, 0x6D, 0x6E, 0x6F”对应字符是“klmno”
String str1 = new String(buf);
System.out.printf("str1=%s\n", str1); // 重置“字节流”:即,将“字节流中下一个被读取的位置”重置到“mark()所标记的位置”,即0x66。
bais.reset();
// 从“重置后的字节流”中读取5个字节到buf中。即读取“0x66, 0x67, 0x68, 0x69, 0x6A”
bais.read(buf, 0, LEN);
// 将buf转换为String字符串。“0x66, 0x67, 0x68, 0x69, 0x6A”对应字符是“fghij”
String str2 = new String(buf);
System.out.printf("str2=%s\n", str2);
}
}

运行结果
ArrayLetters=abcdefghijklmnopqrstuvwxyz
0 : 0x61
1 : 0x62
2 : 0x63
3 : 0x64
4 : 0x65
str1=klmno
str2=fghij
结果说明
(01) ArrayLetters 是字节数组。0x61对应的ASCII码值是a,0x62对应的ASCII码值是b,依次类推...
(02) ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(ArrayLetters); 这句话是创建“字节流bais”,它的内容就是ArrayLetters。
(03) for (int i=0; i<LEN; i++) ; 这个for循环的作用就是从字节流中读取5个字节。每次调用bais.read()就从字节流中读取一个字节。
(04) bais.mark(0); 这句话就是“设置字节流的标记”,此时标记的位置对应的值是0x66。
(05) bais.skip(5); 这句话是跳过5个字节。跳过5个字节后,对应的字节流中下一个被读取的字节的值是0x6B。
(06) bais.read(buf, 0, LEN); 这句话是“从字节流中读取LEN个数据写入到buf中,0表示从buf的第0个位置开始写入”。
(07) bais.reset(); 这句话是将“字节流中下一个被读取的位置”重置到“mark()所标记的位置”,即0x66。

学完了ByteArrayInputStream输入流。下面,我们学习与之对应的输出流ByteArrayOutputStream。


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