java io系列02之 ByteArrayInputStream详解
作者：互联网
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。
目录
1. ByteArrayInputStream 介绍
2. InputStream和ByteArrayInputStream源码分析
3. 示例代码
1. 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)
2. 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。
3. 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。
转载：https://wangkuiwu.github.io/2012/05/02/ByteArrayInputStream/
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