Java学习之缓冲流的原理详解

时间:2023-02-03 橙子_ 人气:0

前言

前面我们已经学习了四种对文件数据操作的基本流，字节输入流，字节输出流，字符输入流，字符输出流。为了提高其数据的读写效率，Java中又定义了四种缓冲流，分别是：

字节缓冲输入流 BufferedInputStream
字节缓冲输出流 BufferedOutputStream
字符缓冲输入流 BufferedReader
字符缓冲输出流 BufferedWriter

其实，高级流不仅这里的缓冲流，还有数据流，转换流，打印流等。高级流都是对基本流的封装，其底层依旧使用基本流读写数据，但是其新增了一些非常好用的方法。

字节缓冲流

字节缓冲输入流 BufferedInputStream 可以用于高效的读取数据，其底层默认自带了一个长度为 8192 的缓冲区，你也可以自定义缓冲区长度。在使用时是把基本流包装成高级流，其本质是使用底层的基本流读取数据。

JDK中的源码：

    public BufferedInputStream(InputStream in) {
        this(in, DEFAULT_BUFFER_SIZE);
    }

    public BufferedInputStream(InputStream in, int size) {
        super(in);
        if (size <= 0) {
            throw new IllegalArgumentException("Buffer size <= 0");
        }
        buf = new byte[size];
    }

示例，使用字节缓冲流拷贝文件：

import java.io.*;

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        /*
        利用字节缓冲流拷贝文件
         */
        
        //1. 创建缓冲流对象
        BufferedInputStream bis=new BufferedInputStream(new FileInputStream("test.txt"));
        BufferedOutputStream bos=new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("copy.txt"));
        //循环读取数据并写入文件
        int b;
        while ((b=bis.read())!=-1){
            bos.write(b);
        }
        //释放资源，不用释放传入的基本流
        bos.close();
        bis.close();
    }
}

同样的，我们可以一次读取多个字节，要实现这个功能，只需要往 read() 方法总传入一个字节数组，一次读取几个字节由数组的大小决定，同时往 write() 方法中传入开始索引和写入的长度 len，防止写入残留数据。

示例，改写上面的拷贝文件的程序：

//一次读取多个字节的数据
byte[] bytes = new byte[1024];
int len;
while ((len=bis.read(bytes))!=-1){
    bos.write(bytes,0,len);
}

原理

使用缓冲字节流提高了数据的读写效率，其底层依然是使用前面谈到的字节输入流和字节输出流两种基本流读取数据，程序在内存中默认产生一个长度为 8192 的缓冲区，此时在内存中进行数据的交换效率是非常高的。

读取数据时既可以使用无参的 read() 方法，也可以使用传入字节数组的 read() 方法。前者返回数据在字符集中的十进制数，读取到文件末尾时返回 -1 ，后者返回读取的数据个数，读取的数据在字符集中对应的十进制数存放在数组中，读取到文件末尾时返回 -1。读取数据是一个解码的过程，如下图：

字符缓冲流

在使用字符流操作本地文件的数据时，当创建字符流对象时，其实在底层已经默认生成了一个长度为 8192 的数组，这块内存被称为缓冲区。所以使用字符缓冲流来读写数据提升的效率并不是特别明显，但是在字符缓冲流中封装了一些方法，方便对数据的读写。

使用 readLine() 方法一次读取一行的数据，遇到回车换行符停止，返回 null，但是并不会把回车换行符读取到内存中。示例：

import java.io.*;

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("test.txt"));
        String s;
        while ((s=br.readLine())!=null){
            System.out.println(s);
        }
        br.close();
    }
}

使用 newLine() 方法可以实现换行的效果，避免了不同操作系统换行符不同的问题，示例：

import java.io.*;

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        BufferedWriter bw=new BufferedWriter(new FileWriter("test.txt",true));
        bw.write("123");
        bw.newLine();
        bw.write("456");
        bw.close();
    }
}

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