java源码之 io 流源码解读（一）

刚刚喝了一波毒鸡汤，其中印象最深的就是这两个：

没有人能够让你放弃梦想，自己想想就放弃了。

找对象的时候不能光看对方的外表。。。。还要看看自己的外表哈哈哈~~

吸收了这一大波精气之后，我感觉我的精力值已经足够支撑我将这篇文章完成，嘿嘿走你...\

花了一周的零碎时间，整理了一下相关的类关系，虽然网上有很多，但是自己动手做一遍效果要好不知道多少。但是不知道怎么传大图，只能将它调的很小穿上来。嗯，上图吧：

咋一看，要比集合体系的图复杂呢。。哎，也正常，毕竟这要更高层一点吧，不在同一个位面嘿嘿嘿。之前上课用的也好，自己下来练习的也好，总是将这些什么流啊之类的搞混，整的自己晕头转向的，好不容易记住的大致的用法，过个十天半个月不用又是一脸懵逼了。。。。于是狠下心来将其源码粗略看看，但是尽管这样自己已经收获到了很多。

继续说说流吧！流，流量，水流，其英文单词为Stream,我自然在idea上面去stream 查看一下呢，果不其然，我找到了。经过几分钟的观察惊讶的发现它竟然是java.util包下的。哎呀妈呀这尴尬大了。寻思还是跟着大牛的脚步走吧，免得自己又乱来嘿嘿嘿。于是：以这张图为索引：

不得不说这下顺了很多，但是我向来不喜欢被牵着鼻子走，遂还是从接口至下，慢慢专研，所谓心急吃不了热豆腐（但是这速度已经很快了，强行吃热豆腐肯定是要被烫嘴的嘻嘻）。于是，通过源码很快的可以发现，io体系的顶层接口为 autoclosable,其方法接口很简单，只有一个close()。但是通过后面的调试我大致能理解到，实现了autoclosable接口的类最后会交给 finilize管理，也就是jvm的垃圾收集器，至于它主要功能是什么，只可意会不好言传哈哈哈。而往往类要调用的时候并不是直接实现autoclosable,而是实现其子接口closable,可能也是为了多态吧。。。

因此，从第一张关系图中，可以看到： io体系里面所有的抽象基类： InputStream,OutputStream,Reader,Writer都实现了该接口。想表达的太多竟然一时间不知道该从哪个开始表述，那就按照自己观看源码的时间线来说吧。

以前就有所猜测，流的本质是什么？事实上并不存在流的类，有一个流的接口但是是作为java.util工具包下的接口，既然是作为一个接口，功能的抽象那么问其本质就牛头不对马嘴了。看来自己以后应该思考的要换成：输入流的本质是什么？它的原理是什么？和输出流的本质是什么？它的原理是什么了吧。尽管如此，原来猜测的答案便是：数组。（这是作为一种逻辑结构而言，若从物理结构而言，那所有的东西都可以称之为数组了吧，毕竟是线性的，当然这是在不考虑操作方式的情况下。不知道理解的对不对，管他的，有自己的理解我都是看成是经验吧。）。这一次的练习算是进一步加深了自己的理解吧，也算验证了自己的猜测。那就是 byte数组。

万法归宗，万本归源。对于InputStream抽象基类而言，或者说成是输入流而言，其最最最最最核心的莫过于 read()方法了，对于输入类的基本流也好，包装流也好，可以说它们都是在这上面做文章了，只是说呢，这文章做的逼格高了点，让我等普通人不敢望其项背。本尊面目如下：

我第一个开刀的自然是用的最多，让我痛苦不堪的 FileInputStram了。不过整体而言它算中等复杂的一个类吧。（因为不复杂有点骄傲，那就中等复杂吧！）。既然是叫做文件输入流，那肯定是跟文件有关了，自然免不了要去看看File类。之前朋友遇到过这样一种情况，他希望在系统的文件系统中建一个文件，于是他采用了该方法。 new File("D:\\dev\\test.txt")。运行后去文件系统查看的时候竟然没有该文件。这也引起了我的思考，为什么会没有呢？它们之间通过什么联系在一起的呢？没想到一直拖到了现在才想起来去探究这个问题。不过还好，不算太晚。其满足主要的一些依赖：

可以看到FileInputStream依赖于两个类，直接相关的是File,其又依赖于FileSystem，从名字也可以分析出这是跟文件系统有关的抽象类，因为我是windows系统，所以它的实现类为 WinNTFileSystem,通过查看源码，可以看到其中有多个native方法，也就是归c管的，或者说归系统管吧。

既然类结构了解了，那就继续来处理那个多年的疑问吧？既然new File("...")不能创建文件，那么怎么创建文件呢？File类的边界在哪？它是以何种时机保存我们所设定的信息呢？嗯差不多就这些问题，但是当时好像没有截图，就口头表述吧。事实上我们实例化一个文件，也就是 new File()的时候，事实上并没有与系统交互，其实例化后主要做了如下两件事情： 1.规范化路径名，也就是将分隔符换成本系统支持的分隔符； 2，判断该路径的类型，是完全绝对路径呢？还是相对项目根路径的绝对路径呢？还是完全的相对路径呢？所以当我们实例化之后没有文件生成也就能理解了，那么当我们调用实例化后的当前对象的createNewFile()之后，为什么又有文件呢？它做了哪些事情呢？请看图：

嘿嘿，是不是感觉有一种柳暗花明又一村的感觉哈哈哈。但是至少这里我算粗鲁的处理了我的疑问。

上面那个已经超出了io流体系，算是一个延伸吧。。继续回过头来，作为一个具体的输入流，自然是要看它的最核心的方法的：

至于其他的方法，多字节读取啊，按字符读取啊，按字符数组读取啊，种种，原来最终其实都是执行的这个，真扯淡，原来以为挺神秘的。

关于多字节读取需要说明的一点就是：多字节读取为过程调用，使用方式上面，跟单字节读取有一些差别。单字节读取为函数调用，其结果通过返回值呈现。而多字节读取为过程调用，其返回值虽然也为int但是意义变了，目标参数为复合数据类型数组，因此结果的呈现直接去我们定义的目标byte[]中取。这也是我长久来的一个疑惑吧。但是本质上，都是read()负责读取，并且是单字节读取。方法如下：

还有一个挺重要的就是，FileInputStream何种时机与系统交互？

嘿嘿，它在实例化输入流的时候就交互了，就是这么暴力。当然前提是你以文件去实例化。

对啦对啦，还有一个特别重要的话题！！那就是既然read0()方法是外部的，并且是一个函数调用，也就是每次只需读取需要的那个byte，而对读取状态，读取位置的推进，读取安全性等都不是java去维护，那么谁对这个线程负责，谁来管理维护呢？总的有人管理吧，不然早乱了套了。具体是谁我也不是很清楚，但是我猜想有几种可能性： 1.协议栈去维护，比如tcp协议，它就是一个基于连接的可靠的传输机制，其通信过程中本身就记录了状态信息，位置信息等。 2.c函数去维护，即通过jni调用的c函数，其本质也是一个高级程序管理的。（最近看的一些书，让我对所谓的高级语言，低级语言有了一些特别的认识。比如asm(汇编语言)与c（c语言）,可以说是作为高级与低级语言的典型代表了。但是其实asm里面也是那些跳转语句，移位语句啊之类的，只是它在表达方式让对人来说不易理解，并且写起来很麻烦。而c则更易读，实际上（自己的理解不知道对否）是对asm的一个包装。这就让我对软硬件更加的着迷了，奈何自己要搞钱，不然肯定去深深专研去了。）。不管怎么样吧，反正跟java 内部无关，有一句话是这样说的，程序在没有被调用的时候在硬盘中，被调用的时候就从内存中复制到内存中运行，也就是运行的程序都是在内存中的。从这个意义上讲，这个FileInputStream是从外部读取东西。到这里，基本算是我对这个输入流的所有的疑惑与感悟了。

万事开头难。既然处理了一个输入流了，那么接下来的应该都好办了。第二个是最复杂的一个，类最多的一个，但同时它也是最懒的。为啥呢？？从它的名字可以看出来： FilterInputStream，顾名思义，过滤输入流，哈哈哈翻译的很生硬。但是它确实类比较多，也很复杂。你看： BufferedInputStream,DataInputStream，还有一个跟这个有一点血缘关系的最复杂的 ObjectInputStram（似曾相识啊，要么在观看大牛解析tomcat的时候好像看到过它，要不就是在debug springboot的时候看到过它。总之逼格有点高）。为什么说它们是最懒的呢？因为它们没有自己去读取啊哈哈哈。事实上，它们最后都调用的是他们的父类InputStream去实现read()方法，但是总的有人去read（）啊。 “额，我才不管呢，要么你就乖乖的读取给我，我给你封装一下，要么你就别用我们。"它们如是说。

在这个过程中，我算好好理解了一下buffer这个东西了（说法可能不严谨，因为buffer事实上是一个抽象基类，而且还不是属于io包下的）。但是它们都有一些基本的特征：那就是既然是缓冲，其自然是为了减少峰值的。所以它们必须都有一个东西来装，类似于半山腰的水池。那么这个水池实际上是个什么玩意呢？万法归宗，万本归源，自然是byte[]。嘿嘿嘿，而且是位于内存中，也就是java内部。我还发现一个不成文的规定，那就是它们有一个默认大小，就是 2的十三次方，也就是8192.。还有我们平常见过特别多的，flush()方法。但是BufferInputStream里面好像不叫flush(),叫做fill()。那就等到了包装流的时候再继续介绍吧。 (其本质也是调用read()核心方法嘿嘿。)

不知不觉都到了寝室要关门的时候了，正写的起劲呢。哎，连InputStream都没有写完太失望了。回寝室继续写吧，争取忙完。

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