IO--InputStream

乐字节

乐字节，专注于计算机编程开发

InputStream 就是Java标准库提供的最基本的输入流。它位于 java.io 这个包里。 java.io 包提供了所有同步IO的功能。

要特别注意的一点是， InputStream 并不是一个接口，而是一个抽象类，它是所有输入流的超类。这个抽象类定义的一个最重要的方法就是 int read() ，签名如下：

public abstract int read() throws IOException;

这个方法会读取输入流的下一个字节，并返回字节表示的 int 值（0~255）。如果已读到末尾，返回 -1 表示不能继续读取了。

FileInputStream 是 InputStream 的一个子类。顾名思义， FileInputStream 就是从文件流中读取数据。下面的代码演示了如何完整地读取一个 FileInputStream 的所有字节：

public void readFile() throws IOException {
    // 创建一个FileInputStream对象:
    InputStream input = new FileInputStream("src/readme.txt");
    for (;;) {
        int n = input.read(); // 反复调用read()方法，直到返回-1
        if (n == -1) {
            break;
        System.out.println(n); // 打印byte的值
    input.close(); // 关闭流
}

在计算机中，类似文件、网络端口这些资源，都是由操作系统统一管理的。应用程序在运行的过程中，如果打开了一个文件进行读写，完成后要及时地关闭，以便让操作系统把资源释放掉，否则，应用程序占用的资源会越来越多，不但白白占用内存，还会影响其他应用程序的运行。

InputStream 和 OutputStream 都是通过 close() 方法来关闭流。关闭流就会释放对应的底层资源。

我们还要注意到在读取或写入IO流的过程中，可能会发生错误，例如，文件不存在导致无法读取，没有写权限导致写入失败，等等，这些底层错误由Java虚拟机自动封装成 IOException 异常并抛出。因此，所有与IO操作相关的代码都必须正确处理 IOException 。

仔细观察上面的代码，会发现一个潜在的问题：如果读取过程中发生了IO错误， InputStream 就没法正确地关闭，资源也就没法及时释放。

因此，我们需要用 try ... finally 来保证 InputStream 在无论是否发生IO错误的时候都能够正确地关闭：

public void readFile() throws IOException {
    InputStream input = null;
    try {
        input = new FileInputStream("src/readme.txt");
        int n;
        while ((n = input.read()) != -1) { // 利用while同时读取并判断
            System.out.println(n);
    } finally {
        if (input != null) { input.close(); }
}

用 try ... finally 来编写上述代码会感觉比较复杂，更好的写法是利用Java 7引入的新的 try(resource) 的语法，只需要编写 try 语句，让编译器自动为我们关闭资源。推荐的写法如下：

public void readFile() throws IOException {
    try (InputStream input = new FileInputStream("src/readme.txt")) {
        int n;
        while ((n = input.read()) != -1) {
            System.out.println(n);
    } // 编译器在此自动为我们写入finally并调用close()
}

实际上，编译器并不会特别地为 InputStream 加上自动关闭。编译器只看 try(resource = ...) 中的对象是否实现了 java.lang.AutoCloseable 接口，如果实现了，就自动加上 finally 语句并调用 close() 方法。 InputStream 和 OutputStream 都实现了这个接口，因此，都可以用在 try(resource) 中。

缓冲

在读取流的时候，一次读取一个字节并不是最高效的方法。很多流支持一次性读取多个字节到缓冲区，对于文件和网络流来说，利用缓冲区一次性读取多个字节效率往往要高很多。 InputStream 提供了两个重载方法来支持读取多个字节：

int read(byte[] b) ：读取若干字节并填充到 byte[] 数组，返回读取的字节数
int read(byte[] b, int off, int len) ：指定 byte[] 数组的偏移量和最大填充数

利用上述方法一次读取多个字节时，需要先定义一个 byte[] 数组作为缓冲区， read() 方法会尽可能多地读取字节到缓冲区，但不会超过缓冲区的大小。 read() 方法的返回值不再是字节的 int 值，而是返回实际读取了多少个字节。如果返回 -1 ，表示没有更多的数据了。

利用缓冲区一次读取多个字节的代码如下：

public void readFile() throws IOException {
    try (InputStream input = new FileInputStream("src/readme.txt")) {
        // 定义1000个字节大小的缓冲区:
        byte[] buffer = new byte[1000];
        int n;
        while ((n = input.read(buffer)) != -1) { // 读取到缓冲区
            System.out.println("read " + n + " bytes.");
}

阻塞

在调用 InputStream 的 read() 方法读取数据时，我们说 read() 方法是阻塞（Blocking）的。它的意思是，对于下面的代码：

int n;
n = input.read(); // 必须等待read()方法返回才能执行下一行代码
int m = n;

执行到第二行代码时，必须等 read() 方法返回后才能继续。因为读取IO流相比执行普通代码，速度会慢很多，因此，无法确定 read() 方法调用到底要花费多长时间。

InputStream实现类

用 FileInputStream 可以从文件获取输入流，这是 InputStream 常用的一个实现类。此外， ByteArrayInputStream 可以在内存中模拟一个 InputStream ：

import java.io.*;

Run

ByteArrayInputStream 实际上是把一个 byte[] 数组在内存中变成一个 InputStream ，虽然实际应用不多，但测试的时候，可以用它来构造一个 InputStream 。

举个栗子：我们想从文件中读取所有字节，并转换成 char 然后拼成一个字符串，可以这么写：

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        String s;
        try (InputStream input = new FileInputStream("C:\\test\\README.txt")) {
            int n;
            StringBuilder sb = new StringBuilder();
            while ((n = input.read()) != -1) {
                sb.append((char) n);
            s = sb.toString();
        System.out.println(s);
}

要测试上面的程序，就真的需要在本地硬盘上放一个真实的文本文件。如果我们把代码稍微改造一下，提取一个 readAsString() 的方法：

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        String s;
        try (InputStream input = new FileInputStream("C:\\test\\README.txt")) {
            s = readAsString(input);
        System.out.println(s);
    public static String readAsString(InputStream input) throws IOException {
        int n;
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        while ((n = input.read()) != -1) {