Writer ：

一、引子

文件，作为常见的数据源。关于操作文件的字节流就是 — FileInputStream & FileOutputStream。它们是Basic IO字节流中重要的实现类。

二、FileInputStream源码分析

FileInputStream源码如下：

/** * FileInputStream 从文件系统的文件中获取输入字节流。文件取决于主机系统。 * 	比如读取图片等的原始字节流。如果读取字符流，考虑使用 FiLeReader。 */public class SFileInputStream extends InputStream{    /* 文件描述符类---此处用于打开文件的句柄 */    private final FileDescriptor fd;    /* 引用文件的路径 */    private final String path;    /* 文件通道，NIO部分 */    private FileChannel channel = null;    private final Object closeLock = new Object();    private volatile boolean closed = false;    private static final ThreadLocal
    
      runningFinalize =        new ThreadLocal<>();    private static boolean isRunningFinalize() {        Boolean val;        if ((val = runningFinalize.get()) != null)            return val.booleanValue();        return false;    }    /* 通过文件路径名来创建FileInputStream */    public FileInputStream(String name) throws FileNotFoundException {        this(name != null ? new File(name) : null);    }    /* 通过文件来创建FileInputStream */    public FileInputStream(File file) throws FileNotFoundException {        String name = (file != null ? file.getPath() : null);        SecurityManager security = System.getSecurityManager();        if (security != null) {            security.checkRead(name);        }        if (name == null) {            throw new NullPointerException();        }        if (file.isInvalid()) {            throw new FileNotFoundException("Invalid file path");        }        fd = new FileDescriptor();        fd.incrementAndGetUseCount();        this.path = name;        open(name);    }    /* 通过文件描述符类来创建FileInputStream */    public FileInputStream(FileDescriptor fdObj) {        SecurityManager security = System.getSecurityManager();        if (fdObj == null) {            throw new NullPointerException();        }        if (security != null) {            security.checkRead(fdObj);        }        fd = fdObj;        path = null;        fd.incrementAndGetUseCount();    }    /* 打开文件，为了下一步读取文件内容。native方法 */    private native void open(String name) throws FileNotFoundException;    /* 从此输入流中读取一个数据字节 */    public int read() throws IOException {        Object traceContext = IoTrace.fileReadBegin(path);        int b = 0;        try {            b = read0();        } finally {            IoTrace.fileReadEnd(traceContext, b == -1 ? 0 : 1);        }        return b;    }    /* 从此输入流中读取一个数据字节。native方法 */    private native int read0() throws IOException;    /* 从此输入流中读取多个字节到byte数组中。native方法 */    private native int readBytes(byte b[], int off, int len) throws IOException;    /* 从此输入流中读取多个字节到byte数组中。 */    public int read(byte b[]) throws IOException {        Object traceContext = IoTrace.fileReadBegin(path);        int bytesRead = 0;        try {            bytesRead = readBytes(b, 0, b.length);        } finally {            IoTrace.fileReadEnd(traceContext, bytesRead == -1 ? 0 : bytesRead);        }        return bytesRead;    }    /* 从此输入流中读取最多len个字节到byte数组中。 */    public int read(byte b[], int off, int len) throws IOException {        Object traceContext = IoTrace.fileReadBegin(path);        int bytesRead = 0;        try {            bytesRead = readBytes(b, off, len);        } finally {            IoTrace.fileReadEnd(traceContext, bytesRead == -1 ? 0 : bytesRead);        }        return bytesRead;    }        public native long skip(long n) throws IOException;    /* 返回下一次对此输入流调用的方法可以不受阻塞地从此输入流读取（或跳过）的估计剩余字节数。 */    public native int available() throws IOException;    /* 关闭此文件输入流并释放与此流有关的所有系统资源。 */    public void close() throws IOException {        synchronized (closeLock) {            if (closed) {                return;            }            closed = true;        }        if (channel != null) {           fd.decrementAndGetUseCount();           channel.close();        }        int useCount = fd.decrementAndGetUseCount();        if ((useCount <= 0) || !isRunningFinalize()) {            close0();        }    }    public final FileDescriptor getFD() throws IOException {        if (fd != null) return fd;        throw new IOException();    }    /* 获取此文件输入流的唯一FileChannel对象 */    public FileChannel getChannel() {        synchronized (this) {            if (channel == null) {                channel = FileChannelImpl.open(fd, path, true, false, this);                fd.incrementAndGetUseCount();            }            return channel;        }    }    private static native void initIDs();    private native void close0() throws IOException;    static {        initIDs();    }    protected void finalize() throws IOException {        if ((fd != null) &&  (fd != FileDescriptor.in)) {            runningFinalize.set(Boolean.TRUE);            try {                close();            } finally {                runningFinalize.set(Boolean.FALSE);            }        }    }}

1. 三个核心方法

三个核心方法，也就是Override（重写）了抽象类InputStream的read方法。

int read() 方法，即

public int read() throws IOException

代码实现中很简单，一个try中调用本地native的read0()方法，直接从文件输入流中读取一个字节。IoTrace.fileReadEnd(),字面意思是防止文件没有关闭读的通道，导致读文件失败，一直开着读的通道，会造成内存泄露。

int read(byte b[]) 方法，即

public int read(byte b[]) throws IOException

代码实现也是比较简单的，也是一个try中调用本地native的readBytes()方法，直接从文件输入流中读取最多b.length个字节到byte数组b中。

int read(byte b[], int off, int len) 方法，即

public int read(byte b[], int off, int len) throws IOException

代码实现和 int read(byte b[])方法一样，直接从文件输入流中读取最多len个字节到byte数组b中。

可是这里有个问答：

Q：为什么 int read(byte b[]) 方法需要自己独立实现呢？直接调用 int read(byte b[], int off, int len) 方法，即read(b , 0 , b.length)，等价于read(b)？

A：待完善，希望路过大神回答。。。。向下兼容？？ Finally？？

2. 值得一提的native方法

上面核心方法中为什么实现简单，因为工作量都在native方法里面，即JVM里面实现了。native倒是不少一一列举吧：

native void open(String name) // 打开文件，为了下一步读取文件内容

native int read0() // 从文件输入流中读取一个字节

native int readBytes(byte b[], int off, int len) // 从文件输入流中读取，从off句柄开始的len个字节，并存储至b字节数组内。

native void close0() // 关闭该文件输入流及涉及的资源，比如说如果该文件输入流的FileChannel对被获取后，需要对FileChannel进行close。

其他还有值得一提的就是，在jdk1.4中，新增了NIO包，优化了一些IO处理的速度，所以在FileInputStream和FileOutputStream中新增了FileChannel getChannel()的方法。即获取与该文件输入流相关的 java.nio.channels.FileChannel对象。

三、FileOutputStream 源码分析

FileOutputStream 源码如下：

/** * 文件输入流是用于将数据写入文件或者文件描述符类 * 	比如写入图片等的原始字节流。如果写入字符流，考虑使用 FiLeWriter。 */public class SFileOutputStream extends OutputStream{    /* 文件描述符类---此处用于打开文件的句柄 */    private final FileDescriptor fd;    /* 引用文件的路径 */    private final String path;    /* 如果为 true，则将字节写入文件末尾处，而不是写入文件开始处 */    private final boolean append;    /* 关联的FileChannel类，懒加载 */    private FileChannel channel;    private final Object closeLock = new Object();    private volatile boolean closed = false;    private static final ThreadLocal
    
      runningFinalize =        new ThreadLocal<>();    private static boolean isRunningFinalize() {        Boolean val;        if ((val = runningFinalize.get()) != null)            return val.booleanValue();        return false;    }    /* 通过文件名创建文件输入流 */    public FileOutputStream(String name) throws FileNotFoundException {        this(name != null ? new File(name) : null, false);    }    /* 通过文件名创建文件输入流，并确定文件写入起始处模式 */    public FileOutputStream(String name, boolean append)        throws FileNotFoundException    {        this(name != null ? new File(name) : null, append);    }    /* 通过文件创建文件输入流，默认写入文件的开始处 */    public FileOutputStream(File file) throws FileNotFoundException {        this(file, false);    }    /* 通过文件创建文件输入流，并确定文件写入起始处  */    public FileOutputStream(File file, boolean append)        throws FileNotFoundException    {        String name = (file != null ? file.getPath() : null);        SecurityManager security = System.getSecurityManager();        if (security != null) {            security.checkWrite(name);        }        if (name == null) {            throw new NullPointerException();        }        if (file.isInvalid()) {            throw new FileNotFoundException("Invalid file path");        }        this.fd = new FileDescriptor();        this.append = append;        this.path = name;        fd.incrementAndGetUseCount();        open(name, append);    }    /* 通过文件描述符类创建文件输入流 */    public FileOutputStream(FileDescriptor fdObj) {        SecurityManager security = System.getSecurityManager();        if (fdObj == null) {            throw new NullPointerException();        }        if (security != null) {            security.checkWrite(fdObj);        }        this.fd = fdObj;        this.path = null;        this.append = false;        fd.incrementAndGetUseCount();    }    /* 打开文件，并确定文件写入起始处模式 */    private native void open(String name, boolean append)        throws FileNotFoundException;    /* 将指定的字节b写入到该文件输入流，并指定文件写入起始处模式 */    private native void write(int b, boolean append) throws IOException;    /* 将指定的字节b写入到该文件输入流 */    public void write(int b) throws IOException {        Object traceContext = IoTrace.fileWriteBegin(path);        int bytesWritten = 0;        try {            write(b, append);            bytesWritten = 1;        } finally {            IoTrace.fileWriteEnd(traceContext, bytesWritten);        }    }    /* 将指定的字节数组写入该文件输入流，并指定文件写入起始处模式 */    private native void writeBytes(byte b[], int off, int len, boolean append)        throws IOException;    /* 将指定的字节数组b写入该文件输入流 */    public void write(byte b[]) throws IOException {        Object traceContext = IoTrace.fileWriteBegin(path);        int bytesWritten = 0;        try {            writeBytes(b, 0, b.length, append);            bytesWritten = b.length;        } finally {            IoTrace.fileWriteEnd(traceContext, bytesWritten);        }    }    /* 将指定len长度的字节数组b写入该文件输入流 */    public void write(byte b[], int off, int len) throws IOException {        Object traceContext = IoTrace.fileWriteBegin(path);        int bytesWritten = 0;        try {            writeBytes(b, off, len, append);            bytesWritten = len;        } finally {            IoTrace.fileWriteEnd(traceContext, bytesWritten);        }    }    /* 关闭此文件输出流并释放与此流有关的所有系统资源 */    public void close() throws IOException {        synchronized (closeLock) {            if (closed) {                return;            }            closed = true;        }        if (channel != null) {            fd.decrementAndGetUseCount();            channel.close();        }        int useCount = fd.decrementAndGetUseCount();        if ((useCount <= 0) || !isRunningFinalize()) {            close0();        }    }     public final FileDescriptor getFD()  throws IOException {        if (fd != null) return fd;        throw new IOException();     }    public FileChannel getChannel() {        synchronized (this) {            if (channel == null) {                channel = FileChannelImpl.open(fd, path, false, true, append, this);                fd.incrementAndGetUseCount();            }            return channel;        }    }    protected void finalize() throws IOException {        if (fd != null) {            if (fd == FileDescriptor.out || fd == FileDescriptor.err) {                flush();            } else {                runningFinalize.set(Boolean.TRUE);                try {                    close();                } finally {                    runningFinalize.set(Boolean.FALSE);                }            }        }    }    private native void close0() throws IOException;    private static native void initIDs();    static {        initIDs();    }}

1. 三个核心方法

三个核心方法，也就是Override（重写）了抽象类OutputStream的write方法。

void write(int b) 方法，即

public void write(int b) throws IOException

代码实现中很简单，一个try中调用本地native的write()方法，直接将指定的字节b写入文件输出流。IoTrace.fileReadEnd()的意思和上面FileInputStream意思一致。

void write(byte b[]) 方法，即

public void write(byte b[]) throws IOException

代码实现也是比较简单的，也是一个try中调用本地native的writeBytes()方法，直接将指定的字节数组写入该文件输入流。

void write(byte b[], int off, int len) 方法，即

public void write(byte b[], int off, int len) throws IOException

代码实现和 void write(byte b[]) 方法一样，直接将指定的字节数组写入该文件输入流。

2. 值得一提的native方法

上面核心方法中为什么实现简单，因为工作量都在native方法里面，即JVM里面实现了。native倒是不少一一列举吧：

native void open(String name) // 打开文件，为了下一步读取文件内容

native void write(int b, boolean append) // 直接将指定的字节b写入文件输出流

native native void writeBytes(byte b[], int off, int len, boolean append) // 直接将指定的字节数组写入该文件输入流。

native void close0() // 关闭该文件输入流及涉及的资源，比如说如果该文件输入流的FileChannel对被获取后，需要对FileChannel进行close。

相似之处：

其实到这里，该想一想。两个源码实现很相似，而且native方法也很相似。其实不能说“相似”，应该以“对应”来概括它们。

它们是一组，是一根吸管的两个孔的关系：“一个Input一个Output”。

休息一下吧~ 看看小广告：

开源代码都在我的gitHub上哦 — 作者留言“请手贱，点项目star，支持支持拜托拜托”

四、使用案例

下面先看代码：

package org.javacore.io;import java.io.File;import java.io.FileInputStream;import java.io.FileOutputStream;import java.io.IOException;/* * Copyright [2015] [Jeff Lee] * * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License"); * you may not use this file except in compliance with the License. * You may obtain a copy of the License at *  *   http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0 *  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS, * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied. * See the License for the specific language governing permissions and * limitations under the License. *//** * @author Jeff Lee * @since 2015-10-8 20:06:03 * FileInputStream&FileOutputStream使用案例 */public class FileIOStreamT {	private static final String thisFilePath = 			"src" + File.separator +			"org" + File.separator +			"javacore" + File.separator +			"io" + File.separator +			"FileIOStreamT.java";	public static void main(String[] args) throws IOException {		// 创建文件输入流		FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(thisFilePath);		// 创建文件输出流		FileOutputStream fileOutputStream =  new FileOutputStream("data.txt");				// 创建流的最大字节数组		byte[] inOutBytes = new byte[fileInputStream.available()];		// 将文件输入流读取，保存至inOutBytes数组		fileInputStream.read(inOutBytes);		// 将inOutBytes数组，写出到data.txt文件中		fileOutputStream.write(inOutBytes);				fileOutputStream.close();		fileInputStream.close();	}}

运行后，会发现根目录中出现了一个“data.txt”文件，内容为上面的代码。

1. 简单地分析下源码：

1、创建了FileInputStream，读取该代码文件为文件输入流。

2、创建了FileOutputStream，作为文件输出流，输出至data.txt文件。

3、针对流的字节数组，一个 read ，一个write，完成读取和写入。

4、关闭流

2. 代码调用的流程如图所示：

3. 代码虽简单，但是有点小问题：

FileInputStream.available() 是返回流中的估计剩余字节数。所以一般不会用此方法。

一般做法，比如创建一个 byte数组，大小1K。然后read至其返回值不为-1，一直读取即可。边读边写。

五、思考与小结

FileInputStream & FileOutputStream 是一对来自 InputStream和OutputStream的实现类。用于本地文件读写（二进制格式按顺序读写）。

本文小结：

1、FileInputStream 源码分析

2、FileOutputStream 资源分析

3、FileInputStream & FileOutputStream 使用案例

4、其源码调用过程

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