InputStream和OutputStream 一

aqiao
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在讲这两个类之前，我们先说一下流（stream），流代表着一种连续的概念，对于任何一种流，有输入必然有输出，输入和输出就代表着流的两端。就像水流，从一个地方流出必然流向另一个地方，在计算机中也如此，不过计算机中流是一种逻辑概念。比如我们拷贝文件，其实就是把源文件的字节传输到目标文件，此时源文件代表着输入流，目标文件代表着输出流。

一些牛人为了方便开发人员实现诸如文件拷贝等常见IO操作，为我们创建了java IO库。比如读取文件封装了到了输入流对象里，写入文件封装到了输出流对象里，今天要讲的InputStream和OutputStream，就分别对应着输入流和输出流。这两个类封装了操作字节流的常用方法。它们各自都拥有诸多子类，这些子类直接继承了它们的常用方法，所以一旦我们这些常用方法搞清楚，也能方便我们理解它的各种子类。

InputStream

InputStream是一个抽象类，它封装了在读取字节流时常用的一些操作，比如read，reset等。

首先我们来看一下read方法，它有三个重载

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

第一个方法表示每次读取一个字节并返回该字节

第二个方法表示每次尝试读取b.length个字节并放入b中，如果不足则返回实际读取的字节数。所以参数b可以理解为一个buffer，它不像第一个方法每次读取一个，而是读取多个，就像喝半斤牛二，你可以一口闷，也可以一次一小口。

第三个方法跟第二个一样，只是在读取时添加了更多控制，off表示从b[off]位置开始放置，len表示要放置多少字节到b中,所以如果off + len >=b.length，将会提示可爱的索引出界异常

对于后两个方法来说，读取过程其实包含两个阶段，首先从stream中依次读取，然后顺序放到buffer（参数中的字节数组b）里。

这三个方法其实要分成两类来看，第一个是一类，剩下的两个是一类，为什么这么分呢，原因在于返回值意义的不同：第一个方法的返回值代表读取的真实字节，它的范围值是-1到255，-1表示已经读到了字节流的结尾，其余的表示各个字符对应的字节码，由此可见如果我们要读取汉字时不能直接使用该方法，因为汉字的字节码超过了255。但是此方法是抽象的，各个子类可以根据情况重写。

后面两个方法的返回值表示当前读了多少个字节到字节数组b中，它不表示真实的字节码。第二个方法等价于 read(byte b[], 0, b.length) 由此可见，后两个方法的返回值一定小于等于b.length，因为一旦超过了b.length就会造成数组越界。

OutputStream

同样，对应的OutputStream也有对应的write重载方法

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

第一个方法表示写入一个字节到输出流中

第二个方法表示向输出流中写入多个字节（byte[] b）并返回实际写入的字节数，因为这个字节数组不能保证每次都被写满。举例来说，源文件里只有4个字节，而我的b的长度是1024，那么b只有前四个位置被填充，其他位置则是byte的默认值0

第三种方法与read(byte b[], int off, int len)类似，从b的[off]位置开始写入，写入的长度为len，同样，

下面我们分别用上面介绍的方法实现文件拷贝，并观察各自的差异。为了简单起见我们文件内容是一段英文文字Hello world!\r\n

使用read()和write()

try(
    InputStream inputStream = new FileInputStream("d:\\temp.txt");
    OutputStream outputStream = new FileOutputStream("d:\\temp1.txt")
){
  int data;
  while ((data = inputStream.read()) != -1){
    outputStream.write(data);
  }
  outputStream.flush();
}
catch (IOException e){
  e.printStackTrace();
}

输出

Hello world!

每次从输入流中read一个字节并write到输出流。注意输出是有回车换行两个字符的，因为转义所以显示为新行

使用read(byte[] b)和write(byte[] b)

try(
    InputStream inputStream = new FileInputStream("d:\\temp.txt");
    OutputStream outputStream = new FileOutputStream("d:\\temp1.txt")
){
  int data;
  byte[] buffer = new byte[5];
  while ((data = inputStream.read(buffer)) != -1){
    outputStream.write(buffer);
  }
  outputStream.flush();
}
catch (IOException e){
  e.printStackTrace();
}

输出

Hello world!
l

注意这次多输出了一个l，为什么呢？buffer的长度是5，所以每次会尝试读取5个字符来填满buffer。因为最后一次读到buffer里的内容只有d!\r\n四个字符，而上一次读取的5个字符是worl（注意w前面还有一个空格）,所以最后一次读取只覆盖了前四个字符，还剩下一个上次读取的l原封不动的放在那里。这样在输出的时候便多输出了个l，这也是在上传文件时文件莫名变大的一个原因。 如何解决呢？如果我们每次读取时都能准确的知道读取了多少个字符，然后只输出的这些字符，那么问题便迎刃而解了，是时候来介绍第三个方法了：

使用read(byte[] b)和write(byte[] b,int off,int len)

try(
    InputStream inputStream = new FileInputStream("d:\\temp.txt");
    OutputStream outputStream = new FileOutputStream("d:\\temp1.txt")
){
  int data;
  byte[] buffer = new byte[5];
  while ((data = inputStream.read(buffer)) != -1){
    outputStream.write(buffer,0,data);
  }
  outputStream.flush();
}
catch (IOException e){
  e.printStackTrace();
}

输出

Hello world!

Ok, 我们已经可以看到输出了正确的内容。

练习

为了检验大家的理解，这里给出三个练习，看看结果跟你想象的是否一样

练习1

  public static void main(String[] args) {
    try(InputStream in = new ByteArrayInputStream("Hello world!".getBytes())){
      byte[] buffer = new byte[5];
      int data;
      while ((data = in.read(buffer,3,2)) != -1){
        for(int i=0; i < data; i++){
          System.out.print((char)buffer[i]);
        }
      }
    }
    catch (IOException e){
      e.printStackTrace();
    }
  }

练习2

  public static void main(String[] args) {
    try(InputStream in = new ByteArrayInputStream("Hello world!".getBytes())){
      byte[] buffer = new byte[5];
      int data;
      while ((data = in.read(buffer,3,5)) != -1){
        for(int i=0; i < data; i++){
          System.out.print((char)buffer[i]);
        }
      }
    }
    catch (IOException e){
      e.printStackTrace();
    }
  }

练习3

  public static void main(String[] args) {
    try(InputStream in = new ByteArrayInputStream("Hello world!".getBytes())){
      byte[] buffer = new byte[6];
      int data;
      while ((data = in.read(buffer,3,2)) != -1){
        for(int i=0; i < buffer.length; i++){
          System.out.print((char)buffer[i]);
        }
      }
    }
    catch (IOException e){
      e.printStackTrace();
    }
  }
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