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OutputStream

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InputStream相反,OutputStream是Java标准库提供的最基本的输出流。

InputStream类似,OutputStream也是抽象类,它是所有输出流的超类。这个抽象类定义的一个最重要的方法就是void write(int b),签名如下:

public abstract void write(int b) throws IOException;

这个方法会写入一个字节到输出流。要注意的是,虽然传入的是int参数,但只会写入一个字节,即只写入int最低8位表示字节的部分(相当于b & 0xff)。

InputStream类似,OutputStream也提供了close()方法关闭输出流,以便释放系统资源。要特别注意:OutputStream还提供了一个flush()方法,它的目的是将缓冲区的内容真正输出到目的地。

为什么要有flush()?因为向磁盘、网络写入数据的时候,出于效率的考虑,操作系统并不是输出一个字节就立刻写入到文件或者发送到网络,而是把输出的字节先放到内存的一个缓冲区里(本质上就是一个byte[]数组),等到缓冲区写满了,再一次性写入文件或者网络。对于很多IO设备来说,一次写一个字节和一次写1000个字节,花费的时间几乎是完全一样的,所以OutputStream有个flush()方法,能强制把缓冲区内容输出。

通常情况下,我们不需要调用这个flush()方法,因为缓冲区写满了OutputStream会自动调用它,并且,在调用close()方法关闭OutputStream之前,也会自动调用flush()方法。

但是,在某些情况下,我们必须手动调用flush()方法。举个栗子:

小明正在开发一款在线聊天软件,当用户输入一句话后,就通过OutputStreamwrite()方法写入网络流。小明测试的时候发现,发送方输入后,接收方根本收不到任何信息,怎么肥四?

原因就在于写入网络流是先写入内存缓冲区,等缓冲区满了才会一次性发送到网络。如果缓冲区大小是4K,则发送方要敲几千个字符后,操作系统才会把缓冲区的内容发送出去,这个时候,接收方会一次性收到大量消息。

解决办法就是每输入一句话后,立刻调用flush(),不管当前缓冲区是否已满,强迫操作系统把缓冲区的内容立刻发送出去。

实际上,InputStream也有缓冲区。例如,从FileInputStream读取一个字节时,操作系统往往会一次性读取若干字节到缓冲区,并维护一个指针指向未读的缓冲区。然后,每次我们调用int read()读取下一个字节时,可以直接返回缓冲区的下一个字节,避免每次读一个字节都导致IO操作。当缓冲区全部读完后继续调用read(),则会触发操作系统的下一次读取并再次填满缓冲区。

FileOutputStream

我们以FileOutputStream为例,演示如何将若干个字节写入文件流:

public void writeFile() throws IOException {
    OutputStream output = new FileOutputStream("out/readme.txt");
    output.write(72); // H
    output.write(101); // e
    output.write(108); // l
    output.write(108); // l
    output.write(111); // o
    output.close();
}

每次写入一个字节非常麻烦,更常见的方法是一次性写入若干字节。这时,可以用OutputStream提供的重载方法void write(byte[])来实现:

public void writeFile() throws IOException {
    OutputStream output = new FileOutputStream("out/readme.txt");
    output.write("Hello".getBytes("UTF-8")); // Hello
    output.close();
}

InputStream一样,上述代码没有考虑到在发生异常的情况下如何正确地关闭资源。写入过程也会经常发生IO错误,例如,磁盘已满,无权限写入等等。我们需要用try(resource)来保证OutputStream在无论是否发生IO错误的时候都能够正确地关闭:

public void writeFile() throws IOException {
    try (OutputStream output = new FileOutputStream("out/readme.txt")) {
        output.write("Hello".getBytes("UTF-8")); // Hello
    } // 编译器在此自动为我们写入finally并调用close()
}

阻塞

InputStream一样,OutputStreamwrite()方法也是阻塞的。

OutputStream实现类

FileOutputStream可以从文件获取输出流,这是OutputStream常用的一个实现类。此外,ByteArrayOutputStream可以在内存中模拟一个OutputStream

import java.io.*;
----
public class Main {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        byte[] data;
        try (ByteArrayOutputStream output = new ByteArrayOutputStream()) {
            output.write("Hello ".getBytes("UTF-8"));
            output.write("world!".getBytes("UTF-8"));
            data = output.toByteArray();
        }
        System.out.println(new String(data, "UTF-8"));
    }
}

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

练习

请利用InputStreamOutputStream,编写一个复制文件的程序,它可以带参数运行:

java CopyFile.java source.txt copy.txt

CopyFile练习

小结

Java标准库的java.io.OutputStream定义了所有输出流的超类:

  • FileOutputStream实现了文件流输出;

  • ByteArrayOutputStream在内存中模拟一个字节流输出。

某些情况下需要手动调用OutputStreamflush()方法来强制输出缓冲区。

总是使用try(resource)来保证OutputStream正确关闭。


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