注册网站好的平台,保定网站维护公司,做网站为什么要用固定ip,建设管理网站目录 简介1、字节缓冲流1.1构造方法1.2缓冲流的高效1.3为什么字节缓冲流会这么快#xff1f;1.4byte 0xFF 2、字符缓冲流2.1构造方法2.2字符缓冲流特有方法 3、练习 简介
Java 的缓冲流是对字节流和字符流的一种封装#xff0c;通过在内存中开辟缓冲区来提高 I/O 操作… 目录 简介1、字节缓冲流1.1构造方法1.2缓冲流的高效1.3为什么字节缓冲流会这么快1.4byte 0xFF 2、字符缓冲流2.1构造方法2.2字符缓冲流特有方法 3、练习 简介
Java 的缓冲流是对字节流和字符流的一种封装通过在内存中开辟缓冲区来提高 I/O 操作的效率。Java 通过 BufferedInputStream 和 BufferedOutputStream 来实现字节流的缓冲通过 BufferedReader 和 BufferedWriter 来实现字符流的缓冲。
缓冲流的工作原理是将数据先写入缓冲区中当缓冲区满时再一次性写入文件或输出流或者当缓冲区为空时一次性从文件或输入流中读取一定量的数据。这样可以减少系统的 I/O 操作次数提高系统的 I/O 效率从而提高程序的运行效率。
1、字节缓冲流
BufferedInputStream 和 BufferedOutputStream 属于字节缓冲流强化了字节流 InputStream 和 OutputStream关于字节流。
1.1构造方法
BufferedInputStream(InputStream in) 创建一个新的缓冲输入流注意参数类型为InputStream。BufferedOutputStream(OutputStream out) 创建一个新的缓冲输出流注意参数类型为OutputStream。 代码示例如下
// 创建字节缓冲输入流先声明字节流
FileInputStream fps new FileInputStream(b.txt);
BufferedInputStream bis new BufferedInputStream(fps)// 创建字节缓冲输入流一步到位
BufferedInputStream bis new BufferedInputStream(new FileInputStream(b.txt));// 创建字节缓冲输出流一步到位
BufferedOutputStream bos new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(b.txt));
1.2缓冲流的高效
我们通过复制一个 370M 的大文件来测试缓冲流的效率。为了做对比我们先用基本流来实现一下代码如下
// 记录开始时间
long start System.currentTimeMillis();
// 创建流对象
try (FileInputStream fis new FileInputStream(py.mp4);//exe文件够大FileOutputStream fos new FileOutputStream(copyPy.mp4)){// 读写数据int b;while ((b fis.read()) ! -1) {fos.write(b);}
}
// 记录结束时间
long end System.currentTimeMillis();
System.out.println(普通流复制时间:(end - start) 毫秒);不好意思我本机比较菜10 分钟还在复制中。切换到缓冲流试一下代码如下
// 记录开始时间
long start System.currentTimeMillis();
// 创建流对象
try (BufferedInputStream bis new BufferedInputStream(new FileInputStream(py.mp4));BufferedOutputStream bos new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(copyPy.mp4));){// 读写数据int b;while ((b bis.read()) ! -1) {bos.write(b);}
}
// 记录结束时间
long end System.currentTimeMillis();
System.out.println(缓冲流复制时间:(end - start) 毫秒);只需要 8016 毫秒如何更快呢
可以换数组的方式来读写这个我们前面也有讲到代码如下
// 记录开始时间
long start System.currentTimeMillis();
// 创建流对象
try (BufferedInputStream bis new BufferedInputStream(new FileInputStream(py.mp4));BufferedOutputStream bos new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(copyPy.mp4));){// 读写数据int len;byte[] bytes new byte[8*1024];while ((len bis.read(bytes)) ! -1) {bos.write(bytes, 0 , len);}
}
// 记录结束时间
long end System.currentTimeMillis();
System.out.println(缓冲流使用数组复制时间:(end - start) 毫秒);
这下就更快了只需要 521 毫秒。
1.3为什么字节缓冲流会这么快
传统的 Java IO 是阻塞模式的它的工作状态就是“读/写等待读/写等待。。。。。。”
字节缓冲流解决的就是这个问题一次多读点多写点减少读写的频率用空间换时间。
减少系统调用次数在使用字节缓冲流时数据不是立即写入磁盘或输出流而是先写入缓冲区当缓冲区满时再一次性写入磁盘或输出流。这样可以减少系统调用的次数从而提高 I/O 操作的效率。减少磁盘读写次数在使用字节缓冲流时当需要读取数据时缓冲流会先从缓冲区中读取数据如果缓冲区中没有足够的数据则会一次性从磁盘或输入流中读取一定量的数据。同样地当需要写入数据时缓冲流会先将数据写入缓冲区如果缓冲区满了则会一次性将缓冲区中的数据写入磁盘或输出流。这样可以减少磁盘读写的次数从而提高 I/O 操作的效率。提高数据传输效率在使用字节缓冲流时由于数据是以块的形式进行传输因此可以减少数据传输的次数从而提高数据传输的效率。
我们来看 BufferedInputStream 的 read 方法
public synchronized int read() throws IOException {if (pos count) { // 如果当前位置已经到达缓冲区末尾fill(); // 填充缓冲区if (pos count) // 如果填充后仍然到达缓冲区末尾说明已经读取完毕return -1; // 返回 -1 表示已经读取完毕}return getBufIfOpen()[pos] 0xff; // 返回当前位置的字节并将位置加 1
}我们来看 BufferedInputStream 的 read 方法
public synchronized int read() throws IOException {if (pos count) { // 如果当前位置已经到达缓冲区末尾fill(); // 填充缓冲区if (pos count) // 如果填充后仍然到达缓冲区末尾说明已经读取完毕return -1; // 返回 -1 表示已经读取完毕}return getBufIfOpen()[pos] 0xff; // 返回当前位置的字节并将位置加 1
}这段代码主要有两部分
fill()该方法会将缓冲 buf 填满。getBufIfOpen()[pos] 0xff返回当前读取位置 pos 处的字节getBufIfOpen()返回的是 buffer 数组是 byte 类型并将其与 0xff 进行位与运算。这里的目的是将读取到的字节 b 当做无符号的字节处理因为 Java 的 byte 类型是有符号的而将 b 与 0xff 进行位与运算就可以将其转换为无符号的字节其范围为 0 到 255。
byte 0xFF 我们一会再细讲。再来看 FileInputStream 的 read 方法 在这段代码中read0() 方法是一个本地方法它的实现是由底层操作系统提供的并不是 Java 语言实现的。在不同的操作系统上read0() 方法的实现可能会有所不同但是它们的功能都是相同的都是用于读取一个字节。
再来看一下 BufferedOutputStream 的 write(byte b[], int off, int len) 方法
public synchronized void write(byte b[], int off, int len) throws IOException {if (len buf.length) { // 如果写入的字节数大于等于缓冲区长度/* 如果请求的长度超过了输出缓冲区的大小先刷新缓冲区然后直接将数据写入。这样可以避免缓冲流级联时的问题。*/flushBuffer(); // 先刷新缓冲区out.write(b, off, len); // 直接将数据写入输出流return;}if (len buf.length - count) { // 如果写入的字节数大于空余空间flushBuffer(); // 先刷新缓冲区}System.arraycopy(b, off, buf, count, len); // 将数据拷贝到缓冲区中count len; // 更新计数器
}首先该方法会检查写入的字节数是否大于等于缓冲区长度如果是则先将缓冲区中的数据刷新到磁盘中然后直接将数据写入输出流。这样做是为了避免缓冲流级联时的问题即缓冲区的大小不足以容纳写入的数据时可能会引发级联刷新导致效率降低。 级联问题Cascade Problem是指在一组缓冲流Buffered Stream中由于缓冲区的大小不足以容纳要写入的数据导致数据被分割成多个部分并分别写入到不同的缓冲区中最终需要逐个刷新缓冲区从而导致性能下降的问题。 其次如果写入的字节数小于缓冲区长度则检查缓冲区中剩余的空间是否足够容纳要写入的字节数如果不够则先将缓冲区中的数据刷新到磁盘中。然后使用 System.arraycopy() 方法将要写入的数据拷贝到缓冲区中并更新计数器 count。 最后如果写入的字节数小于缓冲区长度且缓冲区中还有剩余空间则直接将要写入的数据拷贝到缓冲区中并更新计数器 count。
也就是说只有当 buf 写满了才会 flush将数据刷到磁盘默认一次刷 8192 个字节。
public BufferedOutputStream(OutputStream out) {this(out, 8192);
}如果 buf 没有写满会继续写 buf。
对比一下 FileOutputStream 的 write 方法同样是本地方法一次只能写入一个字节。 当把 BufferedOutputStream 和 BufferedInputStream 配合起来使用后就减少了大量的读写次数尤其是 byte[] bytes new byte[8*1024]就相当于缓冲区的空间有 8 个 1024 字节那读写效率就会大大提高。
1.4byte 0xFF
byte 类型通常被用于存储二进制数据例如读取和写入文件、网络传输等场景。在这些场景下byte 类型的变量可以用来存储数据流中的每个字节从而进行读取和写入操作。
byte 类型是有符号的即其取值范围为 -128 到 127。如果我们希望得到的是一个无符号的 byte 值就需要使用 byte 0xFF 来进行转换。
这是因为 0xFF 是一个无符号的整数它的二进制表示为 11111111。当一个 byte 类型的值与 0xFF 进行位与运算时会将 byte 类型的值转换为一个无符号的整数其范围为 0 到 255。
0xff 是一个十六进制的数相当于二进制的 11111111 运算符的意思是如果两个操作数的对应位为 1则输出 1否则为 0由于 0xff 有 8 个 1单个 byte 转成 int 其实就是将 byte 和 int 类型的 255 进行()与运算。
例如如果我们有一个 byte 类型的变量 b其值为 -1那么 b 0xFF 的结果就是 255。这样就可以将一个有符号的 byte 类型的值转换为一个无符号的整数。 运算是一种二进制数据的计算方式, 两个操作位都为1结果才为1否则结果为0. 在上面的 getBufIfOpen()[pos] 0xff 计算过程中, byte 有 8bit, OXFF 是16进制的255, 表示的是 int 类型, int 有 32bit.
如果 getBufIfOpen()[pos] 为 -118, 那么其原码表示为
00000000 00000000 00000000 10001010反码为
11111111 11111111 11111111 11110101补码为
11111111 11111111 11111111 111101100XFF 表示16进制的数据255, 原码, 反码, 补码都是一样的, 其二进制数据为
00000000 00000000 00000000 111111110XFF 和 -118 进行运算后结果为
00000000 00000000 00000000 11110110还原为原码后为
00000000 00000000 00000000 10001010其表示的 int 值为 138可见将 byte 类型的 -118 与 0XFF 进行与运算后值由 -118 变成了 int 类型的 138其中低8位和byte的-118完全一致。
顺带聊一下 原码、反码和补码。
①、原码 原码就是符号位加上真值的绝对值即用第一位表示符号其余位表示值。比如如果是8位二进制:
[1]原 0000 0001[-1]原 1000 0001第一位是符号位。因为第一位是符号位所以8位二进制数的取值范围就是
[1111 1111 , 0111 1111]即 [-127 , 127]
②、反码
反码的表示方法是
正数的反码是其本身 负数的反码是在其原码的基础上符号位不变其余各个位取反。 例如
[1] [00000001]原 [00000001]反[-1] [10000001]原 [11111110]反可见如果一个反码表示的是负数人脑无法直观的看出来它的数值。通常要将其转换成原码再计算。
③、补码
补码的表示方法是
正数的补码就是其本身 负数的补码是在其原码的基础上符号位不变其余各位取反最后1。(即在反码的基础上1)
[1] [00000001]原 [00000001]反 [00000001]补[-1] [10000001]原 [11111110]反 [11111111]补对于负数补码表示方式也是人脑无法直观看出其数值的。通常也需要转换成原码在计算其数值。
从上面可以看到
对于正数原码反码补码都是一样的 对于负数原码反码补码都是不一样的
2、字符缓冲流
BufferedReader 类继承自 Reader 类提供了一些便捷的方法例如 readLine() 方法可以一次读取一行数据而不是一个字符一个字符地读取。
BufferedWriter 类继承自 Writer 类提供了一些便捷的方法例如 newLine() 方法可以写入一个系统特定的行分隔符。
2.1构造方法
BufferedReader(Reader in) 创建一个新的缓冲输入流注意参数类型为Reader。 BufferedWriter(Writer out) 创建一个新的缓冲输出流注意参数类型为Writer。 代码示例如下
// 创建字符缓冲输入流
BufferedReader br new BufferedReader(new FileReader(b.txt));
// 创建字符缓冲输出流
BufferedWriter bw new BufferedWriter(new FileWriter(b.txt));
2.2字符缓冲流特有方法
字符缓冲流的基本方法与普通字符流调用方式一致这里不再赘述我们来看字符缓冲流特有的方法。
BufferedReaderString readLine(): 读一行数据读取到最后返回 null BufferedWriternewLine(): 换行由系统定义换行符。 来看 readLine()方法的代码示例
// 创建流对象
BufferedReader br new BufferedReader(new FileReader(a.txt));
// 定义字符串,保存读取的一行文字
String line null;
// 循环读取,读取到最后返回null
while ((line br.readLine())!null) {System.out.print(line);System.out.println(------);
}
// 释放资源
br.close();再来看 newLine() 方法的代码示例
// 创建流对象
BfferedWriter bw new BufferedWriter(new FileWriter(b.txt));
// 写出数据
bw.write(追);
// 写出换行
bw.newLine();
bw.write(风);
bw.newLine();
bw.write(少);
bw.newLine();
bw.write(年);
bw.newLine();
// 释放资源
bw.close();
3、练习
来欣赏一下我写的这篇诗
6.岑夫子丹丘生将进酒杯莫停。
1.君不见黄河之水天上来奔流到海不复回。
8.钟鼓馔玉不足贵但愿长醉不愿醒。
3.人生得意须尽欢莫使金樽空对月。
5.烹羊宰牛且为乐会须一饮三百杯。
2.君不见高堂明镜悲白发朝如青丝暮成雪。
7.与君歌一曲请君为我倾耳听。
4.天生我材必有用千金散尽还复来。欣赏完了没 估计你也看出来了这是李白写的《将进酒》不是我写的。 不过顺序是乱的还好我都编了号。那如何才能按照正确的顺序来呢 来看代码实现
// 创建map集合,保存文本数据,键为序号,值为文字
HashMapString, String lineMap new HashMap();// 创建流对象 源
BufferedReader br new BufferedReader(new FileReader(logs/test.log));
//目标
BufferedWriter bw new BufferedWriter(new FileWriter(logs/test1.txt));// 读取数据
String line;
while ((line br.readLine())!null) {// 解析文本if (line.isEmpty()) {continue;}String[] split line.split(Pattern.quote(.));// 保存到集合lineMap.put(split[0], split[1]);
}
// 释放资源
br.close();// 遍历map集合
for (int i 1; i lineMap.size(); i) {String key String.valueOf(i);// 获取map中文本String value lineMap.get(key);// 写出拼接文本bw.write(key.value);// 写出换行bw.newLine();
}
// 释放资源
bw.close();
来看输出结果:
1.君不见黄河之水天上来奔流到海不复回。
2.君不见高堂明镜悲白发朝如青丝暮成雪。
3.人生得意须尽欢莫使金樽空对月。
4.天生我材必有用千金散尽还复来。
5.烹羊宰牛且为乐会须一饮三百杯。
6.岑夫子丹丘生将进酒杯莫停。
7.与君歌一曲请君为我倾耳听。
8.钟鼓馔玉不足贵但愿长醉不愿醒。相关文章链接 javaIO之各种流的分类与实际应用 javaIO流之文件流 javaIO流之字节流 javaIO流之字符流 javaIO流之缓冲流 javaIO流之转换流 javaIO流之序列流
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