IO之InputStream篇

Java I/O任務
一個Java的I/O任務，建立了一個串連兩個系統的資料轉送管道。它分為兩個部分：輸入資料流和輸出資料流。
輸入資料流，指的是通過流向本系統的記憶體傳輸資料的單向資料轉送通道。
輸出資料流，指的是通過流向外部系統傳輸資料的單向資料轉送通道。
輸入資料流
InputStream在 IO 中是表示位元組輸入資料流的所有類的超類， 抽象類別直接繼承於 Object 類，
其中的 read(byte[] b, int off, int len) 將輸入資料流中最多 len 個資料位元組讀入位元組數組。嘗試讀取多達 len 位元組，但可能讀取較少數量。以整數形式返回實際讀取的位元組數。
在輸入資料可用、檢測到流的末尾或者拋出異常前，此方法一直阻塞。

如果 b 為 null，則拋出 NullPointerException。

如果 off 為負，或 len 為負，或 off+len 大於數組 b 的長度，則拋出 IndexOutOfBoundsException。

部分轉自：http://blogger.org.cn/blog/more.asp?name=littcricket&id=23537

如果 len 為 0，則沒有位元組可讀且返回 0；否則，要嘗試讀取至少一個位元組。如果因為流位於檔案末尾而沒有可用的位元組，則傳回值 -1；否則，至少可以讀取一個位元組並將其儲存在 b 中。

將讀取的第一個位元組儲存在元素 b[off] 中，下一個儲存在 b[off+1] 中，依次類推。讀取的位元組數最多等於 len。讓 k 為實際讀取的位元組數；這些位元組將儲存在元素 b[off] 至 b[off+k-1] 之間，其餘元素 b[off+k] 至 b[off+len-1] 不受影響。

在任何情況下，元素 b[0] 至 b[off] 和元素 b[off+len] 至 b[b.length-1] 都不會受到影響。

如果不是因為流位於檔案末尾而無法讀取第一個位元組，則拋出 IOException。特別是，如果輸入資料流已關閉，則拋出 IOException。

類 InputStream 的 read(b, off, len) 方法只重複調用方法 read()。如果第一個這樣的調用導致 IOException，則從對 read(b, off, len) 方法的調用中返回該異常。如果對 read() 的任何後續調用導致 IOException，則該異常會被捕獲並將發生異常時的位置視為檔案的末尾；到達該點時讀取的位元組儲存在 b 中並返回傳生異常之前讀取的位元組數。建議讓子類提供此方法的更有效實現。

參數：
b - 讀入資料的緩衝區。
off - 在其處寫入資料的數組 b 的初始位移量。
len - 要讀取的最大位元組數。
返回：
讀入緩衝區的總位元組數，如果由於已到達流末尾而不再有資料，則返回 -1。
拋出：
IOException - 如果發生 I/O 錯誤。
NullPointerException - 如果 b 為 null。

解釋一下什麼是阻塞式IO：

就是在進行讀寫的時候調用了某個方法，如 read() 或 writer() 方法，
在該方法執行完之前，線程會一直等待，直到該方法執行完畢。

例如你用鍵盤讀入資料:

Java code

    InputStream is = new InputStream(System.in); BufferReadered buffer = new BufferReader(new InputStreamReader(is));//它得等你鍵盤輸入完畢,它才能讀(在這之前它是阻塞的)

java.nio 包或許有非阻塞方法， 需要用到非阻塞方法的時候可以瞭解。

read方法解讀
這些方法的核心。實際上就是read()方法。
這個方法的JavaDoc中指出：
“如果因已到達流末尾而沒有可用的位元組，則傳回值 -1。如果因已到達流末尾而沒有可用的位元組，則傳回值 -1。在輸入資料可用、檢測到流的末尾或者拋出異常前，此方法一直阻塞。”

1，read方法會在能夠返迴流中的位元組之前，一直阻塞線程。這就是說，read方法是一個低消耗的監聽和讀取I/O傳輸的好方法。
這個方法的實現，具有非常高的效能。

2，如果輸入資料流的I/O系統在執行這個read方法時拋出異常，那麼顯然這個方法會非正常結束，這個也是毫無疑問的。

3，“如果因已到達流末尾而沒有可用的位元組，則傳回值 -1。”
這句話看似沒有問題，但實際上有非常大的歧義！什麼是流的末尾？只有流的末尾才能返回-1嗎？

InputStream類和SocketInputStream類的源碼解讀
通過查看InputStream類的源碼，我發現實際上，流，就好比是雙向2車道的高速公路。它傳輸資料是一批一批的。我把它叫做“批資料”。
假設A=======B兩個系統通過一個I/O流來串連。
那麼，從B端通向A端的車道，就叫作A的“輸入資料流”。同一條車道，在B這邊，叫作B的“輸出資料流”。
同理，從A端通向B端的車道，就叫作A的“輸出資料流”。同一條車道，在B這邊，就叫作B的“輸入資料流”。

資料在這條高速公路上，不是一條一條跑的，而是一批一批跑。

OutputStream類，此抽象類別是表示輸出位元組流的所有類的超類。輸出資料流接受輸出位元組並將這些位元組發送到某個接收器。

OutputStream類的write方法，每執行一次，就向這條高速公路上發送了一批資料。OutputStream類的一些子類，它們並不是在每次write()方法執行之後立刻把這批資料發送到資料高速公路上的。而是只有在執行flush()方法之後，才把之前write的多批資料真正地發送到資料通道中。

這樣，多個write()方法發送的資料就變為了一批資料了！

通過read()方法讀入時，當讀完該批資料之後，如果再一次執行read()方法，就會立刻返回-1。

實際上，這是並沒有到達流的末尾！僅僅是讀完了一批發送的資料而已！

如果我們又一次執行read()方法，那麼，如果：

1，流沒有結束。也就是說，對面的發送端可能還會發送下一批資料時，就會進入阻塞狀態。當前線程暫停，直到讀取到輸入資料流中下一批資料的第一個位元組。

2，流結束了。也就是說，對面的發送端不再發送任何資料，也即：這條資料通道已經沒有用了，這時，可以說“到達流的末尾”了！返回-1。

   

所以，InputStream及其子類的read()方法的注釋是不完整的！

Read()方法的注釋，應該這麼說：
read

public abstract int read()

                  throws IOException

從輸入資料流讀取下一個資料位元組。返回 0 到 255 範圍內的 int 位元組值。
如果在讀完一批資料後首次調用read()方法，那麼返回-1。表示這批資料已經讀完了！
如果因已到達流末尾而沒有可用的位元組，則傳回值 -1。在輸入資料可用、檢測到流的末尾或者拋出異常前，此方法一直阻塞。
子類必須提供此方法的一個實現。
返回：
下一個資料位元組；
如果剛讀完一批資料，則返回-1；
如果到達流的末尾，則返回 -1。
拋出：
IOException - 如果發生 I/O 錯誤。

如何正確使用Java I/O輸出和讀入資料
明白了Java的I/O流的工作機理和read方法的執行結果，我們就能夠正確地使用Java I/O系統輸出和讀入資料了。

如何分批輸出資料
由於read(…)方法是分批讀取資料的，所以，我們應該在輸出端正確地分批輸出資料。
Write(…)方法，然後執行flush()方法能夠將多批資料合併成一批資料輸出。
儘管OutputStream這個基類的flush()方法是無用的，但是由於我們得到的OutputStream類型的輸出對象都是這個類的子類的對象，所以，我們還是應該盡量使用flush()方法強制向輸出資料流中物理輸出資料，以避免錯誤。

如何分批讀取資料

    我們常常使用public int read(byte[] b,

                int off,
                int len)
         throws IOException
這個方法來讀取一批資料。
查看這個方法的原始碼，我們可以發現，它在讀取完一批資料時，又執行了一次read()方法，由於前面論述的原因，這個方法立刻返回-1，然後這個方法退出，返回這次讀取的位元組數。
因此，如果我們要讀取一批資料，可以採用如下幾種方法：
使用read()判斷-1來讀完一批資料：
    程式碼範例：
Int byte;
While((byte=inputStream.read())!=-1 ){
    Byte就是返回的位元組。

}
如果讀完一批資料後再一次執行read方法，將會立刻返回-1，表示這批資料已經讀完。

使用read(byte[] buffer)判斷是否返回小於buffer.length或者-1來判斷是否讀完一批資料
上面那樣一個一個位元組讀取資料比較麻煩，我們通常使用一個位元組數組來讀取資料。
read(byte[] buffer)方法返回：
1，buffer.length，表示從輸入資料流中讀取到的資料塞滿了這個位元組數組。此時，可能已經讀完了這批資料，也可能沒有讀完這批資料。
    如果剛好讀完，那麼再執行一次read()方法，就會返回-1，表示這批資料已經讀完，而不是表示流已經結束。
2，小於buffer.length。表示讀完了該批資料。並且執行了一次read()方法，返回-1，表示這批資料已經讀完。
3，-1。這批資料已經讀完了。 不可能是表示流已經結束。因為之前就會退出while迴圈。
  
程式碼範例：
Byte[] buffer=new byte[1024];
int size=buffer.length;
While(size!=-1 || size>=buffer.length){
Size=inputStream.read(buffer));
將資料讀到數組buffer中。
如果讀到了-1，或者 讀出的資料少於buffer的尺寸，表示已經讀完該批資料，不再迴圈讀取資料了！
}

讀入一批資料的操作必須對應輸出一批資料的操作
讀入一批資料的操作必須對應輸出一批資料的操作。否則，讀入資料的線程會一直阻塞，等待輸出端輸出下一批資料。
如果對方也需要我們提供輸出資料，那麼就可能會使整個流的兩端的線程互相等待，死結住。並且這個I/O流也會永遠不釋放，這樣就會使系統的資源耗盡。