一、写在开头
上一篇文章中，我们介绍了 Java IO 流中的 4 个基类：InputStream、OutputStream、Reader、Writer，那么这一篇中，我们将以四个基类所衍生出来，应对不同场景的数据流进行学习。
二、衍生数据流分类
我们上面说了 java.io 包中有 40 多个类，都从 InputStream、OutputStream、Reader、Writer 这 4 个类中衍生而来，我们以操作对象的维度进行如下的区分：
2.1 文件流
文件流也就是直接操作文件的流，可以细分为字节流（FileInputStream 和 FileOuputStream）和字符流（FileReader 和 FileWriter），我们在上面的已经说了很多了，这里就再赘述啦。
2.2 数组流
所谓数组流就是将内存中有限的数据进行读写操作的流，适应于数据量小，无需利用文件存储，提升程序效率。
我们以 ByteArrayInputStream（字节数组输入流）为例：
public class TestService{ public static void main(String[] args) { try { ByteArrayInputStream bi = new ByteArrayInputStream("JavaBuild".getBytes()); int content; while ((content = bi.read()) != -1) { System.out.print((char) content); } // 关闭输入流，释放资源 bi.close(); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } }}
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字节数组输出流（ByteArrayOutputStream）亦是如此，它们不需要创建临时文件，直接在内存中就可以完成对字节数组的压缩，加密，读写以及序列化。
2.3 管道流
管道（Pipe）作为一种在计算机内通讯的媒介，无论是在操作系统（Unix/Linux）层面还是 JVM 层面都至关重要，我们今天提到的通道流就是在 JVM 层面，同一个进程中不同线程之间数据交互的载体。
我们以 PipedOutputStream 和 PipedInputStream 为例，通过 PipedOutputStream 将一串字符写入到内存中，再通过 PipedInputStream 读取输出到控制台，整个过程并没有临时文件的事情，数据仅在两个线程之间流转。
public class TestService{ public static void main(String[] args) throws IOException { // 创建一个 PipedOutputStream 对象和一个 PipedInputStream 对象 final PipedOutputStream pipedOutputStream = new PipedOutputStream(); final PipedInputStream pipedInputStream = new PipedInputStream(pipedOutputStream); // 创建一个线程，向 PipedOutputStream 中写入数据 Thread thread1 = new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { try { // 将字符串 "沉默王二" 转换为字节数组，并写入到 PipedOutputStream 中 pipedOutputStream.write("My name is JavaBuild".getBytes()); // 关闭 PipedOutputStream，释放资源 pipedOutputStream.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } }); // 创建一个线程，从 PipedInputStream 中读取数据并输出到控制台 Thread thread2 = new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { try { // 定义一个字节数组用于存储读取到的数据 byte[] flush = new byte[1024]; // 定义一个变量用于存储每次读取到的字节数 int len = 0; // 循环读取字节数组中的数据，并输出到控制台 while (-1 != (len = pipedInputStream.read(flush))) { // 将读取到的字节转换为对应的字符串，并输出到控制台 System.out.println(new String(flush, 0, len)); } // 关闭 PipedInputStream，释放资源 pipedInputStream.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } }); // 启动线程1和线程2 thread1.start(); thread2.start(); }}
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2.4 数据流
我们知道在 Java 中分为基本数据类型和引用类型，我们在做数据的读取与写入时，自然也会涉及到这种情况，比如我们将 txt 文件中的数字型数据以 int 类型读取到程序中，这时 Java 为我们提供了 DataInputStream/DataOutputStream 类。它们的常用方法为：
具体使用也相对比较简单：
DataInputStream dis = new DataInputStream(new FileInputStream("input.txt"));// 创建一个 DataOutputStream 对象，用于将数据写入到文件中DataOutputStream das = new DataOutputStream(new FileOutputStream("output.txt"));// 读取四个字节，将其转换为 int 类型int i = dis.readInt();// 将一个 int 类型的数据写入到文件中das.writeInt(1000);
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2.5 缓冲流
对于数据的处理，CPU 速度快于内存，内存又远快于硬盘，在大数据量情况下，频繁的通过 IO 向磁盘读写数据会带来严重的性能问题，为此 Java 中提供了一个缓冲流的概念，简单来说就是在内存中设置一个缓冲区，只有缓冲区中存储的数据到达一定量后才会触发一次 IO，这样大大提升了程序的读写性能，常用的缓冲流有：BufferedInputStream、BufferedOutputStream、BufferedReader、BufferedWriter。
通过 BufferedInputStream 的底层源码我们可以看到，其内部维护了一个 buf[]数据，默认大小为 8192 字节，我么也可以通过构造函数进行缓存大小设置。
publicclass BufferedInputStream extends FilterInputStream { // 内部缓冲区数组 protected volatile byte buf[]; // 缓冲区的默认大小 private static int DEFAULT_BUFFER_SIZE = 8192; // 使用默认的缓冲区大小 public BufferedInputStream(InputStream in) { this(in, DEFAULT_BUFFER_SIZE); } // 自定义缓冲区大小 public BufferedInputStream(InputStream in, int size) { super(in); if (size <= 0) { throw new IllegalArgumentException("Buffer size <= 0"); } buf = new byte[size]; }}
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至于说缓冲流到底能不能实现性能的提升，我们实践出真知，对于程序员来说所有的理论都不及上手写一写来得有效！这其实也涉及到一个经常被问的面试问题：java中的缓冲流真的性能很好吗？
刚好，我们手头有一本《Java 性能权威指南》的 PDF 版，大小为 66MB，我们通过普通的文件流和缓冲流进行文件的读取和复制，看一下耗时对比。
public class TestService{ public static void main(String[] args) throws IOException { TestService testService = new TestService(); testService.copyPdfWithPublic(); testService.copyPdfWithBuffer(); } /*通过普通文件流进行pdf文件的读取和拷贝*/ public void copyPdfWithPublic(){ // 记录开始时间 long start = System.currentTimeMillis(); try (FileInputStream fis = new FileInputStream("E:\\Java性能权威指南.pdf"); FileOutputStream fos = new FileOutputStream("E:\\Java性能权威指南Public.pdf")) { int content; while ((content = fis.read()) != -1) { fos.write(content); } //使用数组充当缓存时，两者性能差距不大 /*int len; byte[] bytes = new byte[4 * 1024]; while ((len = fis.read(bytes)) != -1) { fos.write(bytes, 0, len); }*/ fis.close(); fos.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } // 记录结束时间 long end = System.currentTimeMillis(); System.out.println("使用普通文件流复制PDF文件总耗时:" + (end - start) + " 毫秒"); } /*通过缓冲字节流进行pdf文件的读取和拷贝*/ public void copyPdfWithBuffer(){ // 记录开始时间 long start = System.currentTimeMillis(); try (BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("E:\\Java性能权威指南.pdf")); BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("E:\\Java性能权威指南Buffer.pdf"))) { int content; while ((content = bis.read()) != -1) { bos.write(content); } /*int len; byte[] bytes = new byte[4 * 1024]; while ((len = bis.read(bytes)) != -1) { bos.write(bytes, 0, len); }*/ bis.close(); bos.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } // 记录结束时间 long end = System.currentTimeMillis(); System.out.println("使用缓冲字节流复制PDF文件总耗时:" + (end - start) + " 毫秒"); }}
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输出：
使用普通文件流复制PDF文件总耗时:221611 毫秒使用缓冲字节流复制PDF文件总耗时:228 毫秒
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然后，我们将注释掉的代码放开，也就是我们采用一个缓存数组，先将数组存储起来后，两者之间的性能差距就没那么明显了。
使用普通文件流复制PDF文件总耗时:106 毫秒使用缓冲字节流复制PDF文件总耗时:80 毫秒
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在这种情况下，我们可以看到，甚至于普通的文件流的耗时是小于缓冲流的，所以对于这种情况来说，缓冲流未必一定性能最好。
2.6 打印流
对于System.out.println("Hello World");这句代码我想大家并不陌生吧，我们刚学习 Java 的第一堂课，老师们都会让我们输出一个 Hello World，System.out 实际是用于获取一个 PrintStream 对象，print 方法实际调用的是 PrintStream 对象的 write 方法。
public class PrintStream extends FilterOutputStream implements Appendable, Closeable {}public class PrintWriter extends Writer {}
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文章转载自：JavaBuild
原文链接：https://www.cnblogs.com/JavaBuild/p/18251692
体验地址：http://www.jnpfsoft.com/?from=infoq
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