Writer ：李强强
一、引子
文件，作为常见的数据源。关于操作文件的字节流就是 — FileInputStream & FileOutputStream。它们是Basic IO字节流中重要的实现类。
二、FileInputStream源码分析
FileInputStream源码如下：
/** * FileInputStream 从文件系统的文件中获取输入字节流。文件取决于主机系统。 * 比如读取图片等的原始字节流。如果读取字符流，考虑使用 FiLeReader。 */ public class SFileInputStream extends InputStream { /* 文件描述符类---此处用于打开文件的句柄 */ private final FileDescriptor fd; /* 引用文件的路径 */ private final String path; /* 文件通道，NIO部分 */ private FileChannel channel = null; private final Object closeLock = new Object(); private volatile boolean closed = false; private static final ThreadLocal<Boolean> runningFinalize = new ThreadLocal<>(); private static boolean isRunningFinalize() { Boolean val; if ((val = runningFinalize.get()) != null) return val.booleanValue(); return false; } /* 通过文件路径名来创建FileInputStream */ public FileInputStream(String name) throws FileNotFoundException { this(name != null ? new File(name) : null); } /* 通过文件来创建FileInputStream */ public FileInputStream(File file) throws FileNotFoundException { String name = (file != null ? file.getPath() : null); SecurityManager security = System.getSecurityManager(); if (security != null) { security.checkRead(name); } if (name == null) { throw new NullPointerException(); } if (file.isInvalid()) { throw new FileNotFoundException("Invalid file path"); } fd = new FileDescriptor(); fd.incrementAndGetUseCount(); this.path = name; open(name); } /* 通过文件描述符类来创建FileInputStream */ public FileInputStream(FileDescriptor fdObj) { SecurityManager security = System.getSecurityManager(); if (fdObj == null) { throw new NullPointerException(); } if (security != null) { security.checkRead(fdObj); } fd = fdObj; path = null; fd.incrementAndGetUseCount(); } /* 打开文件，为了下一步读取文件内容。native方法 */ private native void open(String name) throws FileNotFoundException; /* 从此输入流中读取一个数据字节 */ public int read() throws IOException { Object traceContext = IoTrace.fileReadBegin(path); int b = 0; try { b = read0(); } finally { IoTrace.fileReadEnd(traceContext, b == -1 ? 0 : 1); } return b; } /* 从此输入流中读取一个数据字节。native方法 */ private native int read0() throws IOException; /* 从此输入流中读取多个字节到byte数组中。native方法 */ private native int readBytes(byte b[], int off, int len) throws IOException; /* 从此输入流中读取多个字节到byte数组中。 */ public int read(byte b[]) throws IOException { Object traceContext = IoTrace.fileReadBegin(path); int bytesRead = 0; try { bytesRead = readBytes(b, 0, b.length); } finally { IoTrace.fileReadEnd(traceContext, bytesRead == -1 ? 0 : bytesRead); } return bytesRead; } /* 从此输入流中读取最多len个字节到byte数组中。 */ public int read(byte b[], int off, int len) throws IOException { Object traceContext = IoTrace.fileReadBegin(path); int bytesRead = 0; try { bytesRead = readBytes(b, off, len); } finally { IoTrace.fileReadEnd(traceContext, bytesRead == -1 ? 0 : bytesRead); } return bytesRead; } public native long skip(long n) throws IOException; /* 返回下一次对此输入流调用的方法可以不受阻塞地从此输入流读取（或跳过）的估计剩余字节数。 */ public native int available() throws IOException; /* 关闭此文件输入流并释放与此流有关的所有系统资源。 */ public void close() throws IOException { synchronized (closeLock) { if (closed) { return; } closed = true; } if (channel != null) { fd.decrementAndGetUseCount(); channel.close(); } int useCount = fd.decrementAndGetUseCount(); if ((useCount <= 0) || !isRunningFinalize()) { close0(); } } public final FileDescriptor getFD() throws IOException { if (fd != null) return fd; throw new IOException(); } /* 获取此文件输入流的唯一FileChannel对象 */ public FileChannel getChannel() { synchronized (this) { if (channel == null) { channel = FileChannelImpl.open(fd, path, true, false, this); fd.incrementAndGetUseCount(); } return channel; } } private static native void initIDs(); private native void close0() throws IOException; static { initIDs(); } protected void finalize() throws IOException { if ((fd != null) && (fd != FileDescriptor.in)) { runningFinalize.set(Boolean.TRUE); try { close(); } finally { runningFinalize.set(Boolean.FALSE); } } } }AI 代码解读
1. 三个核心方法
三个核心方法，也就是Override（重写）了抽象类InputStream的read方法。
int read() 方法，即
public int read() throws IOExceptionAI 代码解读
代码实现中很简单，一个try中调用本地native的read0()方法，直接从文件输入流中读取一个字节。IoTrace.fileReadEnd(),字面意思是防止文件没有关闭读的通道，导致读文件失败，一直开着读的通道，会造成内存泄露。
int read(byte b[]) 方法，即
public int read(byte b[]) throws IOExceptionAI 代码解读
代码实现也是比较简单的，也是一个try中调用本地native的readBytes()方法，直接从文件输入流中读取最多b.length个字节到byte数组b中。
int read(byte b[], int off, int len) 方法，即
public int read(byte b[], int off, int len) throws IOExceptionAI 代码解读
代码实现和 int read(byte b[])方法 一样，直接从文件输入流中读取最多len个字节到byte数组b中。
可是这里有个问答：
Q： 为什么 int read(byte b[]) 方法需要自己独立实现呢？ 直接调用 int read(byte b[], int off, int len) 方法，即read(b , 0 , b.length)，等价于read(b)？
A：待完善，希望路过大神回答。。。。向下兼容？？ Finally？？
2. 值得一提的native方法
上面核心方法中为什么实现简单，因为工作量都在native方法里面，即JVM里面实现了。native倒是不少一一列举吧：
native void open(String name) // 打开文件，为了下一步读取文件内容
native int read0() // 从文件输入流中读取一个字节
native int readBytes(byte b[], int off, int len) // 从文件输入流中读取，从off句柄开始的len个字节，并存储至b字节数组内。
native void close0() // 关闭该文件输入流及涉及的资源，比如说如果该文件输入流的FileChannel对被获取后，需要对FileChannel进行close。
其他还有值得一提的就是，在jdk1.4中，新增了NIO包，优化了一些IO处理的速度，所以在FileInputStream和FileOutputStream中新增了FileChannel getChannel()的方法。即获取与该文件输入流相关的 java.nio.channels.FileChannel对象。
三、FileOutputStream 源码分析
FileOutputStream 源码如下：
/** * 文件输入流是用于将数据写入文件或者文件描述符类 * 比如写入图片等的原始字节流。如果写入字符流，考虑使用 FiLeWriter。 */ public class SFileOutputStream extends OutputStream { /* 文件描述符类---此处用于打开文件的句柄 */ private final FileDescriptor fd; /* 引用文件的路径 */ private final String path; /* 如果为 true，则将字节写入文件末尾处，而不是写入文件开始处 */ private final boolean append; /* 关联的FileChannel类，懒加载 */ private FileChannel channel; private final Object closeLock = new Object(); private volatile boolean closed = false; private static final ThreadLocal<Boolean> runningFinalize = new ThreadLocal<>(); private static boolean isRunningFinalize() { Boolean val; if ((val = runningFinalize.get()) != null) return val.booleanValue(); return false; } /* 通过文件名创建文件输入流 */ public FileOutputStream(String name) throws FileNotFoundException { this(name != null ? new File(name) : null, false); } /* 通过文件名创建文件输入流，并确定文件写入起始处模式 */ public FileOutputStream(String name, boolean append) throws FileNotFoundException { this(name != null ? new File(name) : null, append); } /* 通过文件创建文件输入流，默认写入文件的开始处 */ public FileOutputStream(File file) throws FileNotFoundException { this(file, false); } /* 通过文件创建文件输入流，并确定文件写入起始处 */ public FileOutputStream(File file, boolean append) throws FileNotFoundException { String name = (file != null ? file.getPath() : null); SecurityManager security = System.getSecurityManager(); if (security != null) { security.checkWrite(name); } if (name == null) { throw new NullPointerException(); } if (file.isInvalid()) { throw new FileNotFoundException("Invalid file path"); } this.fd = new FileDescriptor(); this.append = append; this.path = name; fd.incrementAndGetUseCount(); open(name, append); } /* 通过文件描述符类创建文件输入流 */ public FileOutputStream(FileDescriptor fdObj) { SecurityManager security = System.getSecurityManager(); if (fdObj == null) { throw new NullPointerException(); } if (security != null) { security.checkWrite(fdObj); } this.fd = fdObj; this.path = null; this.append = false; fd.incrementAndGetUseCount(); } /* 打开文件，并确定文件写入起始处模式 */ private native void open(String name, boolean append) throws FileNotFoundException; /* 将指定的字节b写入到该文件输入流，并指定文件写入起始处模式 */ private native void write(int b, boolean append) throws IOException; /* 将指定的字节b写入到该文件输入流 */ public void write(int b) throws IOException { Object traceContext = IoTrace.fileWriteBegin(path); int bytesWritten = 0; try { write(b, append); bytesWritten = 1; } finally { IoTrace.fileWriteEnd(traceContext, bytesWritten); } } /* 将指定的字节数组写入该文件输入流，并指定文件写入起始处模式 */ private native void writeBytes(byte b[], int off, int len, boolean append) throws IOException; /* 将指定的字节数组b写入该文件输入流 */ public void write(byte b[]) throws IOException { Object traceContext = IoTrace.fileWriteBegin(path); int bytesWritten = 0; try { writeBytes(b, 0, b.length, append); bytesWritten = b.length; } finally { IoTrace.fileWriteEnd(traceContext, bytesWritten); } } /* 将指定len长度的字节数组b写入该文件输入流 */ public void write(byte b[], int off, int len) throws IOException { Object traceContext = IoTrace.fileWriteBegin(path); int bytesWritten = 0; try { writeBytes(b, off, len, append); bytesWritten = len; } finally { IoTrace.fileWriteEnd(traceContext, bytesWritten); } } /* 关闭此文件输出流并释放与此流有关的所有系统资源 */ public void close() throws IOException { synchronized (closeLock) { if (closed) { return; } closed = true; } if (channel != null) { fd.decrementAndGetUseCount(); channel.close(); } int useCount = fd.decrementAndGetUseCount(); if ((useCount <= 0) || !isRunningFinalize()) { close0(); } } public final FileDescriptor getFD() throws IOException { if (fd != null) return fd; throw new IOException(); } public FileChannel getChannel() { synchronized (this) { if (channel == null) { channel = FileChannelImpl.open(fd, path, false, true, append, this); fd.incrementAndGetUseCount(); } return channel; } } protected void finalize() throws IOException { if (fd != null) { if (fd == FileDescriptor.out || fd == FileDescriptor.err) { flush(); } else { runningFinalize.set(Boolean.TRUE); try { close(); } finally { runningFinalize.set(Boolean.FALSE); } } } } private native void close0() throws IOException; private static native void initIDs(); static { initIDs(); } }AI 代码解读
1. 三个核心方法
三个核心方法，也就是Override（重写）了抽象类OutputStream的write方法。
void write(int b) 方法，即
public void write(int b) throws IOExceptionAI 代码解读
代码实现中很简单，一个try中调用本地native的write()方法，直接将指定的字节b写入文件输出流。IoTrace.fileReadEnd()的意思和上面FileInputStream意思一致。
void write(byte b[]) 方法，即
public void write(byte b[]) throws IOExceptionAI 代码解读
代码实现也是比较简单的，也是一个try中调用本地native的writeBytes()方法，直接将指定的字节数组写入该文件输入流。
void write(byte b[], int off, int len) 方法，即
public void write(byte b[], int off, int len) throws IOExceptionAI 代码解读
代码实现和 void write(byte b[]) 方法 一样，直接将指定的字节数组写入该文件输入流。
2. 值得一提的native方法
上面核心方法中为什么实现简单，因为工作量都在native方法里面，即JVM里面实现了。native倒是不少一一列举吧：
native void open(String name) // 打开文件，为了下一步读取文件内容
native void write(int b, boolean append) // 直接将指定的字节b写入文件输出流
native native void writeBytes(byte b[], int off, int len, boolean append) // 直接将指定的字节数组写入该文件输入流。
native void close0() // 关闭该文件输入流及涉及的资源，比如说如果该文件输入流的FileChannel对被获取后，需要对FileChannel进行close。
相似之处：
其实到这里，该想一想。两个源码实现很相似，而且native方法也很相似。其实不能说“相似”，应该以“对应”来概括它们。
它们是一组，是一根吸管的两个孔的关系：“一个Input一个Output”。
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四、使用案例
下面先看代码：
package org.javacore.io; import java.io.File; import java.io.FileInputStream; import java.io.FileOutputStream; import java.io.IOException; /* * Copyright [2015] [Jeff Lee] * * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License"); * you may not use this file except in compliance with the License. * You may obtain a copy of the License at * * http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0 * * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS, * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied. * See the License for the specific language governing permissions and * limitations under the License. */ /** * @author Jeff Lee * @since 2015-10-8 20:06:03 * FileInputStream&FileOutputStream使用案例 */ public class FileIOStreamT { private static final String thisFilePath = "src" + File.separator + "org" + File.separator + "javacore" + File.separator + "io" + File.separator + "FileIOStreamT.java"; public static void main(String[] args) throws IOException { // 创建文件输入流 FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(thisFilePath); // 创建文件输出流 FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("data.txt"); // 创建流的最大字节数组 byte[] inOutBytes = new byte[fileInputStream.available()]; // 将文件输入流读取，保存至inOutBytes数组 fileInputStream.read(inOutBytes); // 将inOutBytes数组，写出到data.txt文件中 fileOutputStream.write(inOutBytes); fileOutputStream.close(); fileInputStream.close(); } }AI 代码解读
运行后，会发现根目录中出现了一个“data.txt”文件，内容为上面的代码。
1. 简单地分析下源码：
1、创建了FileInputStream，读取该代码文件为文件输入流。
2、创建了FileOutputStream，作为文件输出流，输出至data.txt文件。
3、针对流的字节数组，一个 read ，一个write，完成读取和写入。
4、关闭流
2. 代码调用的流程如图所示：
3. 代码虽简单，但是有点小问题：
FileInputStream.available() 是返回流中的估计剩余字节数。所以一般不会用此方法。
一般做法，比如创建一个 byte数组，大小1K。然后read至其返回值不为-1，一直读取即可。边读边写。
五、思考与小结
FileInputStream & FileOutputStream 是一对来自 InputStream和OutputStream的实现类。用于本地文件读写（二进制格式按顺序读写）。
本文小结：
1、FileInputStream 源码分析
2、FileOutputStream 资源分析
3、FileInputStream & FileOutputStream 使用案例
4、其源码调用过程
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