Java IO流关闭问题的深入研究

落日映苍穹つ 2022-05-08 01:14 182阅读 0赞

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本文主要研究两个问题：

包装流的close方法是否会自动关闭被包装的流？  
关闭流方法是否有顺序？  
包装流的close方法是否会自动关闭被包装的流？

平时我们使用输入流和输出流一般都会使用buffer包装一下，  
直接看下面代码（这个代码运行正常，不会报错）

import java.io.BufferedOutputStream;
    import java.io.FileOutputStream;
    import java.io.IOException;
    
    
    public class IOTest {
    
        public static void main(String[] args) throws IOException {
    
             FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("c:\\a.txt");
             BufferedOutputStream bufferedOutputStream = new BufferedOutputStream(fileOutputStream);
    
             bufferedOutputStream.write("test write something".getBytes());
             bufferedOutputStream.flush();
    
             //从包装流中关闭流
             bufferedOutputStream.close();
        }
    
    }

下面我们来研究下这段代码的bufferedOutputStream.close();方法是否调用了fileOutputStream.close();

先看BufferedOutputStream源代码：

public class BufferedOutputStream extends FilterOutputStream { ...

*  1

可以看到它继承FilterOutputStream，并且没有重写close方法，  
所以直接看FilterOutputStream的源代码：

public void close() throws IOException {
            try {
              flush();
            } catch (IOException ignored) {
            }
            out.close();
        }

跟踪out（FilterOutputStream中）：

protected OutputStream out;
    
      public FilterOutputStream(OutputStream out) {
            this.out = out;
      }

再看看BufferedOutputStream中：

public BufferedOutputStream(OutputStream out) {
            this(out, 8192);
        }
    
        public BufferedOutputStream(OutputStream out, int size) {
            super(out);
            if (size <= 0) {
                throw new IllegalArgumentException("Buffer size <= 0");
            }
            buf = new byte[size];
        }

可以看到BufferedOutputStream调用super(out);，也就是说，out.close();调用的是通过BufferedOutputStream传入的被包装的流，这里就是FileOutputStream。

我们在看看其他类似的，比如BufferedWriter的源代码：

public void close() throws IOException {
            synchronized (lock) {
                if (out == null) {
                    return;
                }
                try {
                    flushBuffer();
                } finally {
                    out.close();
                    out = null;
                    cb = null;
                }
            }
        }
    ```java
    通过观察各种流的源代码，可得结论：包装的流都会自动调用被包装的流的关闭方法，无需自己调用。
    
    关闭流方法是否有顺序？
    
    由上面的结论，就会产生一个问题：如果手动关闭被包装流会怎么样，这个关闭流有顺序吗？而实际上我们习惯都是两个流都关闭的。
    
    首先我们来做一个简单的实验，基于第一个问题的代码上增加手动增加关闭流的代码，那么就有两种顺序： 
    1.先关闭被包装流（正常没异常抛出）
    
    
    
    
    <div class="se-preview-section-delimiter"></div>
    
    ```java
    import java.io.BufferedOutputStream;
    import java.io.FileOutputStream;
    import java.io.IOException;
    
    
    public class IOTest {
    
        public static void main(String[] args) throws IOException {
    
             FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("c:\\a.txt");
             BufferedOutputStream bufferedOutputStream = new BufferedOutputStream(fileOutputStream);
    
             bufferedOutputStream.write("test write something".getBytes());
             bufferedOutputStream.flush();
    
             fileOutputStream.close();//先关闭被包装流
             bufferedOutputStream.close();
        }
    
    }

2.先关闭包装流（正常没异常抛出）

import java.io.BufferedOutputStream;
    import java.io.FileOutputStream;
    import java.io.IOException;
    
    
    public class IOTest {
    
        public static void main(String[] args) throws IOException {
    
             FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("c:\\a.txt");
             BufferedOutputStream bufferedOutputStream = new BufferedOutputStream(fileOutputStream);
    
             bufferedOutputStream.write("test write something".getBytes());
             bufferedOutputStream.flush();
    
    
             bufferedOutputStream.close();//先关闭包装流
             fileOutputStream.close();
    
        }
    
    }

上述两种写法都没有问题，我们已经知道bufferedOutputStream.close();会自动调用fileOutputStream.close();方法，那么这个方法是怎么执行的呢？我们又看看FileOutputStream的源码：

public void close() throws IOException {
            synchronized (closeLock) {
                if (closed) {
                    return;
                }
                closed = true;
            }
    
        ...

可以看出它采用同步锁，而且使用了关闭标记，如果已经关闭了则不会再次操作，所以多次调用不会出现问题。  
如果没有看过参考文章，我可能就会断下结论，关闭流不需要考虑顺序

我们看下下面的代码（修改自参考文章）：

import java.io.BufferedWriter;
    import java.io.FileOutputStream;
    import java.io.IOException;
    import java.io.OutputStreamWriter;
    
    public class IOTest {
    
        public static void main(String[] args) throws IOException {
    
            FileOutputStream fos = new FileOutputStream("c:\\a.txt");
            OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(fos, "UTF-8");
            BufferedWriter bw = new BufferedWriter(osw);
            bw.write("java IO close test");
    
            // 从内带外顺序顺序会报异常
            fos.close();
            osw.close();
            bw.close();
    
        }
    
    }

会抛出Stream closed的IO异常：

Exception in thread "main" java.io.IOException: Stream closed
        at sun.nio.cs.StreamEncoder.ensureOpen(StreamEncoder.java:45)
        at sun.nio.cs.StreamEncoder.write(StreamEncoder.java:118)
        at java.io.OutputStreamWriter.write(OutputStreamWriter.java:207)
        at java.io.BufferedWriter.flushBuffer(BufferedWriter.java:129)
        at java.io.BufferedWriter.close(BufferedWriter.java:264)
        at IOTest.main(IOTest.java:18)

而如果把bw.close();放在第一，其他顺序任意，即修改成下面两种：

bw.close();  
osw.close();  
fos.close();

bw.close();  
fos.close();  
osw.close();  
都不会报错，这是为什么呢，我们立即看看BufferedWriter的close源码：

public void close() throws IOException {
            synchronized (lock) {
                if (out == null) {
                    return;
                }
                try {
                    flushBuffer();
                } finally {
                    out.close();
                    out = null;
                    cb = null;
                }
            }
        }

里面调用了flushBuffer()方法，也是抛异常中的错误方法：

void flushBuffer() throws IOException {
            synchronized (lock) {
                ensureOpen();
                if (nextChar == 0)
                    return;
                out.write(cb, 0, nextChar);
                nextChar = 0;
            }
        }

可以看到很大的一行

out.write(cb, 0, nextChar);

这行如果在流关闭后执行就会抛IO异常，  
有时候我们会写成：

fos.close();  
fos = null;  
osw.close();  
osw = null;  
bw.close();  
bw = null;

这样也会抛异常，不过是由于flushBuffer()中ensureOpen()抛的，可从源码中看出：

private void ensureOpen() throws IOException {
            if (out == null)
                throw new IOException("Stream closed");
        }
    
    
        void flushBuffer() throws IOException {
            synchronized (lock) {
                ensureOpen();
                if (nextChar == 0)
                    return;
                out.write(cb, 0, nextChar);
                nextChar = 0;
            }
        }

如何防止这种情况？  
直接写下面这种形式就可以：

bw.close();  
bw = null;

结论：一个流上的close方法可以多次调用，理论上关闭流不需要考虑顺序，但有时候关闭方法中调用了write等方法时会抛异常。

由上述的两个结论可以得出下面的建议：  
关闭流只需要关闭最外层的包装流，其他流会自动调用关闭，这样可以保证不会抛异常。如：

bw.close();  
//下面三个无顺序  
osw = null;  
fos = null;  
bw = null;

注意的是，有些方法中close方法除了调用被包装流的close方法外还会把包装流置为null，方便JVM回收。bw.close()中的：

finally中就有把out置为null的代码，所以有时候不需要自己手动置为null。（个人建议还是写一下，不差多少执行时间）

参考文章

[http://www.cnblogs.com/qqzy168/p/3670915.html][http_www.cnblogs.com_qqzy168_p_3670915.html]

[https_blog.csdn.net_maxwell_nc_article_details_49151005]: https://blog.csdn.net/maxwell_nc/article/details/49151005
[http_www.cnblogs.com_qqzy168_p_3670915.html]: http://www.cnblogs.com/qqzy168/p/3670915.html