数据流DataInput(Output)Stream 和字节数组流 ByteArrayInput(Output) Stream

￡神魔★判官ぃ 2022-08-24 11:11 128阅读 0赞

## 一, 1个网络传输模型    ##

在一个网络传输模型中.

假如1个电脑A想把1个double类型的值12345.678 传给另1个网络另一端的电脑B.

要如何实现呢?

大概分成几个步骤.

### 1. 转为字节数组(电脑A). ###

无论网络上两个终端要传输什么类型的数据, 实际在网线上传输的都是2进制数据(bit).

所以电脑A是不能直接把1个double类型传送出去的.   必须将double类型的值12345.678的值转换为字节类型(16个bit).

将1个double类型转换为字节类型并不简单, 这设计编码的问题, 但是java能把这些都封装好了.

而1个double类型的数据并不是1个字节就能存放的, double类型长度是64位啊, 所以就需要1个64位长度的**字节数组**才能完整存放1个float类型的数据.

有人问,既然网络上传送的是位(bit), 为何不直接把变量转化为bit类型.

答案很简单, 绝大部分计算机的内存的最小单位(1个地址)是8 bit,   所以大部分编程语言, 例如c/c++, java等所有变量最小长度就是8bit(1个字节).

所以无论传输什么类型的变量, 都需要把变量的数据转为字节数据, 然后存放在1个字节数组中.

### 2. 将字节数组打包(电脑A). ###

为了尽量减少网络上传输的数据大小,  我们通常要把要传输的字节数组打成1个压缩数据包. 本文不会详细讨论这点.

### 3. 传输数据包(网络). ###

这样, 在网络上传输的实际就是数据包了.   本文不会详细讨论这点.

### 4. 解压数据包得到字节数组(电脑B) ###

电脑B 接受到数据包后, 就需要解压数据包得到1里面封装的**字节数组**. 本文不会详细讨论这点.

### 5. 将字节数组里的数据转换为原始类型(double)(电脑B) ###

电脑B 最后还要把该字节数组的数据转换为原来的类型double, 才真正得到由电脑A传过来的float类型的值.

如下图

## ![444127020140714212126036.png_1024x197_130][] ##

##     ##

## 二, 将1个double变量转化为1个字节数组 ##

上一节提过了, 本文的重点在于基本变量和字节数组的转换.

有人觉得数据类型的转化很基础, 但是实际上java并没有提供1个封装好的方法, 例如 xxx.toByteArray(Double d) 就返回1个字节数组.. 除非你自己写.

致使是double基本类型的封装类Double, 也没有提供转换为ByteArray的方法.

Double类里有1个类似的byteValue(), 但是返回的只是1个Byte, 实际上只取double变量的低8位. 高位的字节数据都被截掉了..

自己写1个int类型转换为1个ByteArray是可行的, 因为我们知道Java中int类型的编码是补码, 但是要用到位运算.

例如:

public static byte[] intToBytes2(int n){  
        byte[] b = new byte[4];  
        for(int i = 0;i < 4;i++){  
            b[i] = (byte)(n >> (24 - i * 8));   
        }  
        return b;  
    }

但是double的编码远比int复杂, 必须要用另外的方法来编写.

而且这样的话违背了Java的最大优势和本质:

**Java让程序猿focus on business, 并不需要关心数据在内存里是怎样存储的.**

有没有一种方法, 可以接受各种基本类型参数, 转换为字节数组? 上面说过了, Java没有提供.

但是Java提供两个流, 它们嵌套使用的话, 就相当于实现了上面所说的功能, 将各种基本类型转换为字节数组.

它们就是DataOutputStream 和 ByteArrayOutputStream

### **2.1 ByteArrayOutputStream**     ###

我们知道FlieOutputStream是1个指向文件的的字节流,  同样地, ByteArrayOutputStream 也可以理解为1个指向1个ByteArray的字节流.

我们可以同个这个流添加字节数据到1个字节数组.

#### 2.1.1 构造方法 ####

有必要提提这个ByteArrayOutputStream的构造方法.

既然是指向ByteArray的流, 必然要有1个core 字节数组(目标数组).

例如FileOutputStream

有1个构造方法是

new FileOutputStream(File f)

作为参数,我们必须制定文件输出字节流的目标文件

而对于ByteArrayOutputStream,

则**没有**

new ByteArrayOutputStream(byte[] b)

也就是讲我们不能指定数组ouput字节流的目标字节数组.

实际上, 对于ByteArrayOutputStream来讲,目标字节数组是builded in的, 也就是它对于程序猿是隐藏的.

但是它提供了另1个方法

toByteArray() , 这个方法new了1个新的字节数组对象, 然后把隐藏的目标字节数组的数据复制到的这个新的字节数组内.

也就是说返回1个隐藏字节数组的副本.

而这个流提供了另1个构造方法

new ByteArrayOutputStream(int bufferSize)

参数只能用于指定缓冲区大小.

具体看看本节的例子.

#### 2.1.2 write方法 ####

ByteArrayOutputStream 的成员方法 和 FileOutputStream 很类似.

都具有

write(int)  写1个字节

write(byte\[\]) 写1个字节数组

函数

但根据本文, 很明显我们需要的是 write(double)这个方法, 但是 ByteArrayOutputStream只是1个原始的字节流, 并没有提供.

所以我们需要1个额外的包裹流.

### **2.2 DataOutputStream** ###

跟上面那个流不同,  DataOutputStream不能理解为指向"Data"的字节流.

实际上DataOutputStream是处理流(包裹流)的一种, 必须基于1个原始流之上.

DataOutputStream 提供的方法就强大得多了.

例如:

writeFloat(float f)   写入1个float到流中.

writeLong(long l)   写入1个long类型到流中

writeDouble(double d)  写入1个double类型到流中

....

可见, DataOutputStream实际提供了各种将基本类型写入到字节流的1种渠道. 包裹ByteArrayOutputStream的话就能转换为字节数组.

而writeDouble(double d)方法正是我们需要的.

### **2.3 1个把double对象转换为字节数组的例子** ###

private static byte[] Send(double f) throws IOException{
            byte[] bArr = new byte[64];
            //the core byteArray is built in. and the 1024 is buffer size
            ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream(1024);
    
            DataOutputStream dos = new DataOutputStream(bos);
    
            dos.writeDouble(f);//this method will create a new byte[] object
            bArr = bos.toByteArray();
            dos.close(); // bos will be cloased cascade
            return bArr; 
        }

上面的send方法就是接受1个double f,并返回对应的字节数组.

这个就是上面模型电脑A在第一步完成的事情

## 三, 从字节数组内提取1个double类型 ##

这个步骤是上面模型的电脑B的最后一步, 实际上就是上面第二节的逆行为.

那么到底如何从网络上接收到的字节数组提取1个double类型?

同样地, java也没有提供现成的方法.

道理是样的,

我们一样可以利用DataInputStream 和 ByteArrayInputStream 来见建立一条从字节数组到程序的输入字节流.

如果弄懂了上面第二节(Output), 那么这个Input的原理也不难理解. 把write替换成read就ok了.

下面例子就是把 1个字节数组转为double类型的方法:

private static double Get(byte[] bArr) throws IOException{
            double f;
            ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bArr);
    
            DataInputStream dis = new DataInputStream(bis);
    
            f = dis.readDouble();
            dis.close();
            return f;
        }

## 四, 结合上面两个方法的简单程序 ##

下面程序是这样的.

就是模拟本文一开始的模型,

一段发送1个double, 利用Send方法转换为 字节数组, 然后利用Get方法还原为double类型.

最后输出还原后的double类型..

import java.io.*;
    
    public class DataStream1{
        public static void f(){
            double fi = 12345.678;
            double fo = 0;
            byte[] bSend;
            byte[] bGet;
            try{
                bSend = Send(fi);
    
                //network.........
                bGet = bSend;
    
                fo = Get(bGet);
            }catch(IOException e){
                e.printStackTrace();
            }
            
            System.out.printf("fo is %f\n",fo); 
        }
    
        private static byte[] Send(double f) throws IOException{
            byte[] bArr = new byte[64];
            //the core byteArray is built in. and the 1024 is buffer size
            ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream(1024);
    
            DataOutputStream dos = new DataOutputStream(bos);
    
            dos.writeDouble(f);//this method will create a new byte[] object
            bArr = bos.toByteArray();
            dos.close(); // bos will be cloased cascade
            return bArr; 
        }
    
        private static double Get(byte[] bArr) throws IOException{
            double f;
            ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bArr);
    
            DataInputStream dis = new DataInputStream(bis);
    
            f = dis.readDouble();
            dis.close();
            return f;
        }
    }

输出:

gateman@TPEOS Java_1 $ ant
    Buildfile: /media/store1/Studies/Java/java_start/Java_1/build.xml
    
    main:
        [javac] /media/store1/Studies/Java/java_start/Java_1/build.xml:10: warning: 'includeantruntime' was not set, defaulting to build.sysclasspath=last; set to false for repeatable builds
        [javac] Compiling 1 source file to /media/store1/Studies/Java/java_start/Java_1/build/classes
         [java] fo is 12345.678000
    
    BUILD SUCCESSFUL
    Total time: 1 second

[444127020140714212126036.png_1024x197_130]: http://image227.poco.cn/mypoco/myphoto/20140714/21/444127020140714212126036.png?1024x197_130