java中字节数组输出txt_ByteArrayOutputStream的研究

刺骨的言语ヽ痛彻心扉 2022-11-09 12:52 114阅读 0赞

这是一段对输入流进行读取和输出的代码

Resource classPathResource = new ClassPathResource("1.txt");

InputStream inputStream = pathResource.getInputStream();

ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();

int i;

while ((i=inputStream.read())!=-1)\{

byteArrayOutputStream.write(i);

System.out.println(byteArrayOutputStream.toString());

输出数据如下：

![9a336866a42d545ddc127905ad75aa3a.png][]

以前一直对这样的while循环理解不足，今天突然再度写到这样的代码，就想着深入研究一下。

inputStream.read()

这个方法的官方定义如下

/\*\*

\* Reads the next byte of data from the input stream. The value byte is

\* returned as an `int` in the range `0` to

\* `255`. If no byte is available because the end of the stream

\* has been reached, the value `-1` is returned. This method

\* blocks until input data is available, the end of the stream is detected,

\* or an exception is thrown.

A subclass must provide an implementation of this method.

\* @return the next byte of data, or `-1` if the end of the

\* stream is reached.

\* @exception IOException if an I/O error occurs.

\*/

public abstract int read() throws IOException;

就是说，从输入流中读取数据的下一个byte字节，并返回int类型的字节值，这个字节的值范围在0~255之间。如果输入流已经被读完，就返回-1。

这里还是先讲一下byte的知识。

byte

bit：位。位是电子计算机中最小的数据单位。每一位的状态只能是0或1。比尔盖茨曾经说过，计算机世界都是由0和1组成的。计算机也只能读懂0和1这种二进制数据。

byte：字节。8个二进制位构成1个"字节(Byte)"，它是存储空间的基本计量单位。即：1byte=8bit。

编码：编码的知识量太大，这里只是简单提一下开发中常用到的utf-8编码。在utf-8编码中，一个英文字符等于一个字节，一个中文(含繁体)等于三个字节。无论是中文还是英文，都叫字符。中文标点占三个字节，英文标点占一个字节。也就是说一个“千”字，它要被计算机识别，首先转化成对应它的三个byte字节(对应规则在相关的映射表中)，再转化成3\*8=24(bit)。‭最终结果是11100101 10001101 10000011‬ ，这个二进制数字才能被计算机读懂。而英文字母“Q”的转化简单些，它只需要一个字节去表示 ‭10000001‬。

java中的流传输

我在开发过程中，遇到的流传输、数据传输，基本上都是用byte数组，所以这里也主要讲这个。从文章的第一段代码中，不难看出，inputStream.read()将读取到的文件1.txt的二进制数据赋予了变量i，ByteArrayOutputStream负责将i的值通过write()方法记录起来，然后使用toString()方法将记录的数据重新编码输出。这里看了一下ByteArrayOutputStream的底层源码，把重要的方法放上来，并注上中文注释：

public class ByteArrayOutputStream extends OutputStream \{

/\*\*

\* byte数组，用于存储读取到的byte字节。

\*/

protected byte buf\[\];

/\*\*

\* 有效字节数

\*/

protected int count;

/\*\*

\* 初始化byte\[\] 数组，32长度

\*/

public ByteArrayOutputStream() \{

this(32);

public ByteArrayOutputStream(int size) \{

if (size < 0) \{

throw new IllegalArgumentException("Negative initial size: "

\+ size);

buf = new byte\[size\];

/\*\*

\* byte数组扩容，这是为了防止传入的数据量大于byte\[\]初始容量

\* \*/

private void ensureCapacity(int minCapacity) \{

// overflow-conscious code

if (minCapacity - buf.length > 0)

grow(minCapacity);

/\*\*

\* 定义byte数组最大容量

\*/

private static final int MAX\_ARRAY\_SIZE = Integer.MAX\_VALUE - 8;

private void grow(int minCapacity) \{

// overflow-conscious code

int oldCapacity = buf.length;

int newCapacity = oldCapacity << 1;

if (newCapacity - minCapacity < 0)

newCapacity = minCapacity;

if (newCapacity - MAX\_ARRAY\_SIZE > 0)

newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);

buf = Arrays.copyOf(buf, newCapacity);

private static int hugeCapacity(int minCapacity) \{

if (minCapacity < 0) // overflow

throw new OutOfMemoryError();

return (minCapacity > MAX\_ARRAY\_SIZE) ?

Integer.MAX\_VALUE :

MAX\_ARRAY\_SIZE;

/\*\*

\* 把读取的一个字节放入byte\[\]

\*/

public synchronized void write(int b) \{

ensureCapacity(count + 1);

buf\[count\] = (byte) b;

count += 1;

/\*\*

\* 将byte\[\]数组中存储的字节以平台默认编码(这里是utf-8)重新编码，并返回String类型的数据，也就是文本的内容。

\*/

public synchronized String toString() \{

return new String(buf, 0, count);

源码思路：定义一个byte\[\]变量，存储所有读到的字节，作为一个缓冲域。这个缓冲域随着对象不断的读入数据而不断增长，当数据量大于缓冲域的空间，就会对缓冲域进行扩容处理。当数据全部读入缓冲区中，里面的内容大概是这样的，buf\[\]=\{117,115,101,114...\}。最后通过调用toString()方法将缓冲区的数据以特定编码再次输出。

讲一下源码中几个关键的点：

int newCapacity = oldCapacity << 1; 这里的意思是数组空间扩容1倍。oldCapacity 左移一位，即左边高位去掉，右边地位补0。例：十进制8的二进制表示成 0000 1000 左移1位，8<<1，变成0001 0000 。再转成十进制，即变成16。这就完成了扩容。

new String(buf, 0, count) 表示 将字符数组buf 从第一个字符(java以0开始，也可以说是第0个字符)开始，长度为count的的所有字符构建成一个字符串，也就是String了。这个方法帮我们完成了由字节转化到字符的操作。

这样来看，这个ByteArrayOutputStream 其实很简单。我这里自己也写了个根据输入流输出文本数据的工具类，结果发现代码真的差不多，就稍微封装了一下。

/\*\*

\* 千里明月

\*/

public class OutputStreamUtil \{

private static final int MAX\_ARRAY\_SIZE = Integer.MAX\_VALUE - 8;

private static int count=0;

private static byte\[\] bytes=new byte\[10\];

public static String write(InputStream inputStream) throws IOException \{

int i =0 ;

while ((i=inputStream.read())!=-1)\{