BufferedReader
、InputStreamReader
和 FileInputStream
是 Java I/O 流的一部分,它们的实现原理基于装饰器模式,提供了灵活的方式来读取数据。下面是它们的工作原理:
FileInputStream
FileInputStream
是 Java 中用于读取文件数据的基本字节流。它是一个直接与操作系统文件系统交云的流,工作原理如下:
- 文件描述符 :
FileInputStream
在内部使用文件描述符(File Descriptor),这是操作系统中用于标识开放的文件资源的句柄。 - 系统调用 :当你创建一个
FileInputStream
并调用read()
方法时,它会进行系统调用,让操作系统从文件中读取下一批字节到内存中。 - 缓冲区 :虽然
FileInputStream
本身不提供缓冲,但它会将读取的数据放入一个字节数组(即缓冲区)中,以便你可以从中检索数据。 - 直接读取 :
FileInputStream
操作的是原始字节,不涉及字符编码,因此适合处理所有类型的二进制文件。
InputStreamReader
InputStreamReader
是一个字符流,它将输入字节流转换为字符流。它的工作原理基于字符编码:
- 编码转换 :
InputStreamReader
接收一个InputStream
(如FileInputStream
)并使用指定的字符集将字节转换为字符。它在内部使用字符解码器,根据编码方案(如 UTF-8、ISO-8859-1)来解释字节序列。 - 适配器 :
InputStreamReader
充当适配器,它提供了Reader
类的接口,并使用底层的字节流进行数据读取和编码转换。
BufferedReader
BufferedReader
是一个装饰器,用于提高字符读取性能和增加一些额外的读取方法,如按行读取。它的工作原理是:
- 内部缓冲 :
BufferedReader
包装一个其他的Reader
对象(如InputStreamReader
),并在内部维护一个字符数组作为缓冲区。 - 减少I/O操作 :当从
BufferedReader
读取数据时,它首先尝试从内部缓冲区获取,只有在缓冲区为空时,才通过封装的Reader
从文件系统读取更多数据填充缓冲区。这减少了系统调用的次数,因为每次调用可以读取多个数据,而不是每次一个。 - 高效读取 :
BufferedReader
提供了readLine()
方法,允许高效地按行读取文本,而不需要每次读取时都去检查行结束符。
整体上,这些类的组合为 Java I/O 提供了灵活性和效率。你可以使用 FileInputStream
来读取原始字节数据,通过 InputStreamReader
进行字符编码的转换,然后使用 BufferedReader
来高效地缓冲和按行读取文本数据。