Java I/O 中的“Stream”和“Buffer”到底是啥意思？

Posted 2023-02-25

【中文标题】Java I/O 中的“Stream”和“Buffer”到底是啥意思？

【英文标题】：What exactly does "Stream" and "Buffer" mean in Java I/O?Java I/O 中的“Stream”和“Buffer”到底是什么意思？

【发布时间】：2013-04-05 18:33:52

【问题描述】：

我刚刚了解了使用BufferedReader 的输入/输出。

我想知道Stream和Buffer这两个词的具体含义是什么？

这行代码还有什么作用：

BufferedReader br=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

【参考方案1】：

Java 有两种用于输入和输出 (I/O) 的类：streams 和 readers/writers。

流（InputStream、OutputStream 以及扩展这些的所有东西）用于从文件、网络或任何其他设备读取和写入二进制数据。

Readers 和 writers 用于读取和写入文本（字符）。它们是流之上的一层，使用character encoding 将二进制数据（字节）转换为字符并返回。

从磁盘逐字节读取数据效率非常低。加速它的一种方法是使用缓冲区：不是一次读取一个字节，而是一次读取几千个字节，然后将它们放入内存中的缓冲区中。然后你就可以一个一个的查看缓冲区中的字节了。

Oracle的Java教程about I/O详细讲解。

查看您提供的代码行：

BufferedReader br=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

System.in 是一个InputStream。您创建一个InputStreamReader，它从System.in 读取字节。然后将其包装在 BufferedReader 中。

所以，最后，您有一个从 InputStreamReader 读取的 BufferedReader，从 System.in 读取。

【讨论】：

感谢您的回答，但我有一个困惑。正如您所说，我们一次读取几千个字节并将它们放入缓冲区；这是否意味着缓冲区只是我们所在的内存中的一个地方存放东西？

@Jesper 。您说“加快速度的一种方法是使用缓冲区：不是一次读取一个字节，而是一次读取几千个字节，然后将它们放入内存中的缓冲区中。然后您可以查看字节一个一个在缓冲区中。”是的，它是真的，但我也认为使用缓冲区，一次读取单个字节。我认为它是放在缓冲区和程序中的唯一区别，然后从缓冲区而不是磁盘读取它

@user122345656 是的，缓冲区是内存中临时存储数据的地方。

@MSach 想想当您想从硬盘读取数据时会发生什么。要读取某个位置的字节，您必须等到磁盘旋转，直到磁头位于磁盘上要读取的字节所在的位置上方。如果此时您只读取 1 个字节，然后再读取下一个字节，则必须等到磁盘完成完整旋转才能读取下一个字节。读取一个连续字节块的效率要高得多。

@parsecer Streams 用于读取字节；阅读器用于阅读文本（字符）。 InputStreamReader 是 InputStream 的包装器，允许您从 InputStream 读取文本。如果您只想读取字节（而不是字符），则不需要InputStreamReader。如果您想将字节解释为文本字符，这很有用。

【参考方案2】：

缓冲区：

它是物理内存存储的区域，用于在数据从一个地方移动到另一个地方时临时存储数据。在大多数情况下，物理内存存储将是 RAM（随机存取内存）。

但是从这个问题的上下文来看，Buffer 是在读取/写入数据时使用的。将数据从一个地方移动到另一个地方时不需要使用它。

缓冲区示例：如果您的系统有 4 GB 的 RAM，则系统可以为 Buffer 分配 4 KB 的内存（RAM）。 KB - 千字节，GB - 千兆字节

I/O Stream（或）流：

I/O 流 表示输入源或输出目的地。一条流 可以代表许多不同种类的来源和目的地， 包括磁盘文件、设备、其他程序和内存阵列。

I/O 表示输入/输出。

因此，Input Stream 可以是磁盘文件、网络连接等输入源。

而且，Output Stream 可以是磁盘文件、网络连接等输出目的地。

根据JAVA official documentation，Streams 有 3 种类型。

Byte Streams（读取或写入字节） Character Streams（读取或写入字符） Buffered Streams（读取或写入缓冲区以提高效率）

字节流：

它们执行 8 位字节的输入和输出。所有字节流类 是InputStream 和OutputStream的后代。

字节输入流类以原始字节的形式获取输入。 字节输出流类以原始字节的形式提供输出。

InputStream - 直接已知的子类

AudioInputStream, ByteArrayInputStream, FileInputStream, FilterInputStream, InputStream, ObjectInputStream, PipedInputStream, SequenceInputStream, StringBufferInputStream.

OutputStream - 直接已知的子类

ByteArrayOutputStream, FileOutputStream, FilterOutputStream, ObjectOutputStream, OutputStream, PipedOutputStream

字符流： 它们是字节流之上的一层。它们使用字符编码将字节（二进制数据）转换为字符，将字符转换为字节。

所有字符流类都是Reader和Writer的后代。

Reader - 直接已知的子类

BufferedReader, CharArrayReader, FilterReader, InputStreamReader, PipedReader, StringReader

Writer - 直接已知的子类

BufferedWriter, CharArrayWriter, FilterWriter, OutputStreamWriter, PipedWriter, PrintWriter, StringWriter

字节流和字符流使用无缓冲 I/O。

这意味着处理每个读取或写入请求 直接由底层操作系统。这可以使程序少得多 高效，因为每个这样的请求经常触发磁盘访问，网络 活动，或其他一些相对昂贵的操作。 为了减少这种开销，Java 平台实现了缓冲 I/O 流。

缓冲流：

缓冲输入流从称为缓冲区的内存区域读取数据； 仅当缓冲区为空时才调用本机输入 API。

类似地，缓冲输出流将数据写入缓冲区，而 仅当缓冲区已满时才调用本机输出 API。

程序可以将无缓冲流转换为缓冲流 使用包装习语，其中 unbuffered 流对象被传递给 buffered 流类的构造函数。

例子：

inputStream = new BufferedReader(new FileReader("xanadu.txt"));
outputStream = new BufferedWriter(new FileWriter("characteroutput.txt"));

有 4 个缓冲流类用于包装非缓冲流：

要创建缓冲 字节流，请使用BufferedInputStream 和BufferedOutputStream 类。

要创建缓冲 字符流，请使用BufferedReader 和BufferedWriter 类。

【讨论】：

我一直在寻找对 java io 的深入解释。非常感谢。

【参考方案3】：

嗯，对于开始研究 java.io 包的人来说，这是一个问题。要回答您的问题，术语 InputStreamReader 和 BufferedReader 仅代表 java 对象（它们没有什么特别之处），但它们是为 io 操作创建的，例如从文件、对象等不同的输入/输出读取和写入。

现在让我们开始吧

BufferedReader br=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

InputStreamReader 是读取字节输入流的类。但是读取每个字节是昂贵的操作，所以我们将它包装在 BufferedReader 周围以使其缓冲（这是装饰器模式）

因此，甚至在您开始读取之前，bufferedReader 将在寄存器中存储一些字节块以及在您执行读取操作时会发生什么。它将从那个位置读取，这比从控制台/文件读取要便宜得多但是对于 InputStreamReader，当您每次执行磁盘访问操作时执行读取操作时

【讨论】：

+1 但我更愿意为信息装饰器添加链接参考，并且每次磁盘访问操作发生时

最后一段很好地总结了好处。谢谢你。

【参考方案4】：

流是在点之间传递的连接和实际信息。缓冲区是一个存储容器，它存储部分或全部流数据并将其馈送到输出设备。

当然，关键是如果流的速度超过了显示数据所需的数据速率，那么输出就会暂停。缓冲区可以防止这种情况发生。

【讨论】：

感谢您的回答。但我想到的一个问题是流数据是什么意思？请详细说明。

抱歉回复晚了。如果您想象一下服务器上 10Mb 文件的简单示例。服务器有完整的文件，但它不能在一个数据包中发送整个文件。相反，文件被分成有限数量的块。然后将每个块发送到远程计算机，并重新组装。对于流式传输实时数据，同样的理论也适用。但是服务器获取实时数据并将其作为stream 的数据包发送。然后远程计算机将每个数据包存储在缓冲区中。远程计算机从它的缓冲区中读取数据并从中创建一个视频。我希望这会有所帮助！

【参考方案5】：

缓冲区是内存中的一部分，用于存储来自外围设备的数据流。然后从这个缓冲区收集这个数据流并将其存储在变量中。流可以定义为连续的数据流。

“输入/输出”这个术语只不过是指将数据移入和移出缓冲区。一直牢记在心。进程通过请求操作系统从缓冲区中排出数据（写入操作）或用数据填充缓冲区（读取操作）来执行 I/O。Logical Diagram of how data moves

简单来说，想象一下当您在键盘上输入数据时，数据通过管道（流）移动到缓冲区，然后从缓冲区移动到磁盘（写操作）。 同样，当数据从磁盘移动到 缓冲区 并从缓冲区移动到控制台时，这就是读取操作。

您可以阅读链接以获得更好的理解。希望对您有所帮助！What is buffer in Javaenter link description here