Java的IO流和IO流的Buffer包装类
Java IO流概述
Java IO流是用于处理输入输出操作的API，主要分为字节流和字符流两大类。字节流以字节为单位操作数据，适合处理二进制文件；字符流以字符为单位操作数据，适合处理文本文件。
字节流（Byte Streams）
字节流的核心类是InputStream和OutputStream，它们是抽象类，提供了基本的读写方法。
常用字节流类：
FileInputStream/FileOutputStream：用于文件读写。BufferedInputStream/BufferedOutputStream：带缓冲区的流，提高性能。DataInputStream/DataOutputStream：用于读写基本数据类型。
字符流（Character Streams）
字符流的核心类是Reader和Writer，它们是抽象类，提供了字符读写方法。
常用字符流类：
FileReader/FileWriter：用于文件读写。BufferedReader/BufferedWriter：带缓冲区的流，提高性能。
InputStreamReader/OutputStreamWriter：字节流与字符流的桥梁。
NIO（New IO）
Java NIO提供了更高效的IO操作，基于通道（Channel）和缓冲区（Buffer）实现。
核心组件：
Buffer：数据容器。Channel：数据传输通道。Selector：多路复用器。
BufferInputStream的原理
BufferedInputStream 的基本概念
BufferedInputStream 是 Java 中用于缓冲输入流的装饰器类，继承自 FilterInputStream。它通过内部缓冲区减少对底层输入流的直接读取次数，从而提高读取效率。
内部缓冲区机制
BufferedInputStream 内部维护一个字节数组作为缓冲区，默认大小为 8192 字节（8KB）。缓冲区在首次读取时填充，后续读取操作优先从缓冲区获取数据，减少底层 I/O 操作。
protected volatile byte buf[];
关键字段说明
buf[]：缓冲区数组，存储从底层流读取的数据。count：缓冲区中有效数据的结束位置。pos：当前读取位置指针。markpos：标记位置（用于mark/reset操作）。marklimit：标记后允许读取的最大字节数。
读取数据的流程
当调用 read() 方法时，BufferedInputStream 会检查缓冲区是否有剩余数据。若无数据或缓冲区已耗尽，会触发 fill() 方法从底层流重新填充缓冲区。
public synchronized int read() throws IOException {if (pos >= count) {fill();if (pos >= count) return -1;}return buf[pos++] & 0xff;
}
fill() 方法的作用
fill() 方法负责重新填充缓冲区：
- 若缓冲区未初始化，分配默认或指定大小的缓冲区。
- 清除无效数据（如
markpos为 -1 时直接重置缓冲区）。 - 从底层流读取数据到缓冲区，更新
pos和count。
标记与重置功能
BufferedInputStream 支持 mark(int readlimit) 和 reset()：
mark(int readlimit)：记录当前位置到markpos，并设置marklimit。reset()：将pos恢复到markpos的位置，实现重复读取。
public synchronized void mark(int readlimit) {marklimit = readlimit;markpos = pos;
}
性能优化点
- 减少磁盘 I/O：通过缓冲区批量读取数据，减少直接访问底层流的次数。
- 缓冲区大小调优：可根据实际场景调整缓冲区大小（通过构造函数指定），平衡内存与 I/O 性能。
适用场景
- 频繁读取小量数据时（如逐字节读取）。
- 需要基于
mark/reset实现回溯操作的场景。 - 底层流为高延迟 I/O（如网络流或文件流）。
注意事项
- 线程安全：
BufferedInputStream的方法使用synchronized修饰，但多线程共享时仍需注意状态一致性。 - 资源释放：关闭
BufferedInputStream会自动关闭其包装的底层流。 - 缓冲区一致性：直接操作底层流可能导致缓冲区数据不一致（如跳过字节时需调用
BufferedInputStream.skip()）。