java io系列03之 ByteArrayOutputStream的简介,源码分析和示例(包括OutputStream)

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本文深入介绍了ByteArrayOutputStream的概念及其在Java中的应用。探讨了其构造方法、关键函数如write、toByteArray等，并通过示例代码展示了如何操作字节数据。

前面学习ByteArrayInputStream，了解了“输入流”。接下来，我们学习与ByteArrayInputStream相对应的输出流，即ByteArrayOutputStream。
本章，我们会先对ByteArrayOutputStream进行介绍，在了解了它的源码之后，再通过示例来掌握如何使用它。

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ByteArrayOutputStream 介绍

ByteArrayOutputStream 是字节数组输出流。它继承于OutputStream。
ByteArrayOutputStream 中的数据被写入一个 byte 数组。缓冲区会随着数据的不断写入而自动增长。可使用 toByteArray() 和 toString() 获取数据。

OutputStream 函数列表

我们来看看ByteArrayOutputStream的父类OutputStream的函数接口。

// 构造函数
OutputStream()

         void    close()
         void    flush()
         void    write(byte[] buffer, int offset, int count)
         void    write(byte[] buffer)
abstract void    write(int oneByte)

ByteArrayOutputStream 函数列表

// 构造函数
ByteArrayOutputStream()
ByteArrayOutputStream(int size)

             void    close()
synchronized void    reset()
             int     size()
synchronized byte[]  toByteArray()
             String  toString(int hibyte)
             String  toString(String charsetName)
             String  toString()
synchronized void    write(byte[] buffer, int offset, int len)
synchronized void    write(int oneByte)
synchronized void    writeTo(OutputStream out)

OutputStream和ByteArrayOutputStream源码分析

OutputStream是ByteArrayOutputStream的父类，我们先看看OutputStream的源码，然后再学ByteArrayOutputStream的源码。

1. OutputStream.java源码分析(基于jdk1.7.40)

 1 package java.io;
 2 
 3 public abstract class OutputStream implements Closeable, Flushable {
 4     // 将字节b写入到“输出流”中。
 5     // 它在子类中实现！
 6     public abstract void write(int b) throws IOException;
 7 
 8     // 写入字节数组b到“字节数组输出流”中。
 9     public void write(byte b[]) throws IOException {
10         write(b, 0, b.length);
11     }
12 
13     // 写入字节数组b到“字节数组输出流”中，并且off是“数组b的起始位置”，len是写入的长度
14     public void write(byte b[], int off, int len) throws IOException {
15         if (b == null) {
16             throw new NullPointerException();
17         } else if ((off < 0) || (off > b.length) || (len < 0) ||
18                    ((off + len) > b.length) || ((off + len) < 0)) {
19             throw new IndexOutOfBoundsException();
20         } else if (len == 0) {
21             return;
22         }
23         for (int i = 0 ; i < len ; i++) {
24             write(b[off + i]);
25         }
26     }
27 
28     public void flush() throws IOException {
29     }
30 
31     public void close() throws IOException {
32     }
33 }

View Code

2. ByteArrayOutputStream 源码分析(基于jdk1.7.40)

  1 package java.io;
  2 
  3 import java.util.Arrays;
  4 
  5 public class ByteArrayOutputStream extends OutputStream {
  6 
  7     // 保存“字节数组输出流”数据的数组
  8     protected byte buf[];
  9 
 10     // “字节数组输出流”的计数
 11     protected int count;
 12 
 13     // 构造函数：默认创建的字节数组大小是32。
 14     public ByteArrayOutputStream() {
 15         this(32);
 16     }
 17 
 18     // 构造函数：创建指定数组大小的“字节数组输出流”
 19     public ByteArrayOutputStream(int size) {
 20         if (size < 0) {
 21             throw new IllegalArgumentException("Negative initial size: "
 22                                                + size);
 23         }
 24         buf = new byte[size];
 25     }
 26 
 27     // 确认“容量”。
 28     // 若“实际容量 < minCapacity”，则增加“字节数组输出流”的容量
 29     private void ensureCapacity(int minCapacity) {
 30         // overflow-conscious code
 31         if (minCapacity - buf.length > 0)
 32             grow(minCapacity);
 33     }
 34 
 35     // 增加“容量”。
 36     private void grow(int minCapacity) {
 37         int oldCapacity = buf.length;
 38         // “新容量”的初始化 = “旧容量”x2
 39         int newCapacity = oldCapacity << 1;
 40         // 比较“新容量”和“minCapacity”的大小，并选取其中较大的数为“新的容量”。
 41         if (newCapacity - minCapacity < 0)
 42             newCapacity = minCapacity;
 43         if (newCapacity < 0) {
 44             if (minCapacity < 0) // overflow
 45                 throw new OutOfMemoryError();
 46             newCapacity = Integer.MAX_VALUE;
 47         }
 48         buf = Arrays.copyOf(buf, newCapacity);
 49     }
 50 
 51     // 写入一个字节b到“字节数组输出流”中，并将计数+1
 52     public synchronized void write(int b) {
 53         ensureCapacity(count + 1);
 54         buf[count] = (byte) b;
 55         count += 1;
 56     }
 57 
 58     // 写入字节数组b到“字节数组输出流”中。off是“写入字节数组b的起始位置”，len是写入的长度
 59     public synchronized void write(byte b[], int off, int len) {
 60         if ((off < 0) || (off > b.length) || (len < 0) ||
 61             ((off + len) - b.length > 0)) {
 62             throw new IndexOutOfBoundsException();
 63         }
 64         ensureCapacity(count + len);
 65         System.arraycopy(b, off, buf, count, len);
 66         count += len;
 67     }
 68 
 69     // 写入输出流outb到“字节数组输出流”中。
 70     public synchronized void writeTo(OutputStream out) throws IOException {
 71         out.write(buf, 0, count);
 72     }
 73 
 74     // 重置“字节数组输出流”的计数。
 75     public synchronized void reset() {
 76         count = 0;
 77     }
 78 
 79     // 将“字节数组输出流”转换成字节数组。
 80     public synchronized byte toByteArray()[] {
 81         return Arrays.copyOf(buf, count);
 82     }
 83 
 84     // 返回“字节数组输出流”当前计数值
 85     public synchronized int size() {
 86         return count;
 87     }
 88 
 89     public synchronized String toString() {
 90         return new String(buf, 0, count);
 91     }
 92 
 93     public synchronized String toString(String charsetName)
 94         throws UnsupportedEncodingException
 95     {
 96         return new String(buf, 0, count, charsetName);
 97     }
 98 
 99     @Deprecated
100     public synchronized String toString(int hibyte) {
101         return new String(buf, hibyte, 0, count);
102     }
103 
104     public void close() throws IOException {
105     }
106 }

View Code

说明：
ByteArrayOutputStream实际上是将字节数据写入到“字节数组”中去。
(01) 通过ByteArrayOutputStream()创建的“字节数组输出流”对应的字节数组大小是32。
(02) 通过ByteArrayOutputStream(int size) 创建“字节数组输出流”，它对应的字节数组大小是size。
(03) write(int oneByte)的作用将int类型的oneByte换成byte类型，然后写入到输出流中。
(04) write(byte[] buffer, int offset, int len) 是将字节数组buffer写入到输出流中，offset是从buffer中读取数据的起始偏移位置，len是读取的长度。
(05) writeTo(OutputStream out) 将该“字节数组输出流”的数据全部写入到“输出流out”中。

示例代码

关于ByteArrayOutputStream中API的详细用法，参考示例代码(ByteArrayOutputStreamTest.java)：

 1 import java.io.IOException;
 2 import java.io.OutputStream;
 3 import java.io.ByteArrayOutputStream;
 4 import java.io.ByteArrayInputStream;
 5 
 6 /**
 7  * ByteArrayOutputStream 测试程序
 8  *
 9  * @author skywang
10  */
11 public class ByteArrayOutputStreamTest {
12 
13     private static final int LEN = 5;
14     // 对应英文字母“abcddefghijklmnopqrsttuvwxyz”
15     private static final byte[] ArrayLetters = {
16         0x61, 0x62, 0x63, 0x64, 0x65, 0x66, 0x67, 0x68, 0x69, 0x6A, 0x6B, 0x6C, 0x6D, 0x6E, 0x6F,
17         0x70, 0x71, 0x72, 0x73, 0x74, 0x75, 0x76, 0x77, 0x78, 0x79, 0x7A
18     };
19 
20     public static void main(String[] args) {
21         //String tmp = new String(ArrayLetters);
22         //System.out.println("ArrayLetters="+tmp);
23 
24         tesByteArrayOutputStream() ;
25     }
26 
27     /**
28      * ByteArrayOutputStream的API测试函数
29      */
30     private static void tesByteArrayOutputStream() {
31         // 创建ByteArrayOutputStream字节流
32         ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
33 
34         // 依次写入“A”、“B”、“C”三个字母。0x41对应A，0x42对应B，0x43对应C。
35         baos.write(0x41);
36         baos.write(0x42);
37         baos.write(0x43);
38         System.out.printf("baos=%s\n", baos);
39 
40         // 将ArrayLetters数组中从“3”开始的后5个字节写入到baos中。
41         // 即对应写入“0x64, 0x65, 0x66, 0x67, 0x68”，即“defgh”
42         baos.write(ArrayLetters, 3, 5);
43         System.out.printf("baos=%s\n", baos);
44 
45         // 计算长度
46         int size = baos.size();
47         System.out.printf("size=%s\n", size);
48 
49         // 转换成byte[]数组
50         byte[] buf = baos.toByteArray();
51         String str = new String(buf);
52         System.out.printf("str=%s\n", str);
53 
54         // 将baos写入到另一个输出流中
55         try {
56             ByteArrayOutputStream baos2 = new ByteArrayOutputStream();
57             baos.writeTo((OutputStream)baos2);
58             System.out.printf("baos2=%s\n", baos2);
59         } catch (IOException e) {
60             e.printStackTrace();
61         }
62     }
63 }