一.引子
文件，作为常见的数据源。关于操作文件的字节流就是 FileInputStream & FileOutputStream。它们是Basic IO字节流中重要的实现类。
二、FileInputStream源码分析
FileInputStream源码如下：
/**
* FileInputStream 从文件系统的文件中获取输入字节流。文件取决于主机系统。
* 比如读取图片等的原始字节流。如果读取字符流，考虑使用 FiLeReader。
*/
public class FileInputStream extends InputStream{
/* 文件描述符类---此处用于打开文件的句柄 */
private final FileDescriptor fd;
/* 引用文件的路径 */
private final String path;
/* 文件通道，NIO部分 */
private FileChannel channel = null;
private final Object closeLock = new Object();
private volatile boolean closed = false; private static final ThreadLocal<Boolean> runningFinalize =
new ThreadLocal<>(); private static boolean isRunningFinalize() {
Boolean val;
if ((val = runningFinalize.get()) != null)
return val.booleanValue();
return false;
} /* 通过文件路径名来创建FileInputStream */
public FileInputStream(String name) throws FileNotFoundException {
this(name != null ? new File(name) : null);
} /* 通过文件来创建FileInputStream */
public FileInputStream(File file) throws FileNotFoundException {
String name = (file != null ? file.getPath() : null);
SecurityManager security = System.getSecurityManager();
if (security != null) {
security.checkRead(name);
}
if (name == null) {
throw new NullPointerException();
}
if (file.isInvalid()) {
throw new FileNotFoundException("Invalid file path");
}
fd = new FileDescriptor();
fd.incrementAndGetUseCount();
this.path = name;
open(name);
} /* 通过文件描述符类来创建FileInputStream */
public FileInputStream(FileDescriptor fdObj) {
SecurityManager security = System.getSecurityManager();
if (fdObj == null) {
throw new NullPointerException();
}
if (security != null) {
security.checkRead(fdObj);
}
fd = fdObj;
path = null;
fd.incrementAndGetUseCount();
} /* 打开文件，为了下一步读取文件内容。native方法 */
private native void open(String name) throws FileNotFoundException; /* 从此输入流中读取一个数据字节 */
public int read() throws IOException {
Object traceContext = IoTrace.fileReadBegin(path);
int b = 0;
try {
b = read0();
} finally {
IoTrace.fileReadEnd(traceContext, b == -1 ? 0 : 1);
}
return b;
} /* 从此输入流中读取一个数据字节。native方法 */
private native int read0() throws IOException; /* 从此输入流中读取多个字节到byte数组中。native方法 */
private native int readBytes(byte b[], int off, int len) throws IOException; /* 从此输入流中读取多个字节到byte数组中。 */
public int read(byte b[]) throws IOException {
Object traceContext = IoTrace.fileReadBegin(path);
int bytesRead = 0;
try {
bytesRead = readBytes(b, 0, b.length);
} finally {
IoTrace.fileReadEnd(traceContext, bytesRead == -1 ? 0 : bytesRead);
}
return bytesRead;
} /* 从此输入流中读取最多len个字节到byte数组中。 */
public int read(byte b[], int off, int len) throws IOException {
Object traceContext = IoTrace.fileReadBegin(path);
int bytesRead = 0;
try {
bytesRead = readBytes(b, off, len);
} finally {
IoTrace.fileReadEnd(traceContext, bytesRead == -1 ? 0 : bytesRead);
}
return bytesRead;
} public native long skip(long n) throws IOException; /* 返回下一次对此输入流调用的方法可以不受阻塞地从此输入流读取（或跳过）的估计剩余字节数。 */
public native int available() throws IOException; /* 关闭此文件输入流并释放与此流有关的所有系统资源。 */
public void close() throws IOException {
synchronized (closeLock) {
if (closed) {
return;
}
closed = true;
}
if (channel != null) {
fd.decrementAndGetUseCount();
channel.close();
} int useCount = fd.decrementAndGetUseCount(); if ((useCount <= 0) || !isRunningFinalize()) {
close0();
}
} public final FileDescriptor getFD() throws IOException {
if (fd != null) return fd;
throw new IOException();
} /* 获取此文件输入流的唯一FileChannel对象 */
publicFileChannel getChannel() {
synchronized(this) {
if(channel == null) {
channel = FileChannelImpl.open(fd, path, true, false, this);
fd.incrementAndGetUseCount();
}
returnchannel;
}
} privatestaticnativevoidinitIDs(); privatenativevoidclose0() throwsIOException; static{
initIDs();
} protected void finalize() throws IOException {
if((fd != null) && (fd != FileDescriptor.in)) {
runningFinalize.set(Boolean.TRUE);
try{
close();
} finally{
runningFinalize.set(Boolean.FALSE);
}
}
}
}
1. 三个核心方法
三个核心方法，也就是Override（重写）了抽象类InputStream的read方法。int read() 方法，即
public int read() throws IOException
代码实现中很简单，一个try中调用本地native的read0()方法，直接从文件输入流中读取一个字节。IoTrace.fileReadEnd(),字面意思是防止文件没有关闭读的通道，导致读文件失败，一直开着读的通道，会造成内存泄露。
int read(byte b[]) 方法，即
public int read(byte b[]) throws IOException
代码实现也是比较简单的，也是一个try中调用本地native的readBytes()方法，直接从文件输入流中读取最多b.length个字节到byte数组b中。
int read(byte b[], int off, int len) 方法，即
public int read(byte b[], int off, int len) throws IOException
代码实现和 int read(byte b[])方法 一样，直接从文件输入流中读取最多len个字节到byte数组b中。
2. 值得一提的native方法
上面核心方法中为什么实现简单，因为工作量都在native方法里面，即JVM里面实现了。native倒是不少一一列举吧：
native void open(String name) // 打开文件，为了下一步读取文件内容
native int read0() // 从文件输入流中读取一个字节
native int readBytes(byte b[], int off, int len) // 从文件输入流中读取，从off句柄开始的len个字节，并存储至b字节数组内。
native void close0() // 关闭该文件输入流及涉及的资源，比如说如果该文件输入流的FileChannel对被获取后，需要对FileChannel进行close。
其他还有值得一提的就是，在jdk1.4中，新增了NIO包，优化了一些IO处理的速度，所以在FileInputStream和FileOutputStream中新增了FileChannel getChannel()的方法。即获取与该文件输入流相关的 java.nio.channels.FileChannel对象。
FileOutputStream 源码如下：
/**
* 文件输入流是用于将数据写入文件或者文件描述符类
* 比如写入图片等的原始字节流。如果写入字符流，考虑使用 FiLeWriter。
*/
publicclassSFileOutputStream extendsOutputStream{
/* 文件描述符类---此处用于打开文件的句柄 */
private final FileDescriptor fd;
/* 引用文件的路径 */
private final String path;
/* 如果为 true，则将字节写入文件末尾处，而不是写入文件开始处 */
private final boolean append;
/* 关联的FileChannel类，懒加载 */
private FileChannel channel;
private final Object closeLock = new Object();
private volatile boolean closed = false;
private static final ThreadLocal<Boolean> runningFinalize =
new ThreadLocal<>(); private static boolean isRunningFinalize() {
Boolean val;
if ((val = runningFinalize.get()) != null)
return val.booleanValue();
return false;
} /* 通过文件名创建文件输入流 */
public FileOutputStream(String name) throws FileNotFoundException {
this(name != null ? new File(name) : null, false);
} /* 通过文件名创建文件输入流，并确定文件写入起始处模式 */
public FileOutputStream(String name, boolean append)
throws FileNotFoundException
{
this(name != null ? new File(name) : null, append);
} /* 通过文件创建文件输入流，默认写入文件的开始处 */
public FileOutputStream(File file) throws FileNotFoundException {
this(file, false);
} /* 通过文件创建文件输入流，并确定文件写入起始处 */
public FileOutputStream(File file, boolean append)
throws FileNotFoundException
{
String name = (file != null ? file.getPath() : null);
SecurityManager security = System.getSecurityManager();
if (security != null) {
security.checkWrite(name);
}
if (name == null) {
throw new NullPointerException();
}
if (file.isInvalid()) {
throw new FileNotFoundException("Invalid file path");
}
this.fd = new FileDescriptor();
this.append = append;
this.path = name;
fd.incrementAndGetUseCount();
open(name, append);
} /* 通过文件描述符类创建文件输入流 */
public FileOutputStream(FileDescriptor fdObj) {
SecurityManager security = System.getSecurityManager();
if (fdObj == null) {
throw new NullPointerException();
}
if (security != null) {
security.checkWrite(fdObj);
}
this.fd = fdObj;
this.path = null;
this.append = false; fd.incrementAndGetUseCount();
} /* 打开文件，并确定文件写入起始处模式 */
private native void open(String name, boolean append)
throws FileNotFoundException; /* 将指定的字节b写入到该文件输入流，并指定文件写入起始处模式 */
private native void write(int b, boolean append) throws IOException; /* 将指定的字节b写入到该文件输入流 */
public void write(int b) throws IOException {
Object traceContext = IoTrace.fileWriteBegin(path);
int bytesWritten = 0;
try {
write(b, append);
bytesWritten = 1;
} finally {
IoTrace.fileWriteEnd(traceContext, bytesWritten);
}
} /* 将指定的字节数组写入该文件输入流，并指定文件写入起始处模式 */
private native void writeBytes(byte b[], int off, int len, boolean append)
throws IOException; /* 将指定的字节数组b写入该文件输入流 */
public void write(byte b[]) throws IOException {
Object traceContext = IoTrace.fileWriteBegin(path);
int bytesWritten = 0;
try {
writeBytes(b, 0, b.length, append);
bytesWritten = b.length;
} finally {
IoTrace.fileWriteEnd(traceContext, bytesWritten);
}
} /* 将指定len长度的字节数组b写入该文件输入流 */
public void write(byte b[], int off, int len) throws IOException {
Object traceContext = IoTrace.fileWriteBegin(path);
int bytesWritten = 0;
try {
writeBytes(b, off, len, append);
bytesWritten = len;
} finally {
IoTrace.fileWriteEnd(traceContext, bytesWritten);
}
} /* 关闭此文件输出流并释放与此流有关的所有系统资源 */
publicvoidclose() throwsIOException {
synchronized(closeLock) {
if(closed) {
return;
}
closed = true;
} if(channel != null) {
fd.decrementAndGetUseCount();
channel.close();
} intuseCount = fd.decrementAndGetUseCount(); if((useCount <= 0) || !isRunningFinalize()) {
close0();
}
} public final FileDescriptor getFD() throws IOException {
if(fd != null) returnfd;
thrownewIOException();
} publicFile Channel getChannel() {
synchronized(this) {
if(channel == null) {
channel = FileChannelImpl.open(fd, path, false, true, append, this); fd.incrementAndGetUseCount();
}
returnchannel;
}
} protected void finalize() throws IOException {
if(fd != null) {
if(fd == FileDescriptor.out || fd == FileDescriptor.err) {
flush();
} else{ runningFinalize.set(Boolean.TRUE);
try{
close();
} finally{
runningFinalize.set(Boolean.FALSE);
}
}
}
} private native void close0() throws IOException; private static native void initIDs(); static{
initIDs();
} }
1. 三个核心方法
三个核心方法，也就是Override（重写）了抽象类OutputStream的write方法。void write(int b) 方法，即
public void write(intb) throws IOException
代码实现中很简单，一个try中调用本地native的write()方法，直接将指定的字节b写入文件输出流。IoTrace.fileReadEnd()的意思和上面FileInputStream意思一致。
void write(byte b[]) 方法，即
public void write(byteb[]) throws IOException
代码实现也是比较简单的，也是一个try中调用本地native的writeBytes()方法，直接将指定的字节数组写入该文件输入流。
void write(byte b[], int off, int len) 方法，即
public void write(byte b[], int off, int len) throws IOException
代码实现和 void write(byte b[]) 方法 一样，直接将指定的字节数组写入该文件输入流。
2. 值得一提的native方法
上面核心方法中为什么实现简单，因为工作量都在native方法里面，即JVM里面实现了。native倒是不少一一列举吧：
native void open(String name) // 打开文件，为了下一步读取文件内容
native void write(int b, boolean append) // 直接将指定的字节b写入文件输出流
native native void writeBytes(byte b[], int off, int len, boolean append) // 直接将指定的字节数组写入该文件输入流。
native void close0() // 关闭该文件输入流及涉及的资源，比如说如果该文件输入流的FileChannel对被获取后，需要对FileChannel进行close。