Java IO7：管道流、物件流

五月的倉頡發表於2015-10-19
Java物件

前言

前面的文章主要講了檔案字元輸入流FileWriter、檔案字元輸出流FileReader、檔案位元組輸出流FileOutputStream、檔案位元組輸入流FileInputStream，這些都是常見的流類。當然除了這些流類之外，Java還提供了很多的流類給使用者使用，本文就看一下別的流。

 

管道流

管道流主要用於連線兩個執行緒的通訊。管道流也分為位元組流（PipedInputStream、PipedOutputStream）和字元流（PipedReader、PipedWriter）。比如一個PipedInputStream必須和一個PipedOutputStream物件進行連線而產生一個通訊管道，PipedOutputStream向管道中寫入資料，PipedInputStream從管道中讀取資料。管道流的工作如下圖所示：

下面看一下管道流的用法。既然管道流的作用是用於執行緒間的通訊，那麼勢必有傳送執行緒和接收執行緒，兩個執行緒通過管道流互動資料。首先寫一個傳送資料的執行緒：

public class Sender implements Runnable
{
    private PipedOutputStream out = new PipedOutputStream();
    
    public PipedOutputStream getOutputStream()
    {
        return out;
    }
    
    public void run()
    {
        String str = "Receiver, 你好!";
        try
        {
            out.write(str.getBytes()); // 向管道流中寫入資料（傳送）
            out.close();
        } 
        catch (IOException e)
        {
            e.printStackTrace();
        }
    }    
}

用流寫資料的時候注意關注一下，該流是否支援直接寫String，不可以的話要用String的getBytes()方法獲取字串的位元組。既然有一個傳送資料的執行緒了，接下來來一個接收資料的執行緒：

public class Receiver implements Runnable
{
    private PipedInputStream in = new PipedInputStream();
    
    public PipedInputStream getInputStream()
    {
        return in;
    }
    
    public void run()
    {
        String s = null;
        byte b0[] = new byte[1024];
        try
        {
            int length = in.read(b0);
            if (-1 != length)
            {
                s = new String(b0, 0 , length);
                System.out.println("收到了以下資訊：" + s);
            }
            in.close();
        } catch (IOException e)
        {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

兩個執行緒都有了，寫一個main執行緒，利用管道輸出流的connect方法連線管道輸出流和管道輸入流：

public static void main(String[] args)
{
    try
    {
        Sender sender = new Sender();
        Receiver receiver = new Receiver();
        Thread senderThread = new Thread(sender);
        Thread receiverThread = new Thread(receiver);
        PipedOutputStream out = sender.getOutputStream(); // 寫入
        PipedInputStream in = receiver.getInputStream(); // 讀出
        out.connect(in);// 將輸出傳送到輸入
        senderThread.start();
        receiverThread.start();
    } 
    catch (IOException e)
    {
        e.printStackTrace();
    } 
}

輸出結果應該很明顯了，大家都知道，接收執行緒接收到了來自傳送執行緒通過管道流輸出流傳送的資料：

收到了以下資訊：Receiver, 你好!

注意一下，PipedInputStream運用的是一個1024位元組固定大小的迴圈緩衝區，寫入PipedOutputStream的資料實際上儲存到了對應的PipedInputStream的內部緩衝區。PipedInputStream執行讀操作時，讀取的資料實際上來自這個內部緩衝區。如果對應的PipedInputStream輸入緩衝區已滿，任何企圖寫入PipedOutputStream的執行緒都將被阻塞。而且這個寫操作執行緒將一直阻塞，直至出現讀取PipedInputStream的操作從緩衝區刪除資料。

這意味著，向PipedOutputStream寫入資料的執行緒不應該是負責從對應PipedInputStream讀取資料的唯一執行緒（所以這裡開了兩個執行緒分別用於讀寫）。假定t執行緒試圖一次對PipedOutputStream的write()方法的呼叫中向對應的PipedOutputStream寫入2000位元組的資料，在t執行緒阻塞之前，它最多能夠寫入1024位元組的資料（PipedInputStream內部緩衝區的大小）。然而，一旦t被阻塞，讀取PipedInputStream的操作就再也不能出現了，因為t是唯一讀取PipedInputStream的執行緒，這樣，t執行緒已經完全被阻塞。

 

物件流

序列化，在這篇文章中已經講得比較清楚了，這一部分主要是再次簡單過一下物件流的知識而已。

Java中提供了ObjectInputStream、ObjectOutputStream這兩個類用於物件序列化操作，這兩個類是用於儲存和讀取物件的輸入輸出流類，只要把物件中的所有成員變數都儲存起來，就等於儲存了這個物件，之後從儲存的物件之中再將物件讀取進來就可以繼續使用此物件。ObjectInputStream、ObjectOutputStream可以幫助開發者完成儲存和讀取物件成員變數取值的過程，但要求讀寫或儲存的物件必須實現了Serializable介面。

看一下例子，先來一個實現了Serializable介面的實體類Person：

public class Person implements Serializable
{
    /**
     * 序列化
     */
    private static final long serialVersionUID = 7827863437931135333L;
    
    private transient String     name;
    private int                    age;
    private final static String sex = "man";
    
    public Person(String name, int age)
    {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    
    public String toString()
    {
        return "姓名：" + this.name + "， 年齡：" + this.age + ", 性別：" + sex;
    }
}

呼叫ObjectOutputStream和ObjectInputStream寫一個序列化和反序列化的方法，我現在D盤下沒有"serializable.txt"：

public static void main(String[] args) throws Exception
{
    File file = new File("D:/serializable.txt");
    serializable(file);
    deserializable(file);
}
    
// 序列化物件方法
public static void serializable(File file) throws Exception
{
    OutputStream outputFile = new FileOutputStream(file);
    ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(outputFile);
    oos.writeObject(new Person("張三", 25));
    oos.close();
}
    
// 反序列化物件方法
public static void deserializable(File file) throws Exception
{
    InputStream inputFile = new FileInputStream(file);
    ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(inputFile);
    Person p = (Person)ois.readObject();
    System.out.println(p);
}

現在執行一下，D盤下多了一個"serializable.txt"，檔案裡面的內容是：

看到亂碼，因為序列化之後本身就是按照一定的二進位制格式組織的檔案，這些二進位制格式不能被文字檔案所識別，所以亂碼也是正常的。

當然，控制檯上也是有輸出的：

姓名：null， 年齡：25, 性別：man

這證明了被transient修飾的成員變數不會被序列化。

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