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java io进修(十九) PipedReader和PipedWriter

2017-11-02 08:00 星期四 所属: JAVA 教程 浏览:46

副标题#e#

本章,我们进修PipedReader和PipedWriter。它们和“PipedInputStream和PipedOutputStream”一样,都可以用于管道通信。

PipedWriter 是字符管道输出流,它担任于Writer。

PipedReader 是字符管道输入流,它担任于Writer。

PipedWriter和PipedReader的浸染是可以通过管道举办线程间的通讯。在利用管道通信时,必需将PipedWriter和PipedReader配套利用。

PipedWriter和PipedReader源码阐明

1. PipedWriter 源码(基于jdk1.7.40)

package java.io;
     
public class PipedWriter extends Writer {
     
    // 与PipedWriter通信的PipedReader工具
    private PipedReader sink;
     
    // PipedWriter的封锁标志
    private boolean closed = false;
     
    // 结构函数,指定配对的PipedReader
    public PipedWriter(PipedReader snk)  throws IOException {
        connect(snk);
    }
     
    // 结构函数
    public PipedWriter() {
    }
     
    // 将“PipedWriter” 和 “PipedReader”毗连。
    public synchronized void connect(PipedReader snk) throws IOException {
        if (snk == null) {
            throw new NullPointerException();
        } else if (sink != null || snk.connected) {
            throw new IOException("Already connected");
        } else if (snk.closedByReader || closed) {
            throw new IOException("Pipe closed");
        }
     
        sink = snk;
        snk.in = -1;
        snk.out = 0;
        // 配置“PipedReader”和“PipedWriter”为已毗连状态
        // connected是PipedReader中界说的,用于暗示“PipedReader和PipedWriter”是否已经毗连
        snk.connected = true;
    }
     
    // 将一个字符c写入“PipedWriter”中。
    // 将c写入“PipedWriter”之后,它会将c传输给“PipedReader”
    public void write(int c)  throws IOException {
        if (sink == null) {
            throw new IOException("Pipe not connected");
        }
        sink.receive(c);
    }
     
    // 将字符数组b写入“PipedWriter”中。
    // 将数组b写入“PipedWriter”之后,它会将其传输给“PipedReader”
    public void write(char cbuf[], int off, int len) throws IOException {
        if (sink == null) {
            throw new IOException("Pipe not connected");
        } else if ((off | len | (off + len) | (cbuf.length - (off + len))) < 0) {
            throw new IndexOutOfBoundsException();
        }
        sink.receive(cbuf, off, len);
    }
     
    // 清空“PipedWriter”。
    // 这里会挪用“PipedReader”的notifyAll();
    // 目标是让“PipedReader”放弃对当前资源的占有,让其它的期待线程(期待读取PipedWriter的线程)读取“PipedWriter”的值。
    public synchronized void flush() throws IOException {
        if (sink != null) {
            if (sink.closedByReader || closed) {
                throw new IOException("Pipe closed");
            }
            synchronized (sink) {
                sink.notifyAll();
            }
        }
    }
     
    // 封锁“PipedWriter”。
    // 封锁之后,会挪用receivedLast()通知“PipedReader”它已经封锁。
    public void close()  throws IOException {
        closed = true;
        if (sink != null) {
            sink.receivedLast();
        }
    }
}


#p#副标题#e#

2. PipedReader 源码(基于jdk1.7.40)

package java.io;
     
public class PipedReader extends Reader {
    // “PipedWriter”是否封锁的标志
    boolean closedByWriter = false;
    // “PipedReader”是否封锁的标志
    boolean closedByReader = false;
    // “PipedReader”与“PipedWriter”是否毗连的标志
    // 它在PipedWriter的connect()毗连函数中被配置为true
    boolean connected = false;
     
    Thread readSide;    // 读取“管道”数据的线程
    Thread writeSide;    // 向“管道”写入数据的线程
     
    // “管道”的默认巨细
    private static final int DEFAULT_PIPE_SIZE = 1024;
     
    // 缓冲区
    char buffer[];
     
    //下一个写入字符的位置。in==out代表满,说明“写入的数据”全部被读取了。
    int in = -1;
    //下一个读取字符的位置。in==out代表满,说明“写入的数据”全部被读取了。
    int out = 0;
     
    // 结构函数:指定与“PipedReader”关联的“PipedWriter”
    public PipedReader(PipedWriter src) throws IOException {
        this(src, DEFAULT_PIPE_SIZE);
    }
     
    // 结构函数:指定与“PipedReader”关联的“PipedWriter”,以及“缓冲区巨细”
    public PipedReader(PipedWriter src, int pipeSize) throws IOException {
        initPipe(pipeSize);
        connect(src);
    }
     
    // 结构函数:默认缓冲区巨细是1024字符
    public PipedReader() {
        initPipe(DEFAULT_PIPE_SIZE);
    }
     
    // 结构函数:指定缓冲区巨细是pipeSize
    public PipedReader(int pipeSize) {
        initPipe(pipeSize);
    }
     
    // 初始化“管道”:新建缓冲区巨细
    private void initPipe(int pipeSize) {
        if (pipeSize <= 0) {
            throw new IllegalArgumentException("Pipe size <= 0");
        }
        buffer = new char[pipeSize];
    }
     
    // 将“PipedReader”和“PipedWriter”绑定。
    // 实际上,这里挪用的是PipedWriter的connect()函数
    public void connect(PipedWriter src) throws IOException {
        src.connect(this);
    }
     
    // 吸收int范例的数据b。
    // 它只会在PipedWriter的write(int b)中会被挪用
    synchronized void receive(int c) throws IOException {
        // 查抄管道状态
        if (!connected) {
            throw new IOException("Pipe not connected");
        } else if (closedByWriter || closedByReader) {
            throw new IOException("Pipe closed");
        } else if (readSide != null && !readSide.isAlive()) {
            throw new IOException("Read end dead");
        }
     
        // 获取“写入管道”的线程
        writeSide = Thread.currentThread();
        // 假如“管道中被读取的数据,便是写入管道的数据”时,
        // 则每隔1000ms查抄“管道状态”,并叫醒管道操纵:若有“读取管道数据线程被阻塞”,则叫醒该线程。
        while (in == out) {
            if ((readSide != null) && !readSide.isAlive()) {
                throw new IOException("Pipe broken");
            }
            /* full: kick any waiting readers */
            notifyAll();
            try {
                wait(1000);
            } catch (InterruptedException ex) {
                throw new java.io.InterruptedIOException();
            }
        }
        if (in < 0) {
            in = 0;
            out = 0;
        }
        buffer[in++] = (char) c;
        if (in >= buffer.length) {
            in = 0;
        }
    }
     
    // 吸收字符数组b。
    synchronized void receive(char c[], int off, int len)  throws IOException {
        while (--len >= 0) {
            receive(c[off++]);
        }
    }
     
    // 当PipedWriter被封锁时,被挪用
    synchronized void receivedLast() {
        closedByWriter = true;
        notifyAll();
    }
     
    // 从管道(的缓冲)中读取一个字符,并将其转换成int范例
	// 查察本栏目

示例

下面,我们看看多线程中通过PipedWriter和PipedReader通信的例子。例子中包罗3个类:Receiver.java, Sender.java 和 PipeTest.java

#p#分页标题#e#

Receiver.java的代码如下:

import java.io.IOException;   
        
import java.io.PipedReader;   
        
@SuppressWarnings("all")   
/**  
 * 吸收者线程  
 */
public class Receiver extends Thread {   
            
    // 管道输入流工具。
    // 它和“管道输出流(PipedWriter)”工具绑定,
    // 从而可以吸收“管道输出流”的数据,再让用户读取。
    private PipedReader in = new PipedReader();   
        
    // 得到“管道输入流工具”
    public PipedReader getReader(){   
        return in;   
    }   
            
    @Override
    public void run(){   
        readMessageOnce() ;
        //readMessageContinued() ;
    }
     
    // 从“管道输入流”中读取1次数据
    public void readMessageOnce(){   
        // 固然buf的巨细是2048个字符,但最多只会从“管道输入流”中读取1024个字符。
        // 因为,“管道输入流”的缓冲区巨细默认只有1024个字符。
        char[] buf = new char[2048];   
        try {   
            int len = in.read(buf);   
            System.out.println(new String(buf,0,len));   
            in.close();   
        } catch (IOException e) {   
            e.printStackTrace();   
        }   
    }
     
    // 从“管道输入流”读取>1024个字符时,就遏制读取
    public void readMessageContinued(){
        int total=0;
        while(true) {
            char[] buf = new char[1024];
            try {
                int len = in.read(buf);
                total += len;
                System.out.println(new String(buf,0,len));
                // 若读取的字符总数>1024,则退出轮回。
                if (total > 1024)
                    break;
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
     
        try {
            in.close(); 
        } catch (IOException e) {   
            e.printStackTrace();   
        }   
    }   
}

#p#分页标题#e#

Sender.java的代码如下:

import java.io.IOException;   
        
import java.io.PipedWriter;   
@SuppressWarnings("all")
/**  
 * 发送者线程  
 */
public class Sender extends Thread {   
            
    // 管道输出流工具。
    // 它和“管道输入流(PipedReader)”工具绑定,
    // 从而可以将数据发送给“管道输入流”的数据,然后用户可以从“管道输入流”读取数据。
    private PipedWriter out = new PipedWriter();
     
    // 得到“管道输出流”工具
    public PipedWriter getWriter(){
        return out;
    }   
     
    @Override
    public void run(){   
        writeShortMessage();
        //writeLongMessage();
    }   
     
    // 向“管道输出流”中写入一则较简短的动静:"this is a short message" 
    private void writeShortMessage() {
        String strInfo = "this is a short message" ;
        try {
            out.write(strInfo.toCharArray());
            out.close();   
        } catch (IOException e) {   
            e.printStackTrace();   
        }   
    }
    // 向“管道输出流”中写入一则较长的动静
    private void writeLongMessage() {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        // 通过for轮回写入1020个字符
        for (int i=0; i<102; i++)
            sb.append("0123456789");
        // 再写入26个字符。
        sb.append("abcdefghijklmnopqrstuvwxyz");
        // str的总长度是1020+26=1046个字符
        String str = sb.toString();
        try {
            // 将1046个字符写入到“管道输出流”中
            out.write(str);
            out.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

#p#副标题#e#

PipeTest.java的代码如下:

import java.io.PipedReader;
import java.io.PipedWriter;
import java.io.IOException;
     
@SuppressWarnings("all")   
/**  
 * 管道输入流和管道输出流的交互措施
 */
public class PipeTest {   
        
    public static void main(String[] args) {   
        Sender t1 = new Sender();   
                
        Receiver t2 = new Receiver();   
                
        PipedWriter out = t1.getWriter();   
      
        PipedReader in = t2.getReader();   
     
        try {   
            //管道毗连。下面2句话的本质是一样。
            //out.connect(in);   
            in.connect(out);   
                    
            /**  
             * Thread类的START要领:  
             * 使该线程开始执行;Java 虚拟机挪用该线程的 run 要领。   
             * 功效是两个线程并发地运行;当前线程(从挪用返回给 start 要领)和另一个线程(执行其 run 要领)。   
             * 多次启动一个线程是犯科的。出格是当线程已经竣事执行后,不能再从头启动。   
             */
            t1.start();
            t2.start();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

运行功效:

this is a short message

功效说明:

(01) in.connect(out);

   它的浸染是将“管道输入流”和“管道输出流”关联起来。查察PipedWriter.java和PipedReader.java中connect()的源码;我们知道 out.connect(in); 等价于 in.connect(out);

(02)

t1.start(); // 启动“Sender”线程

t2.start(); // 启动“Receiver”线程

先查察Sender.java的源码,线程启动后执行run()函数;在Sender.java的run()中,挪用writeShortMessage();

writeShortMessage();的浸染就是向“管道输出流”中写入数据"this is a short message" ;这条数据会被“管道输入流”吸收到。下面看看这是如何实现的。

先看write(char char的源码。PipedWriter.java担任于Writer.java;Writer.java中write(char c[])的源码如下:

public void write(char cbuf[]) throws IOException {

write(cbuf, 0, cbuf.length);

}

实际上write(char c[])是挪用的PipedWriter.java中的write(char c[], int off, int len)函数。查察write(char c[], int off, int len)的源码,我们发明:它会挪用 sink.receive(cbuf, off, len); 进一步查察receive(char c[], int off, int len)的界说,我们知道sink.receive(cbuf, off, len)的浸染就是:将“管道输出流”中的数据生存到“管道输入流”的缓冲中。而“管道输入流”的缓冲区buffer的默认巨细是1024个字符。

至此,我们知道:t1.start()启动Sender线程,而Sender线程会将数据"this is a short message"写入到“管道输出流”;而“管道输出流”又会将该数据传输给“管道输入流”,即而生存在“管道输入流”的缓冲中。

接下来,我们看看“用户如何从‘管道输入流’的缓冲中读取数据”。这实际上就是Receiver线程的行动。

t2.start() 会启动Receiver线程,从而执行Receiver.java的run()函数。查察Receiver.java的源码,我们知道run()挪用了readMessageOnce()。

而readMessageOnce()就是挪用in.read(buf)从“管道输入流in”中读取数据,并生存到buf中。

#p#分页标题#e#

通过上面的阐明,我们已经知道“管道输入流in”的缓冲中的数据是"this is a short message";因此,buf的数据就是"this is a short message"。

为了加深对管道的领略。我们接着举办下面两个小试验。

试验一:修改Sender.java

public void run(){

writeShortMessage();

//writeLongMessage();

}

修改为

public void run(){

//writeShortMessage();

writeLongMessage();

}

#p#副标题#e#

运行措施。运行功效如下:

java io学习(十九) PipedReader和PipedWriter

从中,我们看出,措施运行堕落!抛出异常 java.io.IOException: Pipe closed

为什么会这样呢?

我阐明一下措施流程。

(01) 在PipeTest中,通过in.connect(out)将输入和输出管道毗连起来;然后,启动两个线程。t1.start()启动了线程Sender,t2.start()启动了线程Receiver。

(02) Sender线程启动后,通过writeLongMessage()写入数据到“输出管道”,out.write(str.toCharArray())共写入了1046个字符。而按照PipedWriter的源码,PipedWriter的write()函数会挪用PipedReader的receive()函数。而调查PipedReader的receive()函数,我们知道,PipedReader会将接管的数据存储缓冲区。仔细调查receive()函数,有如下代码:

while (in == out) {
    if ((readSide != null) && !readSide.isAlive()) {
        throw new IOException("Pipe broken");
    }
    /* full: kick any waiting readers */
    notifyAll();
    try {
        wait(1000);
    } catch (InterruptedException ex) {
        throw new java.io.InterruptedIOException();
    }
}

而in和out的初始值别离是in=-1, out=0;团结上面的while(in==out)。我们知道,它的寄义就是,每往管道中写入一个字符,就到达了in==out这个条件。然后,就挪用notifyAll(),叫醒“读取管道的线程”。

也就是,每往管道中写入一个字符,城市阻塞式的期待其它线程读取。

然而,PipedReader的缓冲区的默认巨细是1024!可是,此时要写入的数据却有1046!所以,一次性最多只能写入1024个字符。

(03) Receiver线程启动后,会挪用readMessageOnce()读取管道输入流。读取1024个字符会,会挪用close()封锁,管道。

由(02)和(03)的阐明可知,Sender要往管道写入1046个字符。个中,前1024个字符(缓冲区容量是1024)能正常写入,而且每写入一个就读取一个。当写入1025个字符时,依然是依次的挪用PipedWriter.java中的write();然后,write()中挪用PipedReader.java中的receive();在PipedReader.java中,最终又会挪用到receive(int c)函数。 而此时,管道输入流已经被封锁,也就是closedByReader为true,所以抛出throw new IOException("Pipe closed")。

我们对“试验一”继承举办修改,办理该问题。

试验二: 在“试验一”的基本上继承修改Receiver.java

public void run(){

readMessageOnce() ;

//readMessageContinued() ;

}

修改为

public void run(){

//readMessageOnce() ;

readMessageContinued() ;

}

此时,措施能正常运行。运行功效为:

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