Java IO (5) -- PipedOutputStream 类 PipedInputStream 类

1. 概念

PipedOutputStream和PipedInputStream分别是管道输出流和管道输入流,是字节流的一种。两者配合使用可以进行同一个进程不同线程之间的通信，管道输入流用于向管道中读取数据，管道输出流用于向管道中写入数据。通常管道输入流和管道输出流在不同的线程中，如果在同一个线程可能存在死锁的情况。

实现方式大致是，管道输出流与管道输出流进行关联，当一个线程向管道输出流中写入数据，实际上是将数据写到与管道输出关联的管道输入流的缓冲区中（大小为1024的字节数组），其他线程通过管道输入流读取到缓冲区中的数据，这样就是实现了线程之间的通信。而当缓冲区中的数据已经为满的情况下，管道输出流将阻塞，当缓冲区中的数据为空的情况下，管道输入流将阻塞。

2. 字段

1. PipedOutputStream

1. private PipedInputStream sink：与管道输出流连接的管道输入流

2. PipedInputStream

1. protected static final int PIPE_SIZE = DEFAULT_PIPE_SIZE：默认创建的缓冲区的大小为1024字节
   protected byte buffer[]：缓冲区
   protected int in = -1：缓冲区的索引,从管道输出流中接受到的字节存储到此位置
   protected int out = 0：缓冲区的索引,管道输入流读取的下一个字节的位置

3. 方法

1. 构造器

1. PipedOutputStream

1. public PipedOutputStream(PipedInputStream snk) throws IOException{ connect(snk) }：传入PipedInputStream，创建连接到指定管道输入流的管道输出流
2. public PipedOutputStream()：创建了未连接到管道输入流的管道输出流

2. PipedInputStream

1. public PipedInputStream(PipedOutputStream src) throws IOException：创建管道输入流,并连接到管道输出流src
2. public PipedInputStream(PipedOutputStream src, int pipeSize)：创建管道出入流,并连接到管道输出流src,并创建指定大小pipeSize的缓冲区
3. public PipedInputStream()：创建无连接的管道输入流
4. public PipedInputStream(int pipeSize)：创建无连接的管道输入流,并创建指定大小PipeSize缓冲区

2. 其他方法

1. PipedOutputStream

1. public synchronized void connect(PipedInputStream snk) throws IOException：将管道输入流和管道输出流连接
2. public void write(int b) throws IOException：将一个字节b写入到缓冲区
3. public void write(byte b[], int off, int len) throws IOException：将字节数组b的off索引开始,长度为len个字节写入到缓冲区中
4. public synchronized void flush() throws IOException：刷新缓冲
5. public void close() throws IOException：关闭管道输出流,释放相关资源,并且流不能再写入字节

2. PipedInputStream

1. public void connect(PipedOutputStream src) throws IOException：将管道输入流连接到管道输出流
2. protected synchronized void receive(int b) throws IOException：从管道输出流中接受一个字节b存储到缓冲区
3. synchronized void receive(byte b[], int off, int len) throws IOException：从管道输出流中接受字节数组b中,索引off开始,长度为len的字节
4. public synchronized int read(byte b[], int off, int len) throws IOException：将缓冲区的字节读取到字节数组b中索引off开始,长度为len之间的位置.最多为len个字节
5. public synchronized int read() throws IOException：从缓冲区读取一个字节
6. public synchronized int available() throws IOException：缓冲区中可读取的字节数
7. public void close() throws IOException：关闭管道输入流,并释放相关资源

4. 案例

public class Sender extends Thread {
    private PipedOutputStream out = new PipedOutputStream();public PipedOutputStream getOutputStream() {
    return out;}public void run() {
    try {
    String message = "The Demo is about PipedOutputStream and PipedInputStream";out.write(message.getBytes());out.close();}catch(IOException e) {
    e.printStackTrace();}}
}

public class Receiver extends Thread {
    private PipedInputStream in = new PipedInputStream();public PipedInputStream getPipedInputStream() {
    return in;}public void run() {
    try {
    byte[] buffer = new byte[1024];int len = in.read(buffer);System.out.println(new String(buffer, 0, len));in.close();} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();}}
}

public class PipedDemo {
    public static void main(String[] args) {
    Sender sender = new Sender();Receiver receiver = new Receiver();PipedOutputStream pops = sender.getOutputStream();PipedInputStream pips = receiver.getPipedInputStream();try {
    //管道流连接,与注释的语句相同pops.connect(pips);//pips.connect(pops);//开始两个线程,一个管道输入流用于读取数据,一个是管道输出流写入数据sender.start();receiver.start();} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();}}
}//结果
The Demo is about PipedOutputStream and PipedInputStream

5. 扩展

1. 管道输出流先向缓冲区里面写入800个字节,读取线程读取100个字节.此时out<in,剩余可读取的字节数为in-out
   
2. 然后又向缓冲区里面写入424个字节.此时out<in,可读取的字节数为buffer.length-out或者in-out
   
3. 再次循环写入100个字节,此时in==out表示,缓冲区数据已经满了,等待读取线程读取数据
   
4. 然后读取线程读取了700个字节,那么此时out>in,此时可读取的字节数为in+(buffer.length-out)