【问题标题】：Buffer chaining and decorative principle Java I/O缓冲区链接和装饰原理 Java I/O
【发布时间】：2020-07-17 19:02:29
【问题描述】：

是的，我知道缓冲区是什么。但请注意：

BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(new FileWriter("file.txt"));

缓冲实际上是如何工作的？在我看来，我们在 FileWriter 缓冲区而不是 BufferedWriter 缓冲区中缓冲数据。因为当 BufferedWriter 的缓冲区满了时，它会发送到 FileWriter 缓冲区并负责写入数据？

我错过了什么吗？我看到它的方式：看起来我们正在从一个更大的容器中吸取水到一个较小的容器中。所以我们最终从较小的一个倒水。

类似的例子在这里：

Scanner scanner = new BufferedReader(new FileReader("file.txt"));
scanner.nextLine();

我到处都看到过这种情况。实际上，我们最终会逐行读取 Scanner 而不是缓冲区及其 8k 容量。那么这里的缓冲区有什么意义呢？我们从文件中逐行读取，而不是一次读取整个缓冲区。这里bufferedReader是多余的吗？

如果有人可以很好地解释这一点，我已经挣扎了很长时间。

【问题讨论】：

标签： java io buffer

【解决方案1】：

对读取和写入数据的低级系统调用进行了优化，可以一次传输更大的块。缓冲让您可以利用这一点。当你写单个字符或短字符串时，它们都被累积在一个缓冲区中，当缓冲区已满时，它们作为一个大块写出。当您读取数据时，读取函数会请求填充一个大缓冲区，然后从该缓冲区返回数据。

您说得对，将缓冲流包装在其他缓冲流中是没有意义的：充其量它什么也做不了，最坏的情况是它增加了开销，因为数据不必要地从一个缓冲区复制到下一个缓冲区。离数据源最近的缓冲区最重要。

另一方面，API 规范中没有规定 FileWriter 和 FileReader 有缓冲区。事实上，它推荐你wrap FileWriter within a BufferedWriter和FileReader within a BufferedReader：

为了获得最高效率，请考虑将OutputStreamWriter 包装在BufferedWriter 中，以避免频繁的转换器调用。例如：
Writer out
  = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(System.out));

（FileWriter 是 OutputStreamWriter 的子类）

这在内部是如何工作的？

如果你看一下 FileWriter 是如何实现的，故事会变得复杂，因为 FileWriter 确实涉及缓冲区。一些细节可能取决于您使用的 Java 版本。在 OpenJDK 中，当您创建一个装饰 FileWriter 的 BufferedWriter 时：

BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(new FileWriter("file.txt"));

您正在创建一堆对象，如下所示，其中一个对象包装下一个对象：

BufferedWriter -> FileWriter -> StreamEncoder -> FileOutputStream

其中StreamEncoder 是一个内部类，是OutputStreamWriter 实现方式的一部分。

现在，当您将字符写入BufferedWriter 实例时，它首先将它们累积到 BufferedWriter 自己的缓冲区中。内部FileWriter 不会看到任何数据，直到您写入足够的数据来填充此缓冲区（或调用flush()）。

当BufferedWriter 缓冲区已满时，它会通过一次调用write(char[],int,int) 将缓冲区的内容写入FileWriter。这种大数据块的传输是效率的来源：现在 FileWriter 有大块数据可以写入文件，而不是单个字符。

然后有点复杂：必须将字符转换为字节，以便将它们写入文件。这是 FileWriter 将这些数据传递给 StreamEncoder 的地方。

StreamEncoder 类使用CharsetEncoder 将字符块一次性转换为字节，并将字节累积到自己的缓冲区中。完成后，它将字节作为一个块写入最里面的 FileOutputStream。 FileOutputStream 然后调用操作系统函数来写入一个实际的文件。

如果不使用 BufferedWriter 会怎样？

如果您直接将字符写入 FileWriter，它们将被传递到 StreamEncoder 对象，该对象将它们转换为字节并存储在其私有缓冲区中，而不是直接写入 FileOutputStream。这样，FileWriter 的内部实现为您提供了一些缓冲的好处。但这不是 API 规范的一部分，因此您不应该依赖它。

此外，每次调用 FileWriter.write 都会调用 CharsetEncoder 以将字符编码为字节。一次对大块字符进行编码效率更高，编写单个字符或短字符串的开销更高。

【讨论】：

谢谢，这是一个很好的答案。我不同意/不理解的一件事是 FileWriter 没有缓冲。如果你写了一些东西而不刷新它，它永远不会写（除非它的缓冲区已满 -1kb 我认为）。还有一件事：假设 FileWriter 确实有 1kb，而 bufferedWriter 有 8kb。如果我要写入 10kb 的数据，Java 会发出 2 个 I/O 请求（查看更大的缓冲区）还是 10 个 I/O 请求（查看底层缓冲区）？
FileWriter 没有自己的缓冲区 - 我添加了指向源代码的链接，以便您自己查看。 FileWriter 将数据写入一个 StreamEncoder，它有一个 8192 字节的缓冲区。如果 StreamEncoder 缓冲区为 1k，而您将 10k 写入文件 FileWriter，您将看到 10 次 1k 的写入操作。
非常感谢！就一件事。如果我读错了，请纠正我。所以有一个缓冲区在转换之前缓冲，还有另一个缓冲区在写入之前缓冲，对吗？如果我当然使用 FileWriter..
直接写入 FileWriter 时只有一个缓冲区：字节缓冲区，将字符编码结果累积为字节。当该缓冲区变满时，它会被写入输出文件
每次将字符编码为字节的调用都有一些开销，而批量编码的总开销低于 1×1。默认的 BufferedWriter 缓冲区为 8k chars，而 StreamEncoder 缓冲区为 8k bytes。在 ASCII 文本字符映射到字节 1 到 1 等重要边缘情况下，编码 8k 字符会产生 8k 字节，因此 StreamEncoder 只需调用一次 CharsetEncoder。在一般情况下，一个字符可能被编码为几个字节，并且编码 8k 字符的结果不能一次全部放入 StreamEncoder 缓冲区。在这种情况下，StreamEncoder 必须调用 CharsetEncoder 两次。