JNI 探秘 — FileInputStream 的 read 方法详解

上一章我们已经分析过FileInputStream的构建过程,接下来我们就来看一下read方法的读取过程。

我们先来看下FileInputStream中的四个有关read的方法的源码,如下。

public native int read() throws IOException;

    private native int readBytes(byte b[], int off, int len) throws IOException;

    public int read(byte b[]) throws IOException {
    return readBytes(b, 0, b.length);
    }

    public int read(byte b[], int off, int len) throws IOException {
    return readBytes(b, off, len);
    }

可以看到,其中有两个本地方法,两个不是本地方法,但是还是内部还是调用的本地方法,那么我们研究的重点就是这两个本地方法到底是如何实现的。

下面是这两个本地方法的源码,非常简单,各位请看。

JNIEXPORT jint JNICALL
Java_java_io_FileInputStream_read(JNIEnv *env, jobject this) {
    return readSingle(env, this, fis_fd);//每一个本地的实例方法默认的两个参数,JNI环境与对象的实例
}

JNIEXPORT jint JNICALL
Java_java_io_FileInputStream_readBytes(JNIEnv *env, jobject this,
        jbyteArray bytes, jint off, jint len) {//除了前两个参数,后三个就是readBytes方法传递进来的,字节数组、起始位置、长度三个参数
    return readBytes(env, this, bytes, off, len, fis_fd);
}

可以看到,这两个本地方法的实现只是将任务又转给了两个方法,readSingle和ReadBytes,请注意,在调用这两个方法时,除了常用的env和this对象,以及从JAVA环境传过来的参数之外,还多了一个参数fis_fd,这个对象就是上一章中FileInputStream类中的fd属性的地址偏移量了。

那么下面我们首先来看readSingle方法的实现,如下。

/*
    env和this参数就不再解释了
    fid就是FileInputStream类中fd属性的地址偏移量
    通过fid和this实例可以获取FileInputStream类中fd属性的内存地址
*/
jint
readSingle(JNIEnv *env, jobject this, jfieldID fid) {
    jint nread;//存储读取后返回的结果值
    char ret;//存储读取出来的字符
    FD fd = GET_FD(this, fid);//这个获取到的FD其实就是之前handle属性的值,也就是文件的句柄
    if (fd == -1) {
        JNU_ThrowIOException(env, "Stream Closed");
        return -1;//如果文件句柄等于-1,说明文件流已关闭
    }
    nread = (jint)IO_Read(fd, &ret, 1);//读取一个字符,并且赋给ret变量
    //以下根据返回的int值判断读取的结果
    if (nread == 0) { /* EOF */
        return -1;//代表流已到末尾,返回-1
    } else if (nread == JVM_IO_ERR) { /* error */
        JNU_ThrowIOExceptionWithLastError(env, "Read error");//IO错误
    } else if (nread == JVM_IO_INTR) {
        JNU_ThrowByName(env, "java/io/InterruptedIOException", NULL);//被打断
    }
    return ret & 0xFF;//与0xFF做按位的与运算,去除高于8位bit的位
}

可以看到,这个方法其实最关键的就是IO_Read这个宏定义的处理,而IO_Read其实只是代表了一个方法名称叫handleRead,我们去看一下handleRead的源码。

/*
    fd就是handle属性的值
    buf是收取读取内容的数组
    len是读取的长度,可以看到,这个参数传进来的是1
    函数返回的值代表的是实际读取的字符长度
*/
JNIEXPORT
size_t
handleRead(jlong fd, void *buf, jint len)
{
    DWORD read = 0;
    BOOL result = 0;
    HANDLE h = (HANDLE)fd;
    if (h == INVALID_HANDLE_VALUE) {//如果句柄是无效的,则返回-1
        return -1;
    }
    //这里ReadFile又是一个现有的函数,和上一章的CreateFile是一样的
    //都是WIN API的函数,可以百度搜索它的作用与参数详解,理解它并不难
    result = ReadFile(h,          /* File handle to read */  //文件句柄
                      buf,        /* address to put data */  //存放数据的地址
                      len,        /* number of bytes to read */  //要读取的长度
                      &read,      /* number of bytes read */  //实际读取的长度
                      NULL);      /* no overlapped struct */  //只有对文件进行重叠操作时才需要传值
    if (result == 0) {//如果没读取出来东西,则判断是到了文件末尾返回0,还是报错了返回-1
        int error = GetLastError();
        if (error == ERROR_BROKEN_PIPE) {
            return 0; /* EOF */
        }
        return -1;
    }
    return read;
}

到此,基本上就完全看完了无参数的read方法的源码,它的原理其实很简单,就是利用handle这个句柄,使用ReadFile的WIN API函数读取了一个字符,不过值得注意的是,这些都是windows系统下的实现方式,所以不可认为这些源码代表了所有系统下的情况。

然而对于带有参数的read方法,其原理与无参read方法是一样的,而且最终也是调用的handleRead这个方法,只是读取的长度不再是1而已。

由此可以看出,文件输入流只是已只读方式打开了一个文件流,而且这个文件流只能依次向后读取,因为在之前的设计模式系列装饰器模式一文中,LZ已经提到过,对于FileInputStream进行包装而支持回退,标记重置等操作的输入流,都只是在内存里创建缓冲区造成的假象,我们真正的文件输入流是不支持这些操作的。

好了,有关FileInputstream的源码内容就分享到此了,如果有兴趣的猿友,可以继续看一下其它的本地方法是如何实现的。



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