7、InputStream的源码、FilterInputStream源码、BufferedInputStream的源码（windows操作系统，JDK8）
阅读本文时，请先看我的另一篇博客：6、（InputStream的源码、FilterInputStream源码、BufferedInputStream的源码解读前言）AtomicReferenceFieldUpdater.class和System.arraycopy()函数的用法
Java IO 库采用了装饰器模式（Decorator Pattern）和适配器模式（Adapter Pattern）的组合设计模式，其中InputStream是装饰器模式中顶层的抽象类，FilterInputStream是装饰器基类，BufferedInputStream是带有缓冲区的装饰器类，ObjectInputStream是可以读取对象的装饰器类，FileInputStream、ByteArrayInputStream则是被装饰的类。装饰器模式（Decorator Pattern）的详情，请查看我的另一篇blog四、装饰者模式
一、InputStream 源码
InputStream 是所有表示字节输入流类的父类。windows操作系统的JDK8版本中，所有的InputStream的子类如下（此处只展示部分）：
常用的InputStream子类有以下5个：
①、FileInputStream：处理文件的输入流。
②、ByteArrayInputStream ：处理内存中byte[]数组的流式转换。
③、BufferedInputStream ：带缓冲区的字节数组输入流，一般配合FileInputStream一起使用（缓冲区可以减少IO次数）。
④、ObjectInputStream：从流中读入一个自定义的对象。需要与ObjectOutputStream与配合使用，且按同样的顺序（写入的对象的顺序决定了读取对象的顺序）。
⑤、StringBufferInputStream：处理内存中String对象的流式转换。
以上5个子类的使用方式请参照：我的另一篇博客1、Java的IO概览（一）
InputStream.class的源码如下：
package java.io;
public abstract class InputStream implements Closeable {
// skip()函数中可以使用的最大缓冲区大小
private static final int MAX_SKIP_BUFFER_SIZE = 2048;
//留给子类实现，子类必须遵守以下规则：
//1、从输入的Stream中读取输入数据的下一个字节（ASCII码值），在读取到数据或者抛出异常前，这个函数是阻塞的。
//2、返回一个0 ~ 255 的 ASCII码值 。如果因为已经读到了Stream末尾而没有可用的字节，则返回值 -1。
public abstract int read() throws IOException;
//将从输入的Stream中读取的ASCII码值放入到byte[]数组中，0表示从byte[]数组的第0个索引开始，b.length表示一次性向byte[]数组中放入的ASCII码值的数量
//在读取到数据或者抛出异常前，这个函数是阻塞的。
public int read(byte b[]) throws IOException {
return read(b, 0, b.length);
}
//将从输入的Stream中读取的字节（ASCII码值）放入到byte[]数组中，off表示从byte[]数组的第off个索引开始，len表示一次性向byte[]数组中放入的字节（ASCII码值）的数量
//在读取到数据或者抛出异常前，这个函数是阻塞的。
public int read(byte b[], int off, int len) throws IOException {
if (b == null) {//byte[]数组不能为空
throw new NullPointerException();
//范围检测，off和len必须是非负数，b.length - off是byte[]数组还可以放的字节（ASCII码值）的数量
} else if (off < 0 || len < 0 || len > b.length - off) {
throw new IndexOutOfBoundsException();//范围检查失败，抛出一个IndexOutOfBoundsException异常
} else if (len == 0) {//len=0，则直接返回0，该Stream可能有可读的字节（ASCII码值），也可能没有可读的字节（ASCII码值），但是本次不读任何数据。
return 0;
}
int c = read();//最终还是调用子类实现的read()函数
if (c == -1) {//read()函数规定了，返回值-1表示已经读到了Stream末尾而没有可用的字节（ASCII码值）
return -1;//如果一开始就读到了Stream末尾而没有可用的字节（ASCII码值），则直接返回-1
}
b[off] = (byte)c;//如果一开始从Stream中可以读到字节（ASCII码值），则将读到的第1个字节（ASCII码值）值放入byte[]数组的第off个索引位置
//如果从Stream中读到了第1个字节（ASCII码值），则接着从Stream中读后面的字节（ASCII码值）
int i = 1;
try {
for (; i < len ; i++) {
c = read();//最终还是调用子类实现的read()函数
if (c == -1) {
break;//读不到，结束循环
}
b[off + i] = (byte)c;//每次从Stream中读到的字节（ASCII码值）都放到byte[]数组的第off个索引位置之后
}
} catch (IOException ee) {
}
return i;//返回从Stream中读到的字节数量
}
//将从输入的Stream中跳过n个字节
public long skip(long n) throws IOException {
//还没(或者还需要)跳过的字节（ASCII码值）的总数量
long remaining = n;
int nr;
//校验，如果n<=0，则返回0
if (n <= 0) {
return 0;
}
//每次跳过的字节（ASCII码值）最多为2048个
int size = (int)Math.min(MAX_SKIP_BUFFER_SIZE, remaining);
//用于每次跳过指定数量字节（每次最多为2048个）的数组
byte[] skipBuffer = new byte[size];
while (remaining > 0) {//还需要跳过的字节（ASCII码值）数量<=0时，跳出循环
//调用read(byte b[], int off, int len)函数，该函数在上面已经分析过，该函数的返回值有3种，含义如下：
//①、返回值=-1，表示该Stream没有可读的字节
//②、返回值=0，表示该Stream可能有可读的字节（ASCII码值），也可能没有可读的字节（ASCII码值），但是本次传入的Math.min(size, remaining)为0，不从Stream中读任何数据，此处的Math.min(size, remaining)不可能为0
//③、返回值>0，表示从该Stream中读到的字节（ASCII码值）的数量
nr = read(skipBuffer, 0, (int)Math.min(size, remaining));
if (nr < 0) {
break;//该Stream中没有可读的字节时，nr=-1，跳出循环
}
remaining -= nr;//表示还需要跳过的字节（ASCII码值）数量
}
return n - remaining;//返回已经跳过的字节（ASCII码值）的总数量
}
//返回这个Stream中还可以读取的字节的总数量，JDK不建议将这个函数的返回值作为缓冲区的长度来从Stream中读取数据（子类一般会覆盖这个函数）
public int available() throws IOException {
return 0;
}
//留给子类实现，子类必须遵守以下规则：
//关闭Stream，并释放与该流相关的系统资源
public void close() throws IOException {}
//标记此Stream中的当前位置。随后调用reset()函数会将此流重新定位到上次标记的位置，从而使得后续的读取操作能够再次读取相同的字节。
//带有回退功能的InputStream的子类会重写这个函数，但是FileInputStream不会重写这个函数，也就意味着，FileInputStream不支持回退功能
public synchronized void mark(int readlimit) {}
//reset()函数会将此流重新定位到上次标记的位置，从而使得后续的读取操作能够再次读取相同的字节。
//带有回退功能的InputStream的子类会重写这个函数，但是FileInputStream不会重写这个函数，也就意味着，FileInputStream不支持回退功能
public synchronized void reset() throws IOException {
throw new IOException("mark/reset not supported");
}
//如果InputStream的子类支持mark()函数和 reset()函数，则返回true，否则，返回false（InputStream的子类不支持mark()函数和 reset()函数）。
public boolean markSupported() {
return false;
}
}
1.1、InputStream的skip()函数
public long skip(long n) throws IOException {
//还没(或者还需要)跳过的字节（ASCII码值）的总数量
long remaining = n;
int nr;
//校验，如果n<=0，则返回0
if (n <= 0) {
return 0;
}
//每次跳过的字节（ASCII码值）最多为2048个
int size = (int)Math.min(MAX_SKIP_BUFFER_SIZE, remaining);
//用于每次跳过指定数量字节（每次最多为2048个）的数组
byte[] skipBuffer = new byte[size];
while (remaining > 0) {//还需要跳过的字节（ASCII码值）数量<=0时，跳出循环
//调用read(byte b[], int off, int len)函数，该函数在上面已经分析过，该函数的返回值有3种，含义如下：
//①、返回值=-1，表示该Stream没有可读的字节
//②、返回值=0，表示该Stream可能有可读的字节（ASCII码值），也可能没有可读的字节（ASCII码值），但是本次传入的Math.min(size, remaining)为0，不从Stream中读任何数据，此处的Math.min(size, remaining)不可能为0
//③、返回值>0，表示从该Stream中读到的字节（ASCII码值）的数量
nr = read(skipBuffer, 0, (int)Math.min(size, remaining));
if (nr < 0) {
break;//该Stream中没有可读的字节时，nr=-1，跳出循环
}
remaining -= nr;//表示还需要跳过的字节（ASCII码值）数量
}
return n - remaining;//返回已经跳过的字节（ASCII码值）的总数量
}
如果要从一个20000个字节的Stream中跳过6000个字节，只需要调用skip(6000)即可，该函数的执行过程分为以下4步：
①、while循环之前进行初始化byte[]数组和零时变量的操作
②、第1次while循环之后，已经从前Stream中读取了2048个字节
③、第2次while循环之后，已经从前Stream中读取了4096个字节
④、第3次while循环之后，已经从前Stream中读取了6000个字节，读取完毕，byte[]数组的前1094个位置是本次从Stream流中读取的第4097第6000个字节，byte[]数组的后954个位置仍然是上一次从Stream流中读取的第3143第4096个字节
二、FilterInputStream 源码——装饰器基类
FilterInputStream 的UML关系图，如下所示：
FilterInputStream.class的源码，如下所示：
package java.io;
public
class FilterInputStream extends InputStream {
//用来组合了一个 被装饰者的变量，被修饰为volatile 有以下3个原因：
// 1. 确保多线程环境下修改的可见性
// 2. 有些装饰器允许运行时替换底层流
// 3. 防止指令重排序导致的初始化问题
protected volatile InputStream in;
//创建时传入一个 被装饰者
protected FilterInputStream(InputStream in) {
this.in = in;
}
//调用被装饰者的read()函数
public int read() throws IOException {
return in.read();
}
//调用被装饰者的read(byte b[]) 函数
public int read(byte b[]) throws IOException {
return read(b, 0, b.length);
}
//调用被装饰者的read(byte b[], int off, int len)函数
public int read(byte b[], int off, int len) throws IOException {
return in.read(b, off, len);
}
//调用被装饰者的skip()函数
public long skip(long n) throws IOException {
return in.skip(n);
}
//调用被装饰者的available()函数
public int available() throws IOException {
return in.available();
}
//调用被装饰者的close()函数
public void close() throws IOException {
in.close();
}
//调用被装饰者的mark()函数
public synchronized void mark(int readlimit) {
in.mark(readlimit);
}
//调用被装饰者的reset()函数
public synchronized void reset() throws IOException {
in.reset();
}
//调用被装饰者的markSupported()函数
public boolean markSupported() {
return in.markSupported();
}
}
三、BufferedInputStream 源码——带有缓冲区的装饰器类
BufferedInputStream.class 的UML关系图，如下所示：
BufferedInputStream.class的源码，如下所示：
package java.io;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicReferenceFieldUpdater;
public
class BufferedInputStream extends FilterInputStream {
// 默认缓冲区（byte[]数组）大小为8192 字节（8KB）
private static int DEFAULT_BUFFER_SIZE = 8192;
// 最大缓冲区（byte[]数组）大小为2147483639byte，大约2GB左右
private static int MAX_BUFFER_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
//缓冲区数组，用volatile修饰是为了通过AtomicReferenceFieldUpdater进行CAS更新时保证内存的可见性
protected volatile byte buf[];
//底层是通过反射找到目标字段的内存偏移量，然后利用Unsafe.class提供的CAS（Compare-And-Swap）操作来原子地更新某个类中指定变量的值
private static final
AtomicReferenceFieldUpdater bufUpdater =
AtomicReferenceFieldUpdater.newUpdater
(BufferedInputStream.class, byte[].class, "buf");
//缓冲区（byte[]数组）中有效字的节数数量
protected int count;
//准备从缓冲区中（byte[]数组）读取的字节索引位置，取值范围为0<=pos<=count
protected int pos;
//在缓冲区（byte[]数组）中标记的某个索引位置，-1<=markpos<=pos
//该变量只会在 fill()函数和mark()函数中赋值
protected int markpos = -1;
// 标记后最多可读取字节数量，该变量只会在 mark()函数中赋值
//每当pos-markpos>marklimit时，就会设置markpos=-1 来删除标记
protected int marklimit;
//如果被装饰的输入流不为空，则返回被装饰的输入Stream（该变量在FilterInputStream中定义）
private InputStream getInIfOpen() throws IOException {
InputStream input = in;
if (input == null)
throw new IOException("Stream closed");
return input;
}
//如果缓冲区（byte[]数组）不为空，则返回该缓冲区（byte[]数组），否则抛出异常
private byte[] getBufIfOpen() throws IOException {
byte[] buffer = buf;
if (buffer == null)
throw new IOException("Stream closed");
return buffer;
}
//构造函数，需要传入一个被装饰的输入Stream, 缓冲区（byte[]数组）的长度是8192 （默认值,8KB）
public BufferedInputStream(InputStream in) {
this(in, DEFAULT_BUFFER_SIZE);
}
//构造函数，需要传入一个被装饰的输入Stream和缓冲区（byte[]数组）的长度
public BufferedInputStream(InputStream in, int size) {
super(in);
if (size <= 0) {//校验，缓冲区（byte[]数组）的长度必须>0
throw new IllegalArgumentException("Buffer size <= 0");
}
buf = new byte[size];
}
private void fill() throws IOException {
byte[] buffer = getBufIfOpen();//获取缓冲区（byte[]数组）
if (markpos < 0)//如果还没有调用过mark()函数，那么markpos=-1
pos = 0;//pos=0，可以从缓冲区（byte[]数组）的索引0的位置开始读字节了
else if (pos >= buffer.length)
if (markpos > 0) { //场景一：pos>=缓冲区（byte[]数组）的长度并且markpos >0
int sz = pos - markpos;
//只把缓冲区（byte[]数组）中[markpos,pos) 索引区间的元素复制到缓冲区（byte[]数组）[0,pos-markpos）索引区间
System.arraycopy(buffer, markpos, buffer, 0, sz);
pos = sz;//设置pos=pos-markpos
markpos = 0;//设置markpos=0
} else if (buffer.length >= marklimit) {//场景二：pos>=缓冲区（byte[]数组）的长度并且缓冲区（byte[]数组）的长度>= marklimit
markpos = -1; //设置markpos = -1
pos = 0; //设置pos = 0
} else if (buffer.length >= MAX_BUFFER_SIZE) {//场景三：pos>=缓冲区（byte[]数组）的长度并且缓冲区（byte[]数组）的长度 >= 2147483639
throw new OutOfMemoryError("Required array size too large");
} else {//场景四：pos>=缓冲区（byte[]数组）的长度并且不满足场景一、二、三时，将缓冲区（byte[]数组）扩容
//如果pos<2147483639/2，则新缓冲区（byte[]数组）的长度nsz=pos*2，否则新缓冲区（byte[]数组）的长度nsz=2147483639
int nsz = (pos <= MAX_BUFFER_SIZE - pos) ?
pos * 2 : MAX_BUFFER_SIZE;
if (nsz > marklimit)
nsz = marklimit;//当新缓冲区（byte[]数组）的长度nsz>marklimit，新缓冲区（byte[]数组）的长度nsz=marklimit
byte nbuf[] = new byte[nsz];//新建一个新缓冲区（byte[]数组）
System.arraycopy(buffer, 0, nbuf, 0, pos);//将老缓冲区（byte[]数组）中[0,pos)索引区间的元素复制到新缓冲区（byte[]数组）[0,pos)索引区间
if (!bufUpdater.compareAndSet(this, buffer, nbuf)) {//通过CAS（Compare-And-Swap）操作来原子地更新buf变量
// Can't replace buf if there was an async close.
// Note: This would need to be changed if fill()
// is ever made accessible to multiple threads.
// But for now, the only way CAS can fail is via close.
// assert buf == null;
throw new IOException("Stream closed");
}
buffer = nbuf;//新缓冲区（byte[]数组）创建完毕
}
count = pos;
//将被装饰的输入Stream中的字节读取到缓冲区（byte[]数组）的[pos,buffer.length - pos)索引位置，并返回读取的字节数量
int n = getInIfOpen().read(buffer, pos, buffer.length - pos);
if (n > 0)
count = n + pos;//count=从被装饰的输入Stream中读取的字节数量+pos
}
//线程同步的函数：从缓冲区（byte[]数组）中读取1个字节
public synchronized int read() throws IOException {
//pos=count有2种情况（pos不可能>count）：
//场景一：pos=count=0，缓冲区（byte[]数组）还没有填充任何数据。
//场景二：pos=count≠0，缓冲区（byte[]数组）中的数据已经通过pos读取完了。
if (pos >= count) {
fill();//符合场景一或场景二都会调用fill()函数
if (pos >= count)
return -1;//如果调用了fill()函数后，仍然符合场景一或场景二，表示被装饰的输入Stream已经读完了，返回-1
}
//执行到这里时，表明pos < count，返回缓冲区（byte[]数组）pos索引位置的字节;
return getBufIfOpen()[pos++] & 0xff;
}
//从缓冲区（byte[]数组）或被装饰的输入Stream中读取len个字节到指定的byte[]数组b中，这len个字节被放到byte[]数组b的[off,off+len)索引位置。
//该函数只被read()函数调用
private int read1(byte[] b, int off, int len) throws IOException {
//只在fill()函数中修改count变量的值，count变量的值只有以下2种可能
//①、count==pos；②、count=从被装饰的输入Stream中读取的字节数量+pos
//因此avail表示缓冲区（byte[]数组）中[pos,pos+count)索引位置的字节数量
int avail = count - pos;
if (avail <= 0) {//缓冲区（byte[]数组）中[pos,pos+count)索引位置的字节数量<=0（其实不可能<0，只可能=0）
//要读取的len个字节>=缓冲区（byte[]数组）的长度，同时markpos = -1
if (len >= getBufIfOpen().length && markpos < 0) {
return getInIfOpen().read(b, off, len);//从被装饰的输入Stream中读取len个字节到指定的byte[]数组b中，这len个字节被放到byte[]数组b的[off,off+len)索引位置。
}
fill();//调用fill()函数
avail = count - pos;//重新计算avail
if (avail <= 0) return -1;//如果avail仍然=0，返回-1
}
int cnt = (avail < len) ? avail : len;//此时avail>0，取avail和len中较小的值作为本次从缓冲区（byte[]数组）中读取的字节数量
System.arraycopy(getBufIfOpen(), pos, b, off, cnt);//从缓冲区（byte[]数组）的pos索引开始，读取avail或len（2者取其小）个字节到指定的byte[]数组b的[off,off+cnt)索引位置（cnt就是avail或len中2者取其小的值）
pos += cnt;//pos向前移动avail或len（2者取其小）个索引位置
return cnt;//返回avail或len（2者取其小）
}
//线程同步的函数：从缓冲区（byte[]数组）中读取len个字节到指定的byte[]数组b中，这len个字节被放到byte[]数组b的[off,off+len)索引位置。
public synchronized int read(byte b[], int off, int len)
throws IOException
{
getBufIfOpen(); //检测被装饰的输入Stream是否关闭
if ((off | len | (off + len) | (b.length - (off + len))) < 0) {//相当于off + len > b.length（这样写代码的好处我没看出来）
throw new IndexOutOfBoundsException();
} else if (len == 0) {
return 0;//要从缓冲区（byte[]数组）中读取的len个字节==0时，返回0
}
int n = 0;//累计从缓冲区（byte[]数组）或被装饰的输入Stream中读取的字节数量
for (;;) {//循环调用read1()函数完成从缓冲区（byte[]数组）或被装饰的输入Stream中读取len个字节到指定的byte[]数组b中，这len个字节被放到byte[]数组b的[off,off+len)索引位置。
int nread = read1(b, off + n, len - n);//nread用来统计每次从read1()函数中读取一定的字节数量，并放到byte[]数组b的[off,off+len)索引位置。
if (nread <= 0)
return (n == 0) ? nread : n;//当read1()函数返回0或者-1时，表示缓冲区（byte[]数组）中和被装饰的输入Stream中已经没有可以读取的字节了
n += nread;//累计从缓冲区（byte[]数组）或被装饰的输入Stream中读取的字节数量
if (n >= len)//累计从缓冲区（byte[]数组）或被装饰的输入Stream中读取的字节数量总和>=len时（其实不可能>len，只可能=len）
return n;//返回n
// 被装饰的输入Stream中已经没有字节可以用了，返回累计从缓冲区（byte[]数组）或被装饰的输入Stream中读取的字节数量总和
InputStream input = in;
if (input != null && input.available() <= 0)
return n;
}
}
//线程同步的函数：从缓冲区（byte[]数组）中跳过了n个字节
public synchronized long skip(long n) throws IOException {
getBufIfOpen(); //检测被装饰的输入Stream是否关闭
if (n <= 0) {
return 0;
}
//只在fill()函数中修改count变量的值，count变量的值只有以下2种可能
//①、count==pos；②、count=从被装饰的输入Stream中读取的字节数量+pos
//因此avail表示缓冲区（byte[]数组）中[pos,pos+count)索引位置的字节数量
long avail = count - pos;
if (avail <= 0) {//缓冲区（byte[]数组）中[pos,pos+count)索引位置的字节数量<=0（其实不可能<0，只可能=0）
// If no mark position set then don't keep in buffer
if (markpos <0)//同时markpos<0
return getInIfOpen().skip(n);//调用被装饰的输入Stream的skip()函数
// Fill in buffer to save bytes for reset
fill();//调用fill()函数（跟read1()函数中的操作一样）
avail = count - pos;//重新计算avail（跟read1()函数中的操作一样）
if (avail <= 0)
return 0;//如果avail仍然=0，返回-1
}
long skipped = (avail < n) ? avail : n;//此时avail>0，取avail和n中较小的值作为本次从缓冲区（byte[]数组）中跳过的字节数量
pos += skipped;//pos向前移动avail或n（2者取其小）个索引位置（与read1()函数异曲同工），表示本次从缓冲区（byte[]数组）中跳过了skipped个字节
return skipped;//返回本次从缓冲区（byte[]数组）中跳过的skipped个字节
}
//线程同步的函数：计算缓冲区（byte[]数组）的最大长度（或者叫容量）
public synchronized int available() throws IOException {
//只在fill()函数中修改count变量的值，count变量的值只有以下2种可能
//①、count==pos；②、count=从被装饰的输入Stream中读取的字节数量+pos
//因此count - pos表示缓冲区（byte[]数组）中[pos,pos+count)索引位置的字节数量
int n = count - pos;
int avail = getInIfOpen().available();//调用被装饰的输入Stream的available()函数，返回被装饰的输入Stream中仍然可以读取的字节数量
return n > (Integer.MAX_VALUE - avail)//(缓冲区（byte[]数组）中[pos,pos+count)索引位置的字节数量 + 被装饰的输入Stream中仍然可以读取的字节数量) > 2147483647时，返回2147483647，表示缓冲区（byte[]数组）的最大容量为2147483647
? Integer.MAX_VALUE
: n + avail;//返回(缓冲区（byte[]数组）中[pos,pos+count)索引位置的字节数量 + 被装饰的输入Stream中仍然可以读取的字节数量)，表示缓冲区（byte[]数组）的最大容量为该数量
}
//线程同步的函数：给marklimit和 markpos赋值（或者叫标记 marklimit和 markpos）
public synchronized void mark(int readlimit) {
marklimit = readlimit;
markpos = pos;
}
//线程同步的函数：pos = markpos（或者叫对齐pos索引位置 到markpos索引位置）
public synchronized void reset() throws IOException {
getBufIfOpen(); //检测被装饰的输入Stream是否关闭
if (markpos < 0)
throw new IOException("Resetting to invalid mark");
pos = markpos;
}
//返回当前这个class是否支持mark()函数和 reset()函数
public boolean markSupported() {
return true;
}
//关闭被装饰的输入Stream，释放缓冲区（byte[]数组），让gc回收。
public void close() throws IOException {
byte[] buffer;
while ( (buffer = buf) != null) {
if (bufUpdater.compareAndSet(this, buffer, null)) {
InputStream input = in;
in = null;
if (input != null)
input.close();
return;
}
// Else retry in case a new buf was CASed in fill()
}
}
}
3.1、BufferedInputStream的read()函数和fill()函数
public
class BufferedInputStream extends FilterInputStream {
...省略部分代码...
// 默认缓冲区（byte[]数组）大小为8192 字节（8KB）
private static int DEFAULT_BUFFER_SIZE = 8192;
// 最大缓冲区（byte[]数组）大小为2147483639byte，大约2GB左右
private static int MAX_BUFFER_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
//缓冲区数组，用volatile修饰是为了通过AtomicReferenceFieldUpdater进行CAS更新时保证内存的可见性
protected volatile byte buf[];
//底层是通过反射找到目标字段的内存偏移量，然后利用Unsafe.class提供的CAS（Compare-And-Swap）操作来原子地更新某个类中指定变量的值
private static final
AtomicReferenceFieldUpdater bufUpdater =
AtomicReferenceFieldUpdater.newUpdater
(BufferedInputStream.class, byte[].class, "buf");
//缓冲区（byte[]数组）中有效字的节数数量
protected int count;
//准备从缓冲区中（byte[]数组）读取的字节索引位置，取值范围为0<=pos<=count
protected int pos;
//在缓冲区（byte[]数组）中标记的某个索引位置，-1<=markpos<=pos
//该变量只会在 fill()函数和mark()函数中赋值
protected int markpos = -1;
// 标记后最多可读取字节数量，该变量只会在 mark()函数中赋值
//每当pos-markpos>marklimit时，就会设置markpos=-1 来删除标记
protected int marklimit;
//如果缓冲区（byte[]数组）不为空，则返回该缓冲区（byte[]数组），否则抛出异常
private byte[] getBufIfOpen() throws IOException {
byte[] buffer = buf;
if (buffer == null)
throw new IOException("Stream closed");
return buffer;
}
private void fill() throws IOException {
byte[] buffer = getBufIfOpen();//获取缓冲区（byte[]数组）
if (markpos < 0)//如果还没有调用过mark()函数，那么markpos=-1
pos = 0;//pos=0，可以从缓冲区（byte[]数组）的索引0的位置开始读字节了
else if (pos >= buffer.length)
if (markpos > 0) { //场景一：pos>=缓冲区（byte[]数组）的长度并且markpos >0
int sz = pos - markpos;
//只把缓冲区（byte[]数组）中[markpos,pos) 索引区间的元素复制到缓冲区（byte[]数组）[0,pos-markpos）索引区间
System.arraycopy(buffer, markpos, buffer, 0, sz);
pos = sz;//设置pos=pos-markpos
markpos = 0;//设置markpos=0
} else if (buffer.length >= marklimit) {//场景二：pos>=缓冲区（byte[]数组）的长度并且缓冲区（byte[]数组）的长度>= marklimit
markpos = -1; //设置markpos = -1
pos = 0; //设置pos = 0
} else if (buffer.length >= MAX_BUFFER_SIZE) {//场景三：pos>=缓冲区（byte[]数组）的长度并且缓冲区（byte[]数组）的长度 >= 2147483639
throw new OutOfMemoryError("Required array size too large");
} else {//场景四：pos>=缓冲区（byte[]数组）的长度并且不满足场景一、二、三时，将缓冲区（byte[]数组）扩容
//如果pos<2147483639/2，则新缓冲区（byte[]数组）的长度nsz=pos*2，否则新缓冲区（byte[]数组）的长度nsz=2147483639
int nsz = (pos <= MAX_BUFFER_SIZE - pos) ?
pos * 2 : MAX_BUFFER_SIZE;
if (nsz > marklimit)
nsz = marklimit;//当新缓冲区（byte[]数组）的长度nsz>marklimit，新缓冲区（byte[]数组）的长度nsz=marklimit
byte nbuf[] = new byte[nsz];//新建一个新缓冲区（byte[]数组）
System.arraycopy(buffer, 0, nbuf, 0, pos);//将老缓冲区（byte[]数组）中[0,pos)索引区间的元素复制到新缓冲区（byte[]数组）[0,pos)索引区间
if (!bufUpdater.compareAndSet(this, buffer, nbuf)) {//通过CAS（Compare-And-Swap）操作来原子地更新buf变量
// Can't replace buf if there was an async close.
// Note: This would need to be changed if fill()
// is ever made accessible to multiple threads.
// But for now, the only way CAS can fail is via close.
// assert buf == null;
throw new IOException("Stream closed");
}
buffer = nbuf;//新缓冲区（byte[]数组）创建完毕
}
count = pos;
//将被装饰的输入Stream中的字节读取到缓冲区（byte[]数组）的[pos,buffer.length - pos)索引位置，并返回读取的字节数量
int n = getInIfOpen().read(buffer, pos, buffer.length - pos);
if (n > 0)
count = n + pos;//count=从被装饰的输入Stream中读取的字节数量+pos
}
//线程同步的函数：从缓冲区（byte[]数组）中读取1个字节
public synchronized int read() throws IOException {
//pos=count有2种情况（pos不可能>count）：
//场景一：pos=count=0，缓冲区（byte[]数组）还没有填充任何数据。
//场景二：pos=count≠0，缓冲区（byte[]数组）中的数据已经通过pos读取完了。
if (pos >= count) {
fill();//符合场景一或场景二都会调用fill()函数
if (pos >= count)
return -1;//如果调用了fill()函数后，仍然符合场景一或场景二，表示被装饰的输入Stream已经读完了，返回-1
}
//执行到这里时，表明pos < count，返回缓冲区（byte[]数组）pos索引位置的字节;
return getBufIfOpen()[pos++] & 0xff;
}
...省略部分代码...
}
如果使用者用的是默认的构造函数创建了BufferedInputStream的对象，如下所示（伪代码）：
InputStream is = new FileInputStream("D:\\nio-data.txt");
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(is);
那么，BufferedInputStream对象中的缓冲区（byte[]数组）的长度为8192（缓存8KB字节），如果此时执行BufferedInputStream.class::read()函数，
bis.read();
过程如下（假设被装饰的输入Stream（FileInputStream）中有10000个字节）：
①、pos=count=0，缓冲区（byte[]数组）中还没有填充任何数据，执行fill()函数，然后将被装饰的输入Stream（FileInputStream）中的字节读取到缓冲区（byte[]数组）的[0,8192)索引位置（左闭右开，不包括byte[]数组的第8192个索引位置），并返回读取的字节数量。如下所示：
此时，被装饰的输入Stream（FileInputStream）中的字节和缓冲区（byte[]数组）中的字节，如下所示：
②、更新int count变量，fill()函数中getInIfOpen().read(buffer, pos, buffer.length - pos)这行代码的返回值为8192，count=8192+pos=8192；
③、执行getBufIfOpen()[pos++] & 0xff，从缓冲区（byte[]数组）中获取第pos（此时pos=0）个索引位置的字节，返回给BufferedInputStream.class::read()函数的调用方，并更新pos的值为pos+=1；
之后，每次调用BufferedInputStream.class::read()函数时，都不会再执行fill()函数了，直到pos=8192时，执行BufferedInputStream.class::read()函数才会再次执行fill()函数，新的填充缓冲区（byte[]数组）的过程如下：
①、更新pos=0，count=0，缓冲区（byte[]数组）中是上一次执行fill()函数填充的从被装饰的输入Stream（FileInputStream）读取的第18192个字节，本次，需要将被装饰的输入Stream（FileInputStream）中的第819310000个字节读取到缓冲区（byte[]数组）的[0,1808)索引位置（左闭右开，不包括byte[]数组的第1808个索引位置），并返回读取的字节数量。如下所示：
此时，被装饰的输入Stream（FileInputStream）中的字节被全部读取完毕，被装饰的输入Stream（FileInputStream）为空。
②、更新int count变量，fill()函数中getInIfOpen().read(buffer, pos, buffer.length - pos)这行代码的返回值为1808，count=1808+pos=1808；
③、执行getBufIfOpen()[pos++] & 0xff，从缓冲区（byte[]数组）中获取第pos（此时pos=0）个索引位置的字节，返回给BufferedInputStream.class::read()函数的调用方，并更新pos的值为pos+=1；
之后，每次调用BufferedInputStream.class::read()函数时，都不会再执行fill()函数了，直到pos=1808时，执行BufferedInputStream.class::read()函数才会再次执行fill()函数，过程如下：
①、更新pos=0，count=0，缓冲区（byte[]数组）中的数据如下：
此时，由于被装饰的输入Stream（FileInputStream）中的字节被全部读取完毕，fill()函数中getInIfOpen().read(buffer, pos, buffer.length - pos)这行代码的返回值为0，无法更新count，结束fill()函数的调用
②、执行return -1，返回给BufferedInputStream.class::read()函数的调用方；
3.1.1、如果在多次执行BufferedInputStream.class::read()函数之前执行过mark()函数
标题3.1分析了很多次只调用read()函数之后，最后缓冲区（byte[]数组）中的字节内容，并没有分析很多次调用read()函数之前，很多次调用read()函数之中，很多次调用read()函数之后分别调用了mark()函数和reset()函数的场景。
如果在很多次调用read()函数之前调用了mark(8192)函数，如下（伪代码）：
InputStream is = new FileInputStream("D:\\nio-data.txt");
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(is);
bis.mark(8192);//设置marklimit=8192，markpos=pos=0
int bytesRead;
while ((bytesRead = bis.read()) != -1) {
//处理读取到的字节bytesRead
}
那么，BufferedInputStream对象中的缓冲区（byte[]数组）的长度为8192（缓存8KB字节），如果此时，如上述代码一样在，while循环中执行BufferedInputStream.class::read()函数，过程如下（假设被装饰的输入Stream（FileInputStream）中有10000个字节）：
①、pos=count=0，缓冲区（byte[]数组）中还没有填充任何数据，执行fill()函数，然后将被装饰的输入Stream（FileInputStream）中的字节读取到缓冲区（byte[]数组）的[0,8192)索引位置（左闭右开，不包括byte[]数组的第8192个索引位置），并返回读取的字节数量。如下所示：
此时，被装饰的输入Stream（FileInputStream）中的字节和缓冲区（byte[]数组）中的字节，如下所示：
②、更新int count变量，fill()函数中getInIfOpen().read(buffer, pos, buffer.length - pos)这行代码的返回值为8192，count=8192+pos=8192；
③、执行getBufIfOpen()[pos++] & 0xff，从缓冲区（byte[]数组）中获取第pos（此时pos=0）个索引位置的字节，返回给BufferedInputStream.class::read()函数的调用方，并更新pos的值为pos+=1；
之后，每次调用BufferedInputStream.class::read()函数时，都不会再执行fill()函数了，直到pos=8192时，执行BufferedInputStream.class::read()函数才会再次执行fill()函数，新的填充缓冲区（byte[]数组）的过程如下：
①、此时，因为buffer.length >= marklimit，所以，更新markpos=-1，pos=0；
后续的步骤与标题3.1相同。最终缓冲区（byte[]数组）中的数据如下：
最终，pos=0，count=0，markpos=-1
3.1.2、如果在多次执行BufferedInputStream.class::read()函数之中执行过mark()函数
如果在很多次调用read()函数之中调用了mark(8192)函数，如下（伪代码）：
InputStream is = new FileInputStream("D:\\nio-data.txt");
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(is);
int bytesRead;
int i = 0;
while ((bytesRead = bis.read()) != -1) {
if(++i==4096){
bis.mark(8192);//设置marklimit=8192，markpos=pos=4096
}
//处理读取到的字节bytesRead
}
那么，BufferedInputStream对象中的缓冲区（byte[]数组）的长度为8192（缓存8KB字节），上述代码的执行过程如下（假设被装饰的输入Stream（FileInputStream）中有20000个字节）：
①、pos=count=0，缓冲区（byte[]数组）中还没有填充任何数据，执行fill()函数，然后将被装饰的输入Stream（FileInputStream）中的字节读取到缓冲区（byte[]数组）的[0,8192)索引位置（左闭右开，不包括byte[]数组的第8192个索引位置），并返回读取的字节数量。如下所示：
此时，被装饰的输入Stream（FileInputStream）中的字节和缓冲区（byte[]数组）中的字节，如下所示：
②、更新int count变量，fill()函数中getInIfOpen().read(buffer, pos, buffer.length - pos)这行代码的返回值为8192，count=8192+pos=8192；
③、执行getBufIfOpen()[pos++] & 0xff，从缓冲区（byte[]数组）中获取第pos（此时pos=0）个索引位置的字节，返回给BufferedInputStream.class::read()函数的调用方，并更新pos的值为pos+=1；
之后，每次调用BufferedInputStream.class::read()函数时，都不会再执行fill()函数了，并且当pos=4096时，执行了bis.mark(8192)，设置marklimit=8192，markpos=pos=4096。
直到pos=8192时，执行BufferedInputStream.class::read()函数才会再次执行fill()函数，本次填充缓冲区（byte[]数组）的过程如下：
①、执行fill()函数的如下代码片段（标题3.1.4也会复用之后的逻辑）
...省略部分代码...
else if (pos >= buffer.length)
if (markpos > 0) { //场景一：pos>=缓冲区（byte[]数组）的长度并且markpos >0
int sz = pos - markpos;
//只把缓冲区（byte[]数组）中[markpos,pos) 索引区间的元素复制到缓冲区（byte[]数组）[0,pos-markpos）索引区间
System.arraycopy(buffer, markpos, buffer, 0, sz);
pos = sz;//设置pos=pos-markpos
markpos = 0;//设置markpos=0
}
...省略部分代码...
先把缓冲区（byte[]数组）中[4096,8192) 索引区间的元素复制到缓冲区（byte[]数组）[0,4096）索引区间，如下所示：
再更新pos=4096，markpos = 0；
②、然后从被装饰的输入Stream（FileInputStream）读取第8193~12286个字节到缓冲区（byte[]数组）的[4096,8192)索引位置（左闭右开，不包括byte[]数组的第8192个索引位置），并返回读取的字节数量。如下所示：
然后更新count，此时count = n + pos=4096+4096=8192，pos=4096，markpos = 0
③、执行getBufIfOpen()[pos++] & 0xff，从缓冲区（byte[]数组）中获取第pos（此时pos=4096）个索引位置的字节，返回给BufferedInputStream.class::read()函数的调用方，并更新pos的值为pos+=1；
之后，每次调用BufferedInputStream.class::read()函数时，都不会再执行fill()函数了，直到pos=8192时（此时，count = 8192，markpos=0），执行BufferedInputStream.class::read()函数才会再次执行fill()函数，后续过程分为以下2种情景：
- 情景一，如上伪代码bis.mark(8192)，设置marklimit=8192<=缓冲区（byte[]数组）的长度
①、执行fill()函数的如下代码片段：
...省略部分代码...
} else if (buffer.length >= marklimit) {//场景二：pos>=缓冲区（byte[]数组）的长度并且缓冲区（byte[]数组）的长度>= marklimit
markpos = -1; //设置markpos = -1
pos = 0; //设置pos = 0
}
...省略部分代码...
先更新pos = 0，markpos = -1；然后从被装饰的输入Stream（FileInputStream）读取第12287~20000个字节到缓冲区（byte[]数组）的[0,7914)索引位置（左闭右开，不包括byte[]数组的第7914个索引位置），并返回读取的字节数量。如下所示：
此时，被装饰的输入Stream（FileInputStream）中的字节被全部读取完毕，被装饰的输入Stream（FileInputStream）为空。
②、更新int count变量，fill()函数中getInIfOpen().read(buffer, pos, buffer.length - pos)这行代码的返回值为7914，count=7914+0=7914；
③、执行getBufIfOpen()[pos++] & 0xff，从缓冲区（byte[]数组）中获取第pos（此时pos=0）个索引位置的字节，返回给BufferedInputStream.class::read()函数的调用方，并更新pos的值为pos+=1；
之后，每次调用BufferedInputStream.class::read()函数时，都不会再执行fill()函数了，直到pos=7914时，执行BufferedInputStream.class::read()函数才会再次执行fill()函数，过程如下：
①、因为markpos = -1，所以更新pos=0，count=0，缓冲区（byte[]数组）中的数据如下：
此时，由于被装饰的输入Stream（FileInputStream）中的字节被全部读取完毕，fill()函数中getInIfOpen().read(buffer, pos, buffer.length - pos)这行代码的返回值为0，无法更新count，结束fill()函数的调用
②、执行return -1，返回给BufferedInputStream.class::read()函数的调用方；
- 情景二，改变上面的伪代码bis.mark(8192)，而是设置marklimit>缓冲区（byte[]数组）的长度（只要是大于8192的任何值都可以），比如bis.mark(16384)
①、执行fill()函数的如下代码片段，
...省略部分代码...
} else {//场景四：pos>=缓冲区（byte[]数组）的长度并且不满足场景一、二、三时，将缓冲区（byte[]数组）扩容
//如果pos<2147483639/2，则新缓冲区（byte[]数组）的长度nsz=pos*2，否则新缓冲区（byte[]数组）的长度nsz=2147483639
int nsz = (pos <= MAX_BUFFER_SIZE - pos) ?
pos * 2 : MAX_BUFFER_SIZE;
if (nsz > marklimit)
nsz = marklimit;//当新缓冲区（byte[]数组）的长度nsz>marklimit，新缓冲区（byte[]数组）的长度nsz=marklimit
byte nbuf[] = new byte[nsz];//新建一个新缓冲区（byte[]数组）
System.arraycopy(buffer, 0, nbuf, 0, pos);//将老缓冲区（byte[]数组）中[0,pos)索引区间的元素复制到新缓冲区（byte[]数组）[0,pos)索引区间
if (!bufUpdater.compareAndSet(this, buffer, nbuf)) {//通过CAS（Compare-And-Swap）操作来原子地更新buf变量
// Can't replace buf if there was an async close.
// Note: This would need to be changed if fill()
// is ever made accessible to multiple threads.
// But for now, the only way CAS can fail is via close.
// assert buf == null;
throw new IOException("Stream closed");
}
buffer = nbuf;//新缓冲区（byte[]数组）创建完毕
}
...省略部分代码...
先扩大缓冲区（byte[]数组）的长度到16384（扩大前缓冲区长度为8192），然后将旧缓冲区（byte[]数组）中的内容移动到新缓冲区（byte[]数组）对应的索引位置上，如下所示：
然后通过CAS（Compare-And-Swap）操作来原子地更新buf变量的引用。
②、然后从被装饰的输入Stream（FileInputStream）读取第12287~20000个字节到新缓冲区（byte[]数组）的[8192,16106)索引位置（左闭右开，不包括新byte[]数组的第16106个索引位置），并返回读取的字节数量。如下所示：
此时，被装饰的输入Stream（FileInputStream）中的字节被全部读取完毕，被装饰的输入Stream（FileInputStream）为空。
③、更新int count变量，fill()函数中getInIfOpen().read(buffer, pos, buffer.length - pos)这行代码的返回值为7914，count=7914+pos=16106；
④、执行getBufIfOpen()[pos++] & 0xff，从缓冲区（byte[]数组）中获取第pos（此时pos=8192）个索引位置的字节，返回给BufferedInputStream.class::read()函数的调用方，并更新pos的值为pos+=1；
之后，每次调用BufferedInputStream.class::read()函数时，都不会再执行fill()函数了，直到pos=16106时，执行BufferedInputStream.class::read()函数才会再次执行fill()函数，过程如下：
①、因为markpos = 0，不会设置pos=0，也不会再执行场景一、场景二、场景三、场景四（标题三源码中的注释）、新缓冲区（byte[]数组）中的数据如下：
此时，由于被装饰的输入Stream（FileInputStream）中的字节被全部读取完毕，fill()函数中getInIfOpen().read(buffer, pos, buffer.length - pos)这行代码的返回值为0，无法更新count变量，结束fill()函数的调用
②、执行return -1，返回给BufferedInputStream.class::read()函数的调用方；
3.1.3、如果在多次执行BufferedInputStream.class::read()函数之后执行过mark()函数
如果在很多次调用read()函数之中调用了mark(8192)函数，如下（伪代码）：
InputStream is = new FileInputStream("D:\\nio-data.txt");
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(is);
int bytesRead;
while ((bytesRead = bis.read()) != -1) {
//处理读取到的字节bytesRead
}
bis.mark(8192);//设置marklimit=8192，markpos=pos=0
那么，BufferedInputStream对象中的缓冲区（byte[]数组）的长度为8192（缓存8KB字节），上述代码的执行过程如下（假设被装饰的输入Stream（FileInputStream）中有10000个字节）：
参考标题3.1，与标题3.1不同的是，最后执行bis.mark(8192);，设置marklimit=8192，markpos=pos=0。
3.1.4、如果在多次执行BufferedInputStream.class::read()函数之中执行过mark()函数和reset()函数
如果在很多次调用read()函数之中调用了mark(8192)函数，然后又调用了reset()函数，如下（伪代码）：
InputStream is = new FileInputStream("D:\\nio-data.txt");//假设该被装饰的输入Stream（FileInputStream）中有20000个字节
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(is);
int bytesRead;
int i = 0;
while ((bytesRead = bis.read()) != -1) {
if(++i==4096){
bis.mark(8192);//设置marklimit=8192，markpos=pos=4096
}
//处理读取到的字节bytesRead
if(i==8196){
bis.reset();//当pos=8196时，执行reset()函数，设置pos=markpos=0
}
}
那么，BufferedInputStream对象中的缓冲区（byte[]数组）的长度为8192（缓存8KB字节），上述代码的执行过程如下（假设被装饰的输入Stream（FileInputStream）中有20000个字节）：
①、pos=count=0，缓冲区（byte[]数组）中还没有填充任何数据，执行fill()函数，然后将被装饰的输入Stream（FileInputStream）中的字节读取到缓冲区（byte[]数组）的[0,8192)索引位置（左闭右开，不包括byte[]数组的第8192个索引位置），并返回读取的字节数量。如下所示：
此时，被装饰的输入Stream（FileInputStream）中的字节和缓冲区（byte[]数组）中的字节，如下所示：
②、更新int count变量，fill()函数中getInIfOpen().read(buffer, pos, buffer.length - pos)这行代码的返回值为8192，count=8192+pos=8192；
③、执行getBufIfOpen()[pos++] & 0xff，从缓冲区（byte[]数组）中获取第pos（此时pos=0）个索引位置的字节，返回给BufferedInputStream.class::read()函数的调用方，并更新pos的值为pos+=1；
之后，while循环中每次调用BufferedInputStream.class::read()函数时，都不会再执行fill()函数了，并且当pos=4096时，执行了bis.mark(8192)，设置marklimit=8192，markpos=pos=4096。
直到pos=8192时，先执行伪代码中的BufferedInputStream.class::reset()函数，如下所示：
package java.io;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicReferenceFieldUpdater;
public
class BufferedInputStream extends FilterInputStream {
...省略部分代码...
//线程同步的函数：pos = markpos（或者叫对齐pos索引位置 到markpos索引位置）
public synchronized void reset() throws IOException {
getBufIfOpen(); //检测被装饰的输入Stream是否关闭
if (markpos < 0)
throw new IOException("Resetting to invalid mark");
pos = markpos;
}
...省略部分代码...
}
reset()函数会设置pos=markpos=4096，之后，伪代码的while循环中每次调用BufferedInputStream.class::read()函数时，会将缓冲区（byte[]数组）中第[4096,8192)索引区间的元素再返回一次，并更新pos的值为pos+=1。直到pos=8192时，执行BufferedInputStream.class::read()函数才会再次执行fill()函数，本次填充缓冲区（byte[]数组）的过程如下：
参考标题3.1.2中的第2个序号①和之后的内容；
3.1.5、BufferedInputStream使用时的注意事项
BufferedInputStream中的缓冲区（byte[]数组）如果太小的话（比如长度为12），在执行read()函数时，会被从被装饰的输入Stream（假设总共有26个字节）中读取的新字节覆盖掉，即使在读取过程中执行过mark()函数（比如，执行该函数时，pos=6，那么markpos=6），也只会把本次（第1次填充缓冲区）[markpos,buf.length)索引之间的（左闭右开，实际是[6,12)）字节复制到第2次填充的缓冲区（byte[]数组）的[0,6)（左闭右开）索引之间，等到第3次填充缓冲区时，第1次缓冲区中[6,12)索引之间的数据然后被复制到第2次缓冲区（byte[]数组）的[0,6)（左闭右开）索引之间的的数据，仍然会被第3次填充缓冲区时覆盖掉。因此，使用BufferedInputStream需要注意以下2点：
①、设置的缓冲区（byte[]数组）大小（默认为8192 ，8KB）尽量大于被装饰的输入Stream中的数据总量；
②、不建议在多线程中使用BufferedInputStream；
下面这个例子就恰当的使用BufferedInputStream的read()函数、mark()函数、reset()函数：
-
我的windows操作系统的D盘根目录下有nio-data.txt文件，该文件中总共有31个字节，如下所示：
-
当第一次读取完这个文件中的内容后，该文件中“&”这个字节之后的内容，需要重新读取一次，如下代码所示：
package com.chelong.StreamAndReader;
import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
public class BufferedInputStreamTest {
public static void main(String[] args) {
InputStream is = null;
BufferedInputStream bis = null;
try {
is = new FileInputStream("D:\\nio-data.txt");//被装饰的输入Stream，总共有31个字节（byte）数据
bis = new BufferedInputStream(is, 64);//缓冲区（byte[]数组）的长度为64
System.out.println("第一次读取被装饰的输入Stream中的所有数据：");
int bytesRead;
while ((bytesRead = bis.read()) != -1) {
if (bytesRead == '&') {
bis.mark(64);//当读取到“&”这个字节后，使用mark()函数做一个标记
}
System.out.print((char) bytesRead);
}
System.out.println();
System.out.println("重复读取一次标记位置之后的字节：");
bis.reset();//第一次读取完被装饰的输入Stream中的所有数据后，执行reset()函数
while ((bytesRead = bis.read()) != -1) {//从被标记的位置再读取一次
System.out.print((char) bytesRead);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
try {
if (is != null) is.close();
if (bis != null) bis.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
程序运行结果，如下所示：
3.2、BufferedInputStream的read(byte b[], int off, int len)函数和fill()函数
public
class BufferedInputStream extends FilterInputStream {
...省略部分代码...
// 默认缓冲区（byte[]数组）大小为8192 字节（8KB）
private static int DEFAULT_BUFFER_SIZE = 8192;
// 最大缓冲区（byte[]数组）大小为2147483639byte，大约2GB左右
private static int MAX_BUFFER_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
//缓冲区数组，用volatile修饰是为了通过AtomicReferenceFieldUpdater进行CAS更新时保证内存的可见性
protected volatile byte buf[];
//底层是通过反射找到目标字段的内存偏移量，然后利用Unsafe.class提供的CAS（Compare-And-Swap）操作来原子地更新某个类中指定变量的值
private static final
AtomicReferenceFieldUpdater bufUpdater =
AtomicReferenceFieldUpdater.newUpdater
(BufferedInputStream.class, byte[].class, "buf");
//缓冲区（byte[]数组）中有效字的节数数量
protected int count;
//准备从缓冲区中（byte[]数组）读取的字节索引位置，取值范围为0<=pos<=count
protected int pos;
//在缓冲区（byte[]数组）中标记的某个索引位置，-1<=markpos<=pos
//该变量只会在 fill()函数和mark()函数中赋值
protected int markpos = -1;
// 标记后最多可读取字节数量，该变量只会在 mark()函数中赋值
//每当pos-markpos>marklimit时，就会设置markpos=-1 来删除标记
protected int marklimit;
//如果被装饰的输入流不为空，则返回被装饰的输入Stream（该变量在FilterInputStream中定义）
private InputStream getInIfOpen() throws IOException {
InputStream input = in;
if (input == null)
throw new IOException("Stream closed");
return input;
}
//如果缓冲区（byte[]数组）不为空，则返回该缓冲区（byte[]数组），否则抛出异常
private byte[] getBufIfOpen() throws IOException {
byte[] buffer = buf;
if (buffer == null)
throw new IOException("Stream closed");
return buffer;
}
private void fill() throws IOException {
byte[] buffer = getBufIfOpen();//获取缓冲区（byte[]数组）
if (markpos < 0)//如果还没有调用过mark()函数，那么markpos=-1
pos = 0;//pos=0，可以从缓冲区（byte[]数组）的索引0的位置开始读字节了
else if (pos >= buffer.length)
if (markpos > 0) { //场景一：pos>=缓冲区（byte[]数组）的长度并且markpos >0
int sz = pos - markpos;
//只把缓冲区（byte[]数组）中[markpos,pos) 索引区间的元素复制到缓冲区（byte[]数组）[0,pos-markpos）索引区间
System.arraycopy(buffer, markpos, buffer, 0, sz);
pos = sz;//设置pos=pos-markpos
markpos = 0;//设置markpos=0
} else if (buffer.length >= marklimit) {//场景二：pos>=缓冲区（byte[]数组）的长度并且缓冲区（byte[]数组）的长度>= marklimit
markpos = -1; //设置markpos = -1
pos = 0; //设置pos = 0
} else if (buffer.length >= MAX_BUFFER_SIZE) {//场景三：pos>=缓冲区（byte[]数组）的长度并且缓冲区（byte[]数组）的长度 >= 2147483639
throw new OutOfMemoryError("Required array size too large");
} else {//场景四：pos>=缓冲区（byte[]数组）的长度并且不满足场景一、二、三时，将缓冲区（byte[]数组）扩容
//如果pos<2147483639/2，则新缓冲区（byte[]数组）的长度nsz=pos*2，否则新缓冲区（byte[]数组）的长度nsz=2147483639
int nsz = (pos <= MAX_BUFFER_SIZE - pos) ?
pos * 2 : MAX_BUFFER_SIZE;
if (nsz > marklimit)
nsz = marklimit;//当新缓冲区（byte[]数组）的长度nsz>marklimit，新缓冲区（byte[]数组）的长度nsz=marklimit
byte nbuf[] = new byte[nsz];//新建一个新缓冲区（byte[]数组）
System.arraycopy(buffer, 0, nbuf, 0, pos);//将老缓冲区（byte[]数组）中[0,pos)索引区间的元素复制到新缓冲区（byte[]数组）[0,pos)索引区间
if (!bufUpdater.compareAndSet(this, buffer, nbuf)) {//通过CAS（Compare-And-Swap）操作来原子地更新buf变量
// Can't replace buf if there was an async close.
// Note: This would need to be changed if fill()
// is ever made accessible to multiple threads.
// But for now, the only way CAS can fail is via close.
// assert buf == null;
throw new IOException("Stream closed");
}
buffer = nbuf;//新缓冲区（byte[]数组）创建完毕
}
count = pos;
//将被装饰的输入Stream中的字节读取到缓冲区（byte[]数组）的[pos,buffer.length - pos)索引位置，并返回读取的字节数量
int n = getInIfOpen().read(buffer, pos, buffer.length - pos);
if (n > 0)
count = n + pos;//count=从被装饰的输入Stream中读取的字节数量+pos
}
//从缓冲区（byte[]数组）或被装饰的输入Stream中读取len个字节到指定的byte[]数组b中，这len个字节被放到byte[]数组b的[off,off+len)索引位置。
//该函数只被read()函数调用
private int read1(byte[] b, int off, int len) throws IOException {
//只在fill()函数中修改count变量的值，count变量的值只有以下2种可能
//①、count==pos；②、count=从被装饰的输入Stream中读取的字节数量+pos
//因此avail表示缓冲区（byte[]数组）中[pos,pos+count)索引位置的字节数量
int avail = count - pos;
if (avail <= 0) {//缓冲区（byte[]数组）中[pos,pos+count)索引位置的字节数量<=0（其实不可能<0，只可能=0）
//要读取的len个字节>=缓冲区（byte[]数组）的长度，同时markpos = -1
if (len >= getBufIfOpen().length && markpos < 0) {
return getInIfOpen().read(b, off, len);//从被装饰的输入Stream中读取len个字节到指定的byte[]数组b中，这len个字节被放到byte[]数组b的[off,off+len)索引位置。
}
fill();//调用fill()函数
avail = count - pos;//重新计算avail
if (avail <= 0) return -1;//如果avail仍然=0，返回-1
}
int cnt = (avail < len) ? avail : len;//此时avail>0，取avail和len中较小的值作为本次从缓冲区（byte[]数组）中读取的字节数量
System.arraycopy(getBufIfOpen(), pos, b, off, cnt);//从缓冲区（byte[]数组）的pos索引开始，读取avail或len（2者取其小）个字节到指定的byte[]数组b的[off,off+cnt)索引位置（cnt就是avail或len中2者取其小的值）
pos += cnt;//pos向前移动avail或len（2者取其小）个索引位置
return cnt;//返回avail或len（2者取其小）
}
//线程同步的函数：从缓冲区（byte[]数组）中读取len个字节到指定的byte[]数组b中，这len个字节被放到byte[]数组b的[off,off+len)索引位置。
public synchronized int read(byte b[], int off, int len)
throws IOException
{
getBufIfOpen(); //检测被装饰的输入Stream是否关闭
if ((off | len | (off + len) | (b.length - (off + len))) < 0) {//相当于off + len > b.length（源码中这样写代码的好处我没看出来）
throw new IndexOutOfBoundsException();
} else if (len == 0) {
return 0;//要从缓冲区（byte[]数组）中读取的len个字节==0时，返回0
}
int n = 0;//累计从缓冲区（byte[]数组）或被装饰的输入Stream中读取的字节数量
for (;;) {//循环调用read1()函数完成从缓冲区（byte[]数组）或被装饰的输入Stream中读取len个字节到指定的byte[]数组b中，这len个字节被放到byte[]数组b的[off,off+len)索引位置。
int nread = read1(b, off + n, len - n);//nread用来统计每次从read1()函数中读取一定的字节数量，并放到byte[]数组b的[off,off+len)索引位置。
if (nread <= 0)//当read1()函数返回0或者-1时，表示缓冲区（byte[]数组）中和被装饰的输入Stream中已经没有可以读取的字节了
return (n == 0) ? nread : n;//返回累计从缓冲区（byte[]数组）或被装饰的输入Stream中读取的字节数量或者-1
n += nread;//累计从缓冲区（byte[]数组）或被装饰的输入Stream中读取的字节数量
if (n >= len)//累计从缓冲区（byte[]数组）或被装饰的输入Stream中读取的字节数量总和>=len时（其实不可能>len，只可能=len）
return n;//返回n
// 被装饰的输入Stream中已经没有字节可以用了，返回累计从缓冲区（byte[]数组）或被装饰的输入Stream中读取的字节数量总和
InputStream input = in;
if (input != null && input.available() <= 0)
return n;
}
}
...省略部分代码...
}
如果使用者用的是默认的构造函数创建了BufferedInputStream的对象，如下所示（伪代码）：
InputStream is = new FileInputStream("D:\\nio-data.txt");
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(is);
那么，BufferedInputStream对象中的缓冲区（byte[]数组）的长度为8192（缓存8KB字节），接下来使用BufferedInputStream对象读取字节数据到使用者创建的byte[]数组中的过程，分为以下3种情景：
- 情景一，使用者创建的byte[]数组的长度>=缓冲区（byte[]数组）的长度，比如，此处使用者创建的byte[]数组的长度为8192，如下所示（伪代码）：
byte[] buffer = new byte[8192];
bis.read(buffer,0,buffer.length);
整个执行过程如下（直接从被装饰的输入Stream中获取字节，不会使用缓冲区）：
- 情景二，使用者创建的byte[]数组的长度<缓冲区（byte[]数组）的长度，比如，此处使用者创建的byte[]数组的长度为1024，如下所示（伪代码）：
byte[] buffer = new byte[1024];
bis.read(buffer,0,buffer.length);
过程如下（假设被装饰的输入Stream（FileInputStream）中有10000个字节）：
①、先执行到下图中的紫色部分，如下所示：
②、pos=count=0，缓冲区（byte[]数组）中还没有填充任何数据，执行fill()函数，然后将被装饰的输入Stream（FileInputStream）中的字节读取到缓冲区（byte[]数组）的[0,8192)索引位置（左闭右开，不包括byte[]数组的第8192个索引位置），并返回读取的字节数量。如下所示：
此时，被装饰的输入Stream（FileInputStream）中的字节和缓冲区（byte[]数组）中的字节，如下所示：
③、更新int count变量，fill()函数中getInIfOpen().read(buffer, pos, buffer.length - pos)这行代码的返回值为8192，count=8192+pos=8192；
④、从缓冲区（byte[]数组）的pos索引（此时，pos=0）开始，读取1024个字节到使用者创建的byte[]数组的[0,1024)索引位置（左闭右开，不包括第1024个索引位置），并更新pos=1024，read1()函数返回1024，如下所示：
⑤、再执行下图中的紫色部分之后的流程，如下所示：
- 情景三，使用者创建的byte[]数组的长度<缓冲区（byte[]数组）的长度，比如，此处使用者创建的byte[]数组的长度为1024，但是使用者是在while循环中使用read(byte b[], int off, int len)函数，直到read(byte b[], int off, int len)函数返回-1，如下所示（伪代码）：
byte[] buffer = new byte[1024];
int bytesRead;
while ((bytesRead = bis.read(buffer,0,buffer.length)) != -1) {
for (int i = 0; i < bytesRead; i++) {
//处理读取到的字节buffer[i]
}
}
过程如下（假设被装饰的输入Stream（FileInputStream）中有10000个字节）：
①、第1次while循环，先执行到下图中的紫色部分，如下所示：
此时，pos=count=0，缓冲区（byte[]数组）中还没有填充任何数据，执行fill()函数，然后将被装饰的输入Stream（FileInputStream）中的字节读取到缓冲区（byte[]数组）的[0,8192)索引位置（左闭右开，不包括byte[]数组的第8192个索引位置），并返回读取的字节数量。如下所示：
此时，被装饰的输入Stream（FileInputStream）中的字节和缓冲区（byte[]数组）中的字节，如下所示：
接着更新int count变量，fill()函数中getInIfOpen().read(buffer, pos, buffer.length - pos)这行代码的返回值为8192，count=8192+pos=8192；
然后，从缓冲区（byte[]数组）的pos索引（此时，pos=0）开始，读取1024个字节到使用者创建的byte[]数组的[0,1024)索引位置（左闭右开，不包括第1024个索引位置），并更新pos=1024，read1()函数返回1024，如下所示：
最后，再执行下图中的紫色部分之后的流程，如下所示：
②、第2次while循环，先执行到下图中的黄色部分，如下所示：
此时，pos=1024，count=8192，从缓冲区（byte[]数组）中读取1024个字节之后，此时，被装饰的输入Stream（FileInputStream）中的字节、缓冲区（byte[]数组）中的字节、和使用者创建的byte[]数组中的数据，如下所示：
然后更新pos=2048，read1()函数返回1024，最后，再执行下图中的黄色部分之后的流程，如下所示：
③、第3次while循环，先执行到下图中的黄色部分，如下所示：
此时，pos=2048，count=8192，从缓冲区（byte[]数组）中读取1024个字节之后，此时，被装饰的输入Stream（FileInputStream）中的字节、缓冲区（byte[]数组）中的字节、和使用者创建的byte[]数组中的数据，如下所示：
然后更新pos=3072，read1()函数返回1024，最后，再执行下图中的黄色部分之后的流程，如下所示：
④、第4次while循环，基本流程与②、③相同，不同处如下所示（pos=40969和使用者创建的byte[]数组中的数据）：
⑤、第5次while循环，基本流程与②、③、④相同，不同处如下所示（pos=5120和使用者创建的byte[]数组中的数据）：
⑥、第6次while循环，基本流程与②、③、④、⑤相同，不同处如下所示（pos=6144和使用者创建的byte[]数组中的数据）：
⑦、第7次while循环，基本流程与②、③、④、⑤、⑥相同，不同处如下所示（pos=7168和使用者创建的byte[]数组中的数据）：
⑧、第8次while循环，基本流程与②、③、④、⑤、⑥、⑦相同，不同处如下所示（pos=8192和使用者创建的byte[]数组中的数据）：
⑨、第9次while循环，先执行到下图中的紫色部分，如下所示：
此时，先在fill()函数中更新pos=0，缓冲区（byte[]数组）中是上一次执行fill()函数填充的从被装饰的输入Stream（FileInputStream）读取的第18192个字节，本次，需要将被装饰的输入Stream（FileInputStream）中的第819310000个字节读取到缓冲区（byte[]数组）的[0,1808)索引位置（左闭右开，不包括byte[]数组的第1808个索引位置），并返回读取的字节数量。如下所示
此时，被装饰的输入Stream（FileInputStream）中的字节被全部读取完毕，被装饰的输入Stream（FileInputStream）为空。
然后，更新int count变量，fill()函数中getInIfOpen().read(buffer, pos, buffer.length - pos)这行代码的返回值为1808，count=1808+pos=1808；
然后，从缓冲区（byte[]数组）的pos索引（此时，pos=0）开始，读取1024个字节到使用者创建的byte[]数组的[0,1024)索引位置（左闭右开，不包括第1024个索引位置），并更新pos=1024，read1()函数返回1024，如下所示：
最后，再执行下图中的紫色部分之后的流程，如下所示：
⑩、第10次while循环，先执行到下图中的黄色部分，如下所示：
此时，pos=1024，count=1808，从缓冲区（byte[]数组）中读取784个字节之后，此时，被装饰的输入Stream（FileInputStream）中的字节、缓冲区（byte[]数组）中的字节、和使用者创建的byte[]数组中的数据，如下所示：
然后更新pos=1808，read1()函数返回784，最后，再执行下图中的黄色部分之后的流程，如下所示：
⑪、第11次while循环，流程如下所示（最终bis.read(buffer,0,buffer.length)由于的返回值为-1，所以结束了循环）：
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