I/O 流概述
本章介绍基本的 I/O 概念和文件操作。
仓颉编程语言将与应用程序外部载体交互的操作称为 I/O 操作。I 对应输入(Input),O 对应输出(Output)。
仓颉编程语言所有的 I/O 机制都是基于数据流进行输入输出,这些数据流表示了字节数据的序列。数据流是一串连续的数据集合,它就像承载数据的管道,在管道的一端输入数据,在管道的另一端就可以输出数据。
仓颉编程语言将输入输出抽象为流(Stream)。
- 将数据从外存中读取到内存中的称为输入流(InputStream),输入端可以一段一段地向管道中写入数据,这些数据段会按先后顺序形成一个长的数据流。
- 将数据从内存写入外存中的称为输出流(OutputStream),输出端也可以一段一段地从管道中读出数据,每次可以读取其中的任意长度的数据(不需要跟输入端匹配),但只能读取先输入的数据,再读取后输入的数据。
有了这一层抽象,仓颉编程语言就可以使用统一的接口来实现与外部数据的交互。
仓颉编程语言将标准输入输出、文件操作、网络数据流、字符串流、加密流、压缩流等等形式的操作,统一用 Stream 描述。
Stream 主要面向处理原始二进制数据,Stream 中最小的数据单元是 Byte
。
仓颉编程语言将 Stream 定义成了 interface
,它让不同的 Stream 可以用装饰器模式进行组合,极大地提升了可扩展性。
输入流
程序从输入流读取数据源(数据源包括外界的键盘、文件、网络等),即输入流是将数据源读入到程序的通信通道。
仓颉编程语言用 InputStream
接口类型来表示输入流,它提供了 read
函数,这个函数会将可读的数据写入到 buffer
中,返回值表示了该次读取的字节总数。
InputStream 接口定义:
interface InputStream {
func read(buffer: Array<Byte>): Int64
}
当拥有一个输入流的时候,就可以像下面的代码那样去读取字节数据,读取的数据会被写到 read
的入参数组中。
输入流读取示例:
import std.io.InputStream
main() {
let input: InputStream = ...
let buf = Array<Byte>(256, repeat: 0)
while (input.read(buf) > 0) {
println(buf)
}
}
输出流
程序向输出流写入数据。输出流是将程序中的数据输出到外界(显示器、打印机、文件、网络等)的通信通道。
仓颉编程语言用 OutputStream
接口类型来表示输出流,它提供了 write
函数,这个函数会将 buffer
中的数据写入到绑定的流中。
特别的,有一些输出流的 write
不会立即写到外存中,而是有一定的缓冲策略,只有当符合条件或主动调用 flush
时才会真实写入,目的是提高性能。
为了统一处理这些 flush
操作,在 OutputStream
中有一个 flush
的默认实现,它有助于抹平 API 调用的差异性。
OutputStream 接口定义:
interface OutputStream {
func write(buffer: Array<Byte>): Unit
func flush(): Unit {
// 空实现
}
}
当拥有一个输出流时,可以写入字节数据。
输出流写入示例:
import std.io.OutputStream
main() {
let output: OutputStream = ...
let buf = Array<Byte>(256, repeat: 111)
output.write(buf)
output.flush()
}
数据流分类
按照数据流职责上的差异,可以将 Stream 简单分成两类:
- 节点流:直接提供数据源,节点流的构造方式通常是依赖某种直接的外部资源(即文件、网络等)。
- 处理流:只能代理其它数据流进行处理,处理流的构造方式通常是依赖其它的流。