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java 管道介绍
在java中，PipedOutputStream和PipedInputStream分别是管道输出流和管道输入流。
它们的作用是让多线程可以通过管道进行线程间的通讯。在使用管道通信时，必须将PipedOutputStream和PipedInputStream配套使用。
使用管道通信时，大致的流程是：我们在线程A中向PipedOutputStream中写入数据，这些数据会自动的发送到与PipedOutputStream对应的PipedInputStream中，进而存储在PipedInputStream的缓冲中；此时，线程B通过读取PipedInputStream中的数据。就可以实现，线程A和线程B的通信。
PipedOutputStream和PipedInputStream源码分析
下面介绍PipedOutputStream和PipedInputStream的源码。在阅读它们的源码之前，建议先看看源码后面的示例。待理解管道的作用和用法之后，再看源码，可能更容易理解。
1. PipedOutputStream 源码分析(基于jdk1.7.40)
package java.io;
import java.io.*;
public class PipedOutputStream extends OutputStream {
// 与PipedOutputStream通信的PipedInputStream对象
private PipedInputStream sink;
// 构造函数，指定配对的PipedInputStream
public PipedOutputStream(PipedInputStream snk) throws IOException {
connect(snk);
}
// 构造函数
public PipedOutputStream() {
}
// 将“管道输出流” 和 “管道输入流”连接。
public synchronized void connect(PipedInputStream snk) throws IOException {
if (snk == null) {
throw new NullPointerException();
} else if (sink != null || snk.connected) {
throw new IOException("Already connected");
}
// 设置“管道输入流”
sink = snk;
// 初始化“管道输入流”的读写位置
// int是PipedInputStream中定义的，代表“管道输入流”的读写位置
snk.in = -1;
// 初始化“管道输出流”的读写位置。
// out是PipedInputStream中定义的，代表“管道输出流”的读写位置
snk.out = 0;
// 设置“管道输入流”和“管道输出流”为已连接状态
// connected是PipedInputStream中定义的，用于表示“管道输入流与管道输出流”是否已经连接
snk.connected = true;
}
// 将int类型b写入“管道输出流”中。
// 将b写入“管道输出流”之后，它会将b传输给“管道输入流”
public void write(int b) throws IOException {
if (sink == null) {
throw new IOException("Pipe not connected");
}
sink.receive(b);
}
// 将字节数组b写入“管道输出流”中。
// 将数组b写入“管道输出流”之后，它会将其传输给“管道输入流”
public void write(byte b[], int off, int len) throws IOException {
if (sink == null) {
throw new IOException("Pipe not connected");
} else if (b == null) {
throw new NullPointerException();
} else if ((off < 0) || (off > b.length) || (len < 0) ||
((off + len) > b.length) || ((off + len) < 0)) {
throw new IndexOutOfBoundsException();
} else if (len == 0) {
return;
}
// “管道输入流”接收数据
sink.receive(b, off, len);
}
// 清空“管道输出流”。
// 这里会调用“管道输入流”的notifyAll()；
// 目的是让“管道输入流”放弃对当前资源的占有，让其它的等待线程(等待读取管道输出流的线程)读取“管道输出流”的值。
public synchronized void flush() throws IOException {
if (sink != null) {
synchronized (sink) {
sink.notifyAll();
}
}
}
// 关闭“管道输出流”。
// 关闭之后，会调用receivedLast()通知“管道输入流”它已经关闭。
public void close() throws IOException {
if (sink != null) {
sink.receivedLast();
}
}
}
</div>
2. PipedInputStream 源码分析(基于jdk1.7.40)
package java.io;
public class PipedInputStream extends InputStream {
// “管道输出流”是否关闭的标记
boolean closedByWriter = false;
// “管道输入流”是否关闭的标记
volatile boolean closedByReader = false;
// “管道输入流”与“管道输出流”是否连接的标记
// 它在PipedOutputStream的connect()连接函数中被设置为true
boolean connected = false;
Thread readSide; // 读取“管道”数据的线程
Thread writeSide; // 向“管道”写入数据的线程
// “管道”的默认大小
private static final int DEFAULT_PIPE_SIZE = 1024;
protected static final int PIPE_SIZE = DEFAULT_PIPE_SIZE;
// 缓冲区
protected byte buffer[];
//下一个写入字节的位置。in==out代表满，说明“写入的数据”全部被读取了。
protected int in = -1;
//下一个读取字节的位置。in==out代表满，说明“写入的数据”全部被读取了。
protected int out = 0;
// 构造函数：指定与“管道输入流”关联的“管道输出流”
public PipedInputStream(PipedOutputStream src) throws IOException {
this(src, DEFAULT_PIPE_SIZE);
}
// 构造函数：指定与“管道输入流”关联的“管道输出流”，以及“缓冲区大小”
public PipedInputStream(PipedOutputStream src, int pipeSize)
throws IOException {
initPipe(pipeSize);
connect(src);
}
// 构造函数：默认缓冲区大小是1024字节
public PipedInputStream() {
initPipe(DEFAULT_PIPE_SIZE);
}
// 构造函数：指定缓冲区大小是pipeSize
public PipedInputStream(int pipeSize) {
initPipe(pipeSize);
}
// 初始化“管道”：新建缓冲区大小
private void initPipe(int pipeSize) {
if (pipeSize <= 0) {
throw new IllegalArgumentException("Pipe Size <= 0");
}
buffer = new byte[pipeSize];
}
// 将“管道输入流”和“管道输出流”绑定。
// 实际上，这里调用的是PipedOutputStream的connect()函数
public void connect(PipedOutputStream src) throws IOException {
src.connect(this);
}
// 接收int类型的数据b。
// 它只会在PipedOutputStream的write(int b)中会被调用
protected synchronized void receive(int b) throws IOException {
// 检查管道状态
checkStateForReceive();
// 获取“写入管道”的线程
writeSide = Thread.currentThread();
// 若“写入管道”的数据正好全部被读取完，则等待。
if (in == out)
awaitSpace();
if (in < 0) {
in = 0;
out = 0;
}
// 将b保存到缓冲区
buffer[in++] = (byte)(b & 0xFF);
if (in >= buffer.length) {
in = 0;
}
}
// 接收字节数组b。
synchronized void receive(byte b[], int off, int len) throws IOException {
// 检查管道状态
checkStateForReceive();
// 获取“写入管道”的线程
writeSide = Thread.currentThread();
int bytesToTransfer = len;
while (bytesToTransfer > 0) {
// 若“写入管道”的数据正好全部被读取完，则等待。
if (in == out)
awaitSpace();
int nextTransferAmount = 0;
// 如果“管道中被读取的数据，少于写入管道的数据”；
// 则设置nextTransferAmount=“buffer.length - in”
if (out < in) {
nextTransferAmount = buffer.length - in;
} else if (in < out) { // 如果“管道中被读取的数据，大于/等于写入管道的数据”，则执行后面的操作
// 若in==-1(即管道的写入数据等于被读取数据)，此时nextTransferAmount = buffer.length - in;
// 否则，nextTransferAmount = out - in;
if (in == -1) {
in = out = 0;
nextTransferAmount = buffer.length - in;
} else {
nextTransferAmount = out - in;
}
}
if (nextTransferAmount > bytesToTransfer)
nextTransferAmount = bytesToTransfer;
// assert断言的作用是，若nextTransferAmount <= 0，则终止程序。
assert(nextTransferAmount > 0);
// 将数据写入到缓冲中
System.arraycopy(b, off, buffer, in, nextTransferAmount);
bytesToTransfer -= nextTransferAmount;
off += nextTransferAmount;
in += nextTransferAmount;
if (in >= buffer.length) {
in = 0;
}
}
}
// 检查管道状态
private void checkStateForReceive() throws IOException {
if (!connected) {
throw new IOException("Pipe not connected");
} else if (closedByWriter || closedByReader) {
throw new IOException("Pipe closed");
} else if (readSide !=