面向对象的编程-Application 24

Previously on OOP:

To handle run time Exception, it is possible to solve the Exception through try-catch blocks, or to propagate it along the hierarchy of invocation. The parent class of all run time Exception is called Exception. We can define a new kind of Exception, which is a subclass of Exception.

在学习C语言编程和本课程的理论部分的时候，输入和输出又能分成两种类型，一种是在standard input / output上，另外一种是在file中。在都灵理工开设的《操作系统》课程中，本黄鸭曾经学习到standard input / output在Linux系统中也是一种file，而且file reference是固定的。

不管怎么样，输入输出都和文件脱不了关系。下面是an example of input file，被放在FirstExample directory中。

接下来，我们会分别使用block-based和byte-based两种方法来读取input.txt文件，再把文件的内容写入到output.txt文件中。output.txt文件是一个放在FirstExample directory中的新建文件，里面没有内容。

此外，我们还要分别统计两种方法的运行时间，以此来比较两种方法的优劣。

先分析一下结论：

Byte-based approach花费的时间比block-based approach长很多。所以对于（比较短的）file来说，使用byte-based approach读写更加高效。

再看一下代码：

main函数的声明中有“throws IOException”，这是什么鬼？正因为main函数是程序执行起来第一个被调用的函数，所以位于hierarchy of invocation的顶端，凡是Exception propagates到main函数还找不到handler的，那么只好认为没有handler。所以说，理论上main函数是没有办法propagate Exception出去的。

Block-based和byte-based的读写文件的方法分别是用copyFileBlock()和copyFileByte()函数来实现的。main函数的主要任务是统计时间。

在C语言编程中，文件操作分为下面的五个步骤。一般地，只有第四个步骤是可以省略的，其他步骤缺一不可。

（1）创建pointer to file，并且尝试打开文件

（2）判定文件是不是被成功打开了，即pointer to file不是空

（3）使用各种各样的函数，比如fcanf，来读取文件内容

（4）把程序的输出写到文件中

（5）关闭文件。之所以必须关闭文件是因为I/O线程在操作系统中可能被delay；对于开发者来说内容已经写入文件了，但是写入线程可能还在排队。为了保证buffer的内容全部写入secondary memory，避免output file内容的丢失，强烈建议一定要在程序最后关闭文件。

在Java编程中，也基本上遵循上述的五个步骤，但也不是完全相同。比如，在第一步中，我们要选择用合适的I/O class来打开文件。这种选择是基于读写文件的类型的，也就是说，the first point is to understand what kind of file we are copying。如果是characters类型的file，那么使用reader / writter；如果是bytes类型的file，那么使用InputStream/ OutputStream比较多；而txt file, encoding in unknown, etc类型的文件也有适合他们的I/O class。

在第二步中，可以用if条件句来判定文件指针非空，即文件已经被成功地打开了；也可以看一看有没有IOException。

在copyFileByte()函数中，我们想要采用的办法是read one byte at a time, and write one byte at a time。下面是代码：

读取文件使用的类是FileInputStream，写入文件使用的类是FileOutputStream，file的object references分别是fis and fos。当read()函数读到的byte不是“-1”时，用write()函数把这个byte写到输出文件里面。如果函数读到的byte是“-1”，说明文件到这里就结束了，那么读写文件的循环也应该结束。

*InputStream类中的read方法：

在copyFileBlock()函数中，我们想要采用的办法是read one block at a time, and write one block at a time。下面是代码：

读取和写入文件类不变，仍然是FileInputStream和FileOutputStream。接下来创建一个叫做buffer的数组，里面存放的数据类型是“byte”，大小是4096个。buffer数组的大小，就是block的大小。copyFileBlock()执行所需要的时间和block的大小有千丝万缕的关系，那么，block的大小应该定多少能使得copyFileBlock()的执行时间最短呢？这是一个复杂的mathematics + optimization的问题。现在，为了让copyFileBlock()和copyFileByte()有所区别，我们最好不要把block的大小设得接近于1。

本方案中采用的循环不是当循环，而是直到循环。两者的区别在于循环体的最少执行次数，前者是次，后者是1次。在前段代码中，当读取到的byte的值是“-1”的时候，文件结束，退出循环结构。在本段代码中，也是读到文件的结束，才退出循环结构。所以，循环的种类不影响读取数据的功能。

还需要注意的一点是，在write()函数中，最后一个参数是buffer数组中有效元素的个数，这个数不一定全部都是4096。当读取到文件的最后一段，可能只有前面96个元素是有数据的，后面4000个元素都没有数据。在这种情况下，read()函数的返回值，即读到的buffer数组中的有效字节总数，就非常有用了。这个返回值是必须要在write()函数中用到的。

在copyFileBlock()或者copyFileByte()执行结束以后，output.txt会和input.txt的内容完全相同。

欢迎使用本黄鸭编写的小程序~

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