JavaIO怎么调用WindowsAPI的——从Native层剖析JavaIO文件读写

上一篇文章中列举了JavaIO中FileDescriptor和File类提供的一些文件操作,这些操作还只是对文件系统中的文件进行创建或删除操作。鉴于大一玩过Window编程(对Linux API不是很熟悉),所以这篇文章会从Windows C API去分析一下Java提供给我们的几个文件读写类。

建议结合着源代码看这篇文章(这篇文章就是记录我看源代码的过程,这里的java版本是1.8.0_131)

RandomAccessFile

这个类就是完全模仿C语言的文件读写操作,允许随机读取,想读文件的哪个部分就可以把文件流指针指到哪儿。下面会列一张表将这个类中的常用方法和标准C语言API进行对比,然后再看一下Java在Native层是怎么实现这个类的:

Java C
public int read(byte b[], int off, int len)
public int read(byte b[])
public final void readFully(byte b[])
public final void readFully(byte b[], int off, int len)
size_t fread( void *buffer, size_t size, size_t count, FILE *stream );
public int read() int fgetc( FILE *stream );
int getc( FILE *stream );
public void write(byte b[])
public void write(byte b[], int off, int len)
size_t fwrite( const void *buffer, size_t size, size_t count, FILE *stream );
public void write(int b) int fputc( int ch, FILE *stream );
int putc( int ch, FILE *stream );
public void seek(long pos)
public int skipBytes(int n)
int fseek( FILE *stream, long offset, int origin );
int fsetpos( FILE *stream, const fpos_t *pos );
void rewind(FILE *stream);
public native long getFilePointer() long ftell( FILE *stream );
int fgetpos( FILE *stream, fpos_t *pos );

RandomAccessFile还同时实现了DataOutput, DataInput两个接口,所以同时拥有了DataInputStreamDataOutputStream两个类的基本方法。

RandomAccessFile

open

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// 首先从构造方法开始看
public RandomAccessFile(String name, String mode)
throws FileNotFoundException
{
this(name != null ? new File(name) : null, mode);
}
// mode参数指定文件的打开模式
public RandomAccessFile(File file, String mode)
throws FileNotFoundException
{
String name = (file != null ? file.getPath() : null);
int imode = -1;
// r 表示“只读”,调用写操作将会抛出IO异常
if (mode.equals("r"))
imode = O_RDONLY;
// rw 表示“可读可写”,如果文件不存在就会创建它
else if (mode.startsWith("rw")) {
imode = O_RDWR;
rw = true;
if (mode.length() > 2) {
// rws 表示每一次写入操作文件内容(content)或元数据(metadata),
// 底层存储设备也会同步写入
if (mode.equals("rws"))
imode |= O_SYNC;
// rws 表示每一次写入操作文件内容(content)
// 底层存储设备也会同步写入
else if (mode.equals("rwd"))
imode |= O_DSYNC;
else
imode = -1;
// “rwd”模式可用于减少执行的I / O操作的数量。
// 使用“rwd”更新时只要写入文件内容;
// 使用“rws”更新时要写入文件内容以及文件元数据(文件大小,文件名等信息),
// 而文件元数据的更新,通常需要至少一个底层IO操作
}
}
if (imode < 0)
throw new IllegalArgumentException("Illegal mode \"" + mode
+ "\" must be one of "
+ "\"r\", \"rw\", \"rws\","
+ " or \"rwd\"");
SecurityManager security = System.getSecurityManager();
if (security != null) {
security.checkRead(name);
if (rw) {
security.checkWrite(name);
}
}
if (name == null) {
throw new NullPointerException();
}
if (file.isInvalid()) {
throw new FileNotFoundException("Invalid file path");
}
fd = new FileDescriptor();
fd.attach(this);
path = name;
// 最终辗转调用native方法
open(name, imode);
}
private void open(String name, int mode)
throws FileNotFoundException {
open0(name, mode);
}
// 最终的native方法
private native void open0(String name, int mode)
throws FileNotFoundException;

下面看一下native层是怎么打开文件的:

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// RandomAccessFile.c文件
JNIEXPORT void JNICALL
Java_java_io_RandomAccessFile_open(JNIEnv *env,
jobject this, jstring path, jint mode)
{
int flags = 0;
// 构造标志位
if (mode & java_io_RandomAccessFile_O_RDONLY)
flags = O_RDONLY;
else if (mode & java_io_RandomAccessFile_O_RDWR) {
flags = O_RDWR | O_CREAT;
if (mode & java_io_RandomAccessFile_O_SYNC)
flags |= O_SYNC;
else if (mode & java_io_RandomAccessFile_O_DSYNC)
flags |= O_DSYNC;
}
// fileOpen
fileOpen(env, this, path, raf_fd, flags);
}


/////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// io_util_md.c文件
// 这里看的windows上的实现
void
fileOpen(JNIEnv *env, jobject this, jstring path, jfieldID fid, int flags)
{
FD h = winFileHandleOpen(env, path, flags);
if (h >= 0) {
SET_FD(this, h, fid);
}
}

FD
winFileHandleOpen(JNIEnv *env, jstring path, int flags)
{
// 将标志位解析成Windows API中规定的标志位
const DWORD access =
(flags & O_WRONLY) ? GENERIC_WRITE :
(flags & O_RDWR) ? (GENERIC_READ | GENERIC_WRITE) :
GENERIC_READ;
const DWORD sharing =
FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE;
const DWORD disposition =
/* Note: O_TRUNC overrides O_CREAT */
(flags & O_TRUNC) ? CREATE_ALWAYS :
(flags & O_CREAT) ? OPEN_ALWAYS :
OPEN_EXISTING;
const DWORD maybeWriteThrough =
(flags & (O_SYNC | O_DSYNC)) ?
FILE_FLAG_WRITE_THROUGH :
FILE_ATTRIBUTE_NORMAL;
const DWORD maybeDeleteOnClose =
(flags & O_TEMPORARY) ?
FILE_FLAG_DELETE_ON_CLOSE :
FILE_ATTRIBUTE_NORMAL;
const DWORD flagsAndAttributes = maybeWriteThrough | maybeDeleteOnClose;

// 文件句柄
HANDLE h = NULL;

// 转成Windows路径
WCHAR *pathbuf = pathToNTPath(env, path, JNI_TRUE);
if (pathbuf == NULL) {
/* Exception already pending */
return -1;
}
// 调用windows API
h = CreateFileW(
pathbuf, /* Wide char path name */
access, /* Read and/or write permission */
sharing, /* File sharing flags */
NULL, /* Security attributes */
disposition, /* creation disposition */
flagsAndAttributes, /* flags and attributes */
NULL);
free(pathbuf);

if (h == INVALID_HANDLE_VALUE) {
throwFileNotFoundException(env, path);
return -1;
}
// 最后将文件句柄作为FileDescriptor返回
return (jlong) h;
}

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// io_util.md.h文件
#define FD jlong

#define SET_FD(this, fd, fid) \
if ((*env)->GetObjectField(env, (this), (fid)) != NULL) \
(*env)->SetLongField(env, (*env)->GetObjectField(env, (this), (fid)), IO_handle_fdID, (fd))

点击这里可以查看CreateFile的API文档:

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// 返回文件句柄
HANDLE WINAPI CreateFile(
// 创建(或打开)的文件名(或设备名)
_In_ LPCTSTR lpFileName,
// 访问属性,这个值通常是GENERIC_READ,GENERIC_WRITE,或者(GENERIC_READ | GENERIC_WRITE).
_In_ DWORD dwDesiredAccess,
// 文件共享模式: FILE_SHARE_READ,FILE_SHARE_READ,FILE_SHARE_WRITE
_In_ DWORD dwShareMode,
// SECURITY_ATTRIBUTES结构体指针,该参数可以为NULL
_In_opt_ LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttributes,
// 文件创建的配置:
// CREATE_ALWAYS,总是创建新的文件
// CREATE_NEW,不存在就创建新文件
// OPEN_ALWAYS,总是打开文件
// OPEN_EXISTING,仅当文件存在时打开文件
// TRUNCATE_EXISTING,如果文件存在,删除原来的数据
_In_ DWORD dwCreationDisposition,
// 文件的属性标记:
// FILE_ATTRIBUTE_ARCHIVE,归档文件
// FILE_ATTRIBUTE_ENCRYPTED,加密文件
// FILE_ATTRIBUTE_HIDDEN,隐藏文件
// FILE_ATTRIBUTE_NORMAL,普通文件
// FILE_ATTRIBUTE_READONLY,只读文件
// FILE_ATTRIBUTE_TEMPORARY,临时文件
// ...
_In_ DWORD dwFlagsAndAttributes,
// 使用某个文件的属性作为模板
_In_opt_ HANDLE hTemplateFile
);

read

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// 所有的read方法最终都会辗转调用这两个方法
private native int read0() throws IOException; // 读取一个字节
private native int readBytes(byte b[], int off, int len) throws IOException; // 读取多个字节

Native层代码:

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// RandomAccessFile.c文件
JNIEXPORT jint JNICALL
Java_java_io_RandomAccessFile_read(JNIEnv *env, jobject this) {
return readSingle(env, this, raf_fd);
}

JNIEXPORT jint JNICALL
Java_java_io_RandomAccessFile_readBytes(JNIEnv *env,
jobject this, jbyteArray bytes, jint off, jint len) {
return readBytes(env, this, bytes, off, len, raf_fd);
}

////////////////////////////////////////////////////////////////////
// io_util.c文件
jint
readSingle(JNIEnv *env, jobject this, jfieldID fid) {
jint nread;
char ret;
FD fd = GET_FD(this, fid);
if (fd == -1) {
JNU_ThrowIOException(env, "Stream Closed");
return -1;
}
// 调用IO_Read
nread = IO_Read(fd, &ret, 1);
if (nread == 0) { /* EOF */
return -1;
} else if (nread == -1) { /* error */
JNU_ThrowIOExceptionWithLastError(env, "Read error");
}
return ret & 0xFF;
}

/* 缓存大小 */
// 估计这也是为什么BufferedInputStream缓存大小为8192的原因
#define BUF_SIZE 8192

/* 越界判断 */
static int
outOfBounds(JNIEnv *env, jint off, jint len, jbyteArray array) {
return ((off < 0) ||
(len < 0) ||
// We are very careful to avoid signed integer overflow,
// the result of which is undefined in C.
((*env)->GetArrayLength(env, array) - off < len));
}

jint
readBytes(JNIEnv *env, jobject this, jbyteArray bytes,
jint off, jint len, jfieldID fid)
{
jint nread;
// 在栈中申请的默认缓存空间
char stackBuf[BUF_SIZE];
char *buf = NULL;
FD fd;

if (IS_NULL(bytes)) {
JNU_ThrowNullPointerException(env, NULL);
return -1;
}

if (outOfBounds(env, off, len, bytes)) {
JNU_ThrowByName(env, "java/lang/IndexOutOfBoundsException", NULL);
return -1;
}

// 根据想要读取的字节数,申请对应大小的缓冲区
if (len == 0) {
return 0;
} else if (len > BUF_SIZE) {
// 申请缓冲区内存
buf = malloc(len);
if (buf == NULL) {
JNU_ThrowOutOfMemoryError(env, NULL);
return 0;
}
} else {
// 如果需要读取的字节数小于默认缓存大小
// 则使用栈缓存区
buf = stackBuf;
}

// 获取文件句柄
fd = GET_FD(this, fid);
if (fd == -1) {
JNU_ThrowIOException(env, "Stream Closed");
nread = -1;
} else {
// 也是调用IO_Read方法读取文件
nread = IO_Read(fd, buf, len);
if (nread > 0) {
(*env)->SetByteArrayRegion(env, bytes, off, nread, (jbyte *)buf);
} else if (nread == -1) {
JNU_ThrowIOExceptionWithLastError(env, "Read error");
} else { /* EOF */
nread = -1;
}
}

// 释放缓冲区内存
if (buf != stackBuf) {
free(buf);
}
return nread;
}

////////////////////////////////////////////////////////////////////
// io_util_md.h文件
#define IO_Read handleRead

////////////////////////////////////////////////////////////////////
// io_util_md.c文件
JNIEXPORT
jint
handleRead(FD fd, void *buf, jint len)
{
DWORD read = 0;
BOOL result = 0;
// Windows上FileDescriptor就是Handle文件句柄
HANDLE h = (HANDLE)fd;
if (h == INVALID_HANDLE_VALUE) {
return -1;
}
// 调用Windows API
result = ReadFile(h, /* File handle to read */
buf, /* address to put data */
len, /* number of bytes to read */
&read, /* number of bytes read */
NULL); /* no overlapped struct */
if (result == 0) {
int error = GetLastError();
if (error == ERROR_BROKEN_PIPE) {
return 0; /* EOF */
}
return -1;
}
return (jint)read;
}

点击这里查看ReadFile的API文档

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BOOL WINAPI ReadFile(
// 文件句柄
_In_ HANDLE hFile,
// 接收数据的字节缓冲区
_Out_ LPVOID lpBuffer,
// 读取数据的长度
_In_ DWORD nNumberOfBytesToRead,
// 接受数据读取的长度,当lpOverlapped参数不为NULL,该参数可以为NULL
_Out_opt_ LPDWORD lpNumberOfBytesRead,
// OVERLAPPED结构体指针,用于使用FILE_FLAG_OVERLAPPED标记打开的文件
_Inout_opt_ LPOVERLAPPED lpOverlapped
);

write

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// 所有的write方法最终都会调用这两个方法
private native void write0(int b) throws IOException; // 写入一个字节
private native void writeBytes(byte b[], int off, int len) throws IOException; // 写入多个字节

Native层源码:

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// RandomAccessFile.c文件
JNIEXPORT void JNICALL
Java_java_io_RandomAccessFile_write(JNIEnv *env, jobject this, jint byte) {
writeSingle(env, this, byte, JNI_FALSE, raf_fd);
}

JNIEXPORT void JNICALL
Java_java_io_RandomAccessFile_writeBytes(JNIEnv *env,
jobject this, jbyteArray bytes, jint off, jint len) {
writeBytes(env, this, bytes, off, len, JNI_FALSE, raf_fd);
}

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// io_util.c文件
void
writeSingle(JNIEnv *env, jobject this, jint byte, jboolean append, jfieldID fid) {
// Discard the 24 high-order bits of byte. See OutputStream#write(int)
// 在OutputStream.write(int)方法中已经通过位运算处理了int的高24位字节
// 所以这里可以直接强转
char c = (char) byte;
jint n;
// 获取文件句柄(Windows)
FD fd = GET_FD(this, fid);
if (fd == -1) {
JNU_ThrowIOException(env, "Stream Closed");
return;
}
if (append == JNI_TRUE) {
// 向后追加
n = IO_Append(fd, &c, 1);
} else {
// 覆盖写入
n = IO_Write(fd, &c, 1);
}
if (n == -1) {
JNU_ThrowIOExceptionWithLastError(env, "Write error");
}
}


void
writeBytes(JNIEnv *env, jobject this, jbyteArray bytes,
jint off, jint len, jboolean append, jfieldID fid)
{
jint n;
// 栈内存缓冲区
char stackBuf[BUF_SIZE];
char *buf = NULL;
FD fd;

if (IS_NULL(bytes)) {
JNU_ThrowNullPointerException(env, NULL);
return;
}

if (outOfBounds(env, off, len, bytes)) {
JNU_ThrowByName(env, "java/lang/IndexOutOfBoundsException", NULL);
return;
}

if (len == 0) {
return;
} else if (len > BUF_SIZE) {
buf = malloc(len);
if (buf == NULL) {
JNU_ThrowOutOfMemoryError(env, NULL);
return;
}
} else {
buf = stackBuf;
}

// 将Java层字节数组,转成Native层字节数组
// Java中数组是一个对象,对象头部有部分其他信息(比如数组的长度)
// 不像C语言的字节数组那么单纯
(*env)->GetByteArrayRegion(env, bytes, off, len, (jbyte *)buf);

if (!(*env)->ExceptionOccurred(env)) {
off = 0;
// 这里要循环,IO_Append,IO_Write底层调用的WriteFile API
// 不是让写多少就写多少
while (len > 0) {
fd = GET_FD(this, fid);
if (fd == -1) {
JNU_ThrowIOException(env, "Stream Closed");
break;
}
if (append == JNI_TRUE) {
// 向后追加
n = IO_Append(fd, buf+off, len);
} else {
// 覆盖写入
n = IO_Write(fd, buf+off, len);
}
if (n == -1) {
JNU_ThrowIOExceptionWithLastError(env, "Write error");
break;
}
// 已写入n个字节
off += n;
len -= n;
}
}
// 释放内存
if (buf != stackBuf) {
free(buf);
}
}

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// io_util_md.h
#define IO_Append handleAppend
#define IO_Write handleWrite

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// io_util_md.c
jint handleWrite(FD fd, const void *buf, jint len) {
return writeInternal(fd, buf, len, JNI_FALSE);
}

jint handleAppend(FD fd, const void *buf, jint len) {
return writeInternal(fd, buf, len, JNI_TRUE);
}

static jint writeInternal(FD fd, const void *buf, jint len, jboolean append)
{
BOOL result = 0;
DWORD written = 0;
HANDLE h = (HANDLE)fd;// Windows中文件句柄就是FileDescriptor
if (h != INVALID_HANDLE_VALUE) {
OVERLAPPED ov;
LPOVERLAPPED lpOv;
if (append == JNI_TRUE) {
// 构造OVERLAPPED结构体
ov.Offset = (DWORD)0xFFFFFFFF;
ov.OffsetHigh = (DWORD)0xFFFFFFFF;
ov.hEvent = NULL;
lpOv = &ov;
} else {
lpOv = NULL;
}
// 调用Windows API
result = WriteFile(h, /* File handle to write */
buf, /* pointers to the buffers */
len, /* number of bytes to write */
&written, /* receives number of bytes written */
lpOv); /* overlapped struct */
}
if ((h == INVALID_HANDLE_VALUE) || (result == 0)) {
return -1;
}
return (jint)written;
}

点击这里查看WriteFile的API文档

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BOOL WINAPI WriteFile(
// 文件句柄
_In_ HANDLE hFile,
// 要写入的字节数据
_In_ LPCVOID lpBuffer,
// 要写入多少数据
_In_ DWORD nNumberOfBytesToWrite,
// 实际写入了多少数据,作为返回值
_Out_opt_ LPDWORD lpNumberOfBytesWritten,
// OVERLAPPED结构体指针,对FILE_FLAG_OVERLAPPED方式打开的文件有效
_Inout_opt_ LPOVERLAPPED lpOverlapped
);

seek

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private native void seek0(long pos) throws IOException;

Native层源码:

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// RandomAccessFile.c文件
JNIEXPORT void JNICALL
Java_java_io_RandomAccessFile_seek0(JNIEnv *env,
jobject this, jlong pos) {

FD fd;

fd = GET_FD(this, raf_fd);
if (fd == -1) {
JNU_ThrowIOException(env, "Stream Closed");
return;
}
if (pos < jlong_zero) {
JNU_ThrowIOException(env, "Negative seek offset");
} else if (IO_Lseek(fd, pos, SEEK_SET) == -1) {
// 调用IO_Lseek函数
JNU_ThrowIOExceptionWithLastError(env, "Seek failed");
}
}

///////////////////////////////////////////////////////////////
// io_util_md.h文件
#define IO_Lseek handleLseek

///////////////////////////////////////////////////////////////
// io_util_md.c文件
jlong
handleLseek(FD fd, jlong offset, jint whence)
{
LARGE_INTEGER pos, distance;
DWORD lowPos = 0;
long highPos = 0;
DWORD op = FILE_CURRENT;
HANDLE h = (HANDLE)fd;

if (whence == SEEK_END) {
op = FILE_END;
}
if (whence == SEEK_CUR) {
op = FILE_CURRENT;
}
if (whence == SEEK_SET) {
op = FILE_BEGIN;
}

distance.QuadPart = offset;
// 调用SetFilePointerEx API
if (SetFilePointerEx(h, distance, &pos, op) == 0) {
return -1;
}
// 返回移动后的位置
return long_to_jlong(pos.QuadPart);
}

点击这里查看SetFilePointEx的API文档

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BOOL WINAPI SetFilePointerEx(
// 文件句柄
_In_ HANDLE hFile,
// 要移动的距离
_In_ LARGE_INTEGER liDistanceToMove,
// 移动后的文件指针位置
_Out_opt_ PLARGE_INTEGER lpNewFilePointer,
// 移动的相对起点:
// FILE_BEGIN 文件开头
// FILE_END 文件结尾
// FILE_CURRENT 当前位置
_In_ DWORD dwMoveMethod
);

getFilePointer

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public native long getFilePointer() throws IOException;

Native层源码:

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JNIEXPORT jlong JNICALL
Java_java_io_RandomAccessFile_getFilePointer(JNIEnv *env, jobject this) {
FD fd;
jlong ret;

fd = GET_FD(this, raf_fd);
if (fd == -1) {
JNU_ThrowIOException(env, "Stream Closed");
return -1;
}
// 仍然是调用IO_Lseek方法,但是最后参数(相对位置),设置为当前位置
if ((ret = IO_Lseek(fd, 0L, SEEK_CUR)) == -1) {
JNU_ThrowIOExceptionWithLastError(env, "Seek failed");
}
return ret;
}

RandomAccessFile类最终调用的是Windows的四个API:OpenFile,ReadFile,WriteFile,GetFilePointer

FileInputStream和FileOutputStream

FileInputStream和FileOutputStream与C++的STL中的文件流API类似:面向对象,RandomAccessFile仅仅以面向对象方式封装了文件读写。Java的文件流功能上肯定不如C++,要知道C++的运算符重载,模板类等语言特性让C++的文件操作简单了很多(相反调试也变得更加困难)。

C++中std::basic_ifstream代表了文件输入流,std::basic_ofstream代表了文件输出流,又因为C++有多继承的特性所以还有一个std::basic_fstream融合了前两者的功能(实际上并非继承自前两个类而是继承自basic_iostream类)。

C++中的IO流

不过C++虽好,但Java的native实现仍使用C语言(实际上Java API几乎都是C语言实现,而JVM的实现Hotspot才使用到了C++)。

事实上FileInputStream和FileOutputStream的实现和RandomAccessFile几近一致:

FileInputStream的native方法

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private native void open0(String name) throws FileNotFoundException;
private native int read0() throws IOException;
private native int readBytes(byte b[], int off, int len) throws IOException;
public native long skip(long n) throws IOException;
public native int available() throws IOException;

Native层源码:

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JNIEXPORT void JNICALL
Java_java_io_FileInputStream_open(JNIEnv *env, jobject this, jstring path) {
// fileOpen,这和RandomAccessFile打开文件调用同一个函数
fileOpen(env, this, path, fis_fd, O_RDONLY);
}

JNIEXPORT jint JNICALL
Java_java_io_FileInputStream_read(JNIEnv *env, jobject this) {
// readSingle,读取单个字节
return readSingle(env, this, fis_fd);
}

JNIEXPORT jint JNICALL
Java_java_io_FileInputStream_readBytes(JNIEnv *env, jobject this,
jbyteArray bytes, jint off, jint len) {
// readBytes,读取多个字节
return readBytes(env, this, bytes, off, len, fis_fd);
}

JNIEXPORT jlong JNICALL
Java_java_io_FileInputStream_skip(JNIEnv *env, jobject this, jlong toSkip) {
jlong cur = jlong_zero;
jlong end = jlong_zero;
FD fd = GET_FD(this, fis_fd);
if (fd == -1) {
JNU_ThrowIOException (env, "Stream Closed");
return 0;
}
// IO_Lseek函数,和RandomAccessFile的seek方法实现类似
if ((cur = IO_Lseek(fd, (jlong)0, (jint)SEEK_CUR)) == -1) {
JNU_ThrowIOExceptionWithLastError(env, "Seek error");
} else if ((end = IO_Lseek(fd, toSkip, (jint)SEEK_CUR)) == -1) {
JNU_ThrowIOExceptionWithLastError(env, "Seek error");
}
return (end - cur);
}

JNIEXPORT jint JNICALL
Java_java_io_FileInputStream_available(JNIEnv *env, jobject this) {
jlong ret;
FD fd = GET_FD(this, fis_fd);
if (fd == -1) {
JNU_ThrowIOException (env, "Stream Closed");
return 0;
}
// 唯一出了点新花样的可能就是这个IO_Available函数
if (IO_Available(fd, &ret)) {
if (ret > INT_MAX) {
ret = (jlong) INT_MAX;
} else if (ret < 0) {
ret = 0;
}
return jlong_to_jint(ret);
}
JNU_ThrowIOExceptionWithLastError(env, NULL);
return 0;
}

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// io_util_md.h文件
#define IO_Available handleAvailable

int
handleAvailable(FD fd, jlong *pbytes) {
HANDLE h = (HANDLE)fd;
DWORD type = 0;

// 获取文件类型,调用Windows API
type = GetFileType(h);
/* Handle is for keyboard or pipe */
if (type == FILE_TYPE_CHAR || type == FILE_TYPE_PIPE) {
int ret;
long lpbytes;
// 获取标准输入流
HANDLE stdInHandle = GetStdHandle(STD_INPUT_HANDLE);
if (stdInHandle == h) {
ret = handleStdinAvailable(fd, &lpbytes); /* keyboard */
} else {
ret = handleNonSeekAvailable(fd, &lpbytes); /* pipe */
}
(*pbytes) = (jlong)(lpbytes);
return ret;
}
/* Handle is for regular file */
if (type == FILE_TYPE_DISK) {
jlong current, end;

LARGE_INTEGER filesize;
current = handleLseek(fd, 0, SEEK_CUR);
if (current < 0) {
return FALSE;
}
// 调用Windows API获取文件大小
if (GetFileSizeEx(h, &filesize) == 0) {
return FALSE;
}
end = long_to_jlong(filesize.QuadPart);
*pbytes = end - current;
return TRUE;
}
return FALSE;
}

查看GetFileTypeGetFileSizeEx的API文档

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// FILE_TYPE_CHAR  字符文件,典型的如:打印设备或控制台
// FILE_TYPE_DISK 磁盘文件
// FILE_TYPE_PIPE 管道文件,如Socket,命名管道,匿名管道
// FILE_TYPE_REMOTE 未使用
// FILE_TYPE_UNKNOWN 未知设备,或者函数调用出错
DWORD WINAPI GetFileType(
// 文件句柄
_In_ HANDLE hFile
);

BOOL WINAPI GetFileSizeEx(
// 文件句柄
_In_ HANDLE hFile,
// 接收文件大小的长整型指针
_Out_ PLARGE_INTEGER lpFileSize
);

FileOutputStream的native方法

FileOutputStream的native实现就更简单了

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private native void open0(String name, boolean append) throws FileNotFoundException;
private native void write(int b, boolean append) throws IOException;
private native void writeBytes(byte b[], int off, int len, boolean append) throws IOException;

Native源码:

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JNIEXPORT void JNICALL
Java_java_io_FileOutputStream_open(JNIEnv *env, jobject this,
jstring path, jboolean append) {
// fileOpen:打开文件
fileOpen(env, this, path, fos_fd,
O_WRONLY | O_CREAT | (append ? O_APPEND : O_TRUNC));
}
JNIEXPORT void JNICALL
Java_java_io_FileOutputStream_write(JNIEnv *env, jobject this, jint byte, jboolean append) {
// writeSingle:写入单个字节
writeSingle(env, this, byte, append, fos_fd);
}

JNIEXPORT void JNICALL
Java_java_io_FileOutputStream_writeBytes(JNIEnv *env,
jobject this, jbyteArray bytes, jint off, jint len, jboolean append)
{
// writeBytes:写入多个字节
writeBytes(env, this, bytes, off, len, append, fos_fd);
}