摘要：文件流，系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出流，標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤流，還有一開始提到的流，還有一些后臺(tái)技術(shù)如對(duì)請(qǐng)求響應(yīng)流的抽象，都可以見到流的概念。語(yǔ)言的庫(kù)中定義了打開文件流時(shí)必須指定的集中打開方式，表示用于讀取，用于寫入，用于讀寫。

—— 對(duì)這個(gè)問題的思考來源于前幾天對(duì) Java Socket 編程的嘗試，TCP 協(xié)議要求建立一個(gè) Socket 連接（著名的三次握手）之后才能進(jìn)行通信，而連接雙方進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送與接受，都是通過對(duì)輸入輸出流的機(jī)制來完成的。

流作為概念應(yīng)該是語(yǔ)言無關(guān)的。文件IO流，Unix系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出流，標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤流(stdin, stdout, stderr)，還有一開始提到的 TCP 流，還有一些 Web 后臺(tái)技術(shù)（如Nodejs）對(duì)HTTP請(qǐng)求/響應(yīng)流的抽象，都可以見到流的概念。

K&R 在 C Programming Language 書中提到流是這樣定義的：

流 (stream) 是與磁盤或其它外圍設(shè)備關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)的源或目的地。

可以把流理解成是對(duì)程序與外界交換數(shù)據(jù)的一種抽象，這里的外界限定是有必要的，通常不會(huì)把程序內(nèi)部的數(shù)據(jù)流動(dòng)抽象為流，畢竟在程序內(nèi)部，數(shù)據(jù)流動(dòng)是由函數(shù)調(diào)用、返回來完成的。而當(dāng)我們使用三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)IO流時(shí)，我們關(guān)心的是怎樣通過它們與外界交互；當(dāng)我們使用文件流時(shí)，我們關(guān)心的是將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)持久化到磁盤文件中（或從磁盤中讀數(shù)據(jù)導(dǎo)內(nèi)存）。

于是數(shù)據(jù)從 A 處“流”向 B 處，可以類比像水流一樣從高處流向低處。在水流動(dòng)的過程中，作為最基本物理組成單位的水分子是不變的，相應(yīng)的數(shù)據(jù)流也有它最小的組成單位。在不同的編程語(yǔ)言中，這個(gè)最小單位通常是字節(jié)流（二進(jìn)制流）中的字節(jié)，或者字符流（文本流）中的字符。

——但不會(huì)是其他數(shù)據(jù)類型，就像我們從來沒聽說過數(shù)字流？，或者浮點(diǎn)數(shù)流，甚至數(shù)組流？

因?yàn)樽止?jié)是計(jì)算機(jī)保存數(shù)據(jù)的最終形式，而字符是其它數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)序列化后的表現(xiàn)形式，也是人可以閱讀的形式。與外界的交互需要這些通用的格式。不關(guān)心數(shù)據(jù)的內(nèi)容，只需要完整地傳輸原始數(shù)據(jù)時(shí)，考慮字節(jié)流即可；關(guān)心傳輸字符和字符串時(shí)，就需要對(duì)字符流進(jìn)行操作，stdio.h頭文件里那一大坨輸入輸出函數(shù)就是干這個(gè)的。比如fgetc(FILE *stream)從文本流中讀入一個(gè)字符。

另一方面，根據(jù)數(shù)據(jù)流動(dòng)的方向，可以再抽象出輸出流和輸入流的概念。從程序內(nèi)部到外部的流向是輸出流，從程序外部到內(nèi)部的流向是輸入流。

C 語(yǔ)言的stdio.h庫(kù)中定義了打開文件流時(shí)必須指定的集中打開方式，"r"表示用于讀取，"w"用于寫入，"r+"用于讀寫。類似地，Java 語(yǔ)言的java.io包中包含了InputStream, OutputStream 明確區(qū)分的輸入流類和輸出流類，并且二者都是抽象類，意味著必須根據(jù)需要使用它們各自的子類進(jìn)行實(shí)例化。

根據(jù)實(shí)際的代碼可以幫助理解stream，下面是一段用C語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)實(shí)現(xiàn)的最簡(jiǎn)單的文件拷貝功能。

出于學(xué)習(xí)目的，這段代碼偷懶沒有任何容錯(cuò)功能，是典型的反面教材, 不過 whatever 了，不信你真拿去編譯一下，是真的可以完整拷貝文件！除了不能拷貝目錄，不能拷貝不存在的文件，不能拷貝文件權(quán)限，不能漏掉目的文件名或者路徑，不能靈活處理文件軟鏈接硬鏈接。等等等等blahblah（所以其實(shí)連看上去很簡(jiǎn)單的cp程序也是要有一大坨因素要考慮和支持的（啊跑題了

// mini_cp.c
#include 
#define BUFFER_SIZE 512

int main(int argc, char *argv[])
{ 
  // 從命令行參數(shù)中獲得 SOURCE 和 DES 文件流
  FILE *src = fopen(argv[1], "rb");
  FILE *des = fopen(argv[2], "wb");
  
  long int num;
  
  // buffer 是讀寫的緩沖數(shù)組
  char buffer[BUFFER_SIZE];

  while(!feof(src)) {
    num = fread(buffer, sizeof(char), BUFFER_SIZE, src);
    fwrite(buffer, sizeof(char), num, des);
  }

  fclose(src);
  fclose(des);

  return 0;
}

這個(gè)自制的mini_cp程序不難理解，核心的邏輯可以分解為三個(gè)步驟：

打開源文件流FILE *src和目的文件流FILE *des

循環(huán)執(zhí)行 { 每次從src流讀取最多512字節(jié)的數(shù)據(jù) => 并寫入des流 } 直到源文件讀取結(jié)束

關(guān)閉文件流

核心邏輯是非常清晰明了的，這樣的邏輯也是流操作的普遍原理，嘗試其他語(yǔ)言的實(shí)現(xiàn)，其實(shí)都已經(jīng)大同小異，往往都少不了一個(gè)緩沖區(qū)的概念（或?qū)ο螅?/p>

來看一下 Java 版本的同等實(shí)現(xiàn)：

import java.io.File;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;

public class Copy {
    
    private static final int BUFFER_SIZE = 512;

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        
        File srcFile = new File(args[0]);
        File desFile = new File(args[1]);

        int recvBytesSize;
        byte[] buffer = new byte[BUFFER_SIZE];

        FileInputStream in = new FileInputStream(srcFile);
        FileOutputStream out = new FileOutputStream(desFile);

        while((recvBytesSize = in.read(buffer)) != -1) {
            out.write(buffer, 0, recvBytesSize);
        }

        in.close();
        out.close();

    }
}

面向?qū)ο笪陡鼭?del>（代碼更冗長(zhǎng)）了有木有？但也正是因?yàn)槊嫦驅(qū)ο螅琂ava 把理論上的 stream 抽象為類，讓我們直接獲得類的實(shí)例（即對(duì)象），從而對(duì)對(duì)象進(jìn)行操作。還是挺不賴的是吧，雖然代碼更長(zhǎng)了沒錯(cuò)，但是更 OO 啊～

寫到這里已經(jīng)能回答流基本是怎么一回事了，那么最后順便再來放一段拷貝程序的ruby實(shí)現(xiàn)；

require "fileutils"
FileUtils.cp("SOURCE.txt", "DEST.txt")

哈？

嗯。

... That"s why we love Ruby...（逃。。。