1 /*
2  * Copyright (c) 1994, 2016, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
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4  *
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9  * by Oracle in the LICENSE file that accompanied this code.
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11  * This code is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
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14  * version 2 for more details (a copy is included in the LICENSE file that
15  * accompanied this code).
16  *
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18  * 2 along with this work; if not, write to the Free Software Foundation,
19  * Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA.
20  *
21  * Please contact Oracle, 500 Oracle Parkway, Redwood Shores, CA 94065 USA
22  * or visit www.oracle.com if you need additional information or have any
23  * questions.
24  */

25
26 package java.io;
27
28 import jdk.internal.misc.Unsafe;
29
30 /**
31  * A <code>BufferedInputStream</code> adds
32  * functionality to another input stream-namely,
33  * the ability to buffer the input and to
34  * support the <code>mark</code> and <code>reset</code>
35  * methods. When  the <code>BufferedInputStream</code>
36  * is created, an internal buffer array is
37  * created. As bytes  from the stream are read
38  * or skipped, the internal buffer is refilled
39  * as necessary  from the contained input stream,
40  * many bytes at a time. The <code>mark</code>
41  * operation  remembers a point in the input
42  * stream and the <code>reset</code> operation
43  * causes all the  bytes read since the most
44  * recent <code>mark</code> operation to be
45  * reread before new bytes are  taken from
46  * the contained input stream.
47  *
48  * @author  Arthur van Hoff
49  * @since   1.0
50  */

51 public
52 class BufferedInputStream extends FilterInputStream {
53
54     private static int DEFAULT_BUFFER_SIZE = 8192;
55
56     /**
57      * The maximum size of array to allocate.
58      * Some VMs reserve some header words in an array.
59      * Attempts to allocate larger arrays may result in
60      * OutOfMemoryError: Requested array size exceeds VM limit
61      */

62     private static int MAX_BUFFER_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
63
64     /**
65      * As this class is used early during bootstrap, it's motivated to use
66      * Unsafe.compareAndSetObject instead of AtomicReferenceFieldUpdater
67      * (or VarHandles) to reduce dependencies and improve startup time.
68      */

69     private static final Unsafe U = Unsafe.getUnsafe();
70
71     private static final long BUF_OFFSET
72             = U.objectFieldOffset(BufferedInputStream.class"buf");
73
74     /**
75      * The internal buffer array where the data is stored. When necessary,
76      * it may be replaced by another array of
77      * a different size.
78      */

79     /*
80      * We null this out with a CAS on close(), which is necessary since
81      * closes can be asynchronous. We use nullness of buf[] as primary
82      * indicator that this stream is closed. (The "in" field is also
83      * nulled out on close.)
84      */

85     protected volatile byte[] buf;
86
87     /**
88      * The index one greater than the index of the last valid byte in
89      * the buffer.
90      * This value is always
91      * in the range <code>0</code> through <code>buf.length</code>;
92      * elements <code>buf[0]</code>  through <code>buf[count-1]
93      * </code>contain buffered input data obtained
94      * from the underlying  input stream.
95      */

96     protected int count;
97
98     /**
99      * The current position in the buffer. This is the index of the next
100      * character to be read from the <code>buf</code> array.
101      * <p>
102      * This value is always in the range <code>0</code>
103      * through <code>count</code>. If it is less
104      * than <code>count</code>, then  <code>buf[pos]</code>
105      * is the next byte to be supplied as input;
106      * if it is equal to <code>count</code>, then
107      * the  next <code>read</code> or <code>skip</code>
108      * operation will require more bytes to be
109      * read from the contained  input stream.
110      *
111      * @see     java.io.BufferedInputStream#buf
112      */

113     protected int pos;
114
115     /**
116      * The value of the <code>pos</code> field at the time the last
117      * <code>mark</code> method was called.
118      * <p>
119      * This value is always
120      * in the range <code>-1</code> through <code>pos</code>.
121      * If there is no marked position in  the input
122      * stream, this field is <code>-1</code>. If
123      * there is a marked position in the input
124      * stream,  then <code>buf[markpos]</code>
125      * is the first byte to be supplied as input
126      * after a <code>reset</code> operation. If
127      * <code>markpos</code> is not <code>-1</code>,
128      * then all bytes from positions <code>buf[markpos]</code>
129      * through  <code>buf[pos-1]</code> must remain
130      * in the buffer array (though they may be
131      * moved to  another place in the buffer array,
132      * with suitable adjustments to the values
133      * of <code>count</code>,  <code>pos</code>,
134      * and <code>markpos</code>); they may not
135      * be discarded unless and until the difference
136      * between <code>pos</code> and <code>markpos</code>
137      * exceeds <code>marklimit</code>.
138      *
139      * @see     java.io.BufferedInputStream#mark(int)
140      * @see     java.io.BufferedInputStream#pos
141      */

142     protected int markpos = -1;
143
144     /**
145      * The maximum read ahead allowed after a call to the
146      * <code>mark</code> method before subsequent calls to the
147      * <code>reset</code> method fail.
148      * Whenever the difference between <code>pos</code>
149      * and <code>markpos</code> exceeds <code>marklimit</code>,
150      * then the  mark may be dropped by setting
151      * <code>markpos</code> to <code>-1</code>.
152      *
153      * @see     java.io.BufferedInputStream#mark(int)
154      * @see     java.io.BufferedInputStream#reset()
155      */

156     protected int marklimit;
157
158     /**
159      * Check to make sure that underlying input stream has not been
160      * nulled out due to close; if not return it;
161      */

162     private InputStream getInIfOpen() throws IOException {
163         InputStream input = in;
164         if (input == null)
165             throw new IOException("Stream closed");
166         return input;
167     }
168
169     /**
170      * Check to make sure that buffer has not been nulled out due to
171      * close; if not return it;
172      */

173     private byte[] getBufIfOpen() throws IOException {
174         byte[] buffer = buf;
175         if (buffer == null)
176             throw new IOException("Stream closed");
177         return buffer;
178     }
179
180     /**
181      * Creates a <code>BufferedInputStream</code>
182      * and saves its  argument, the input stream
183      * <code>in</code>, for later use. An internal
184      * buffer array is created and  stored in <code>buf</code>.
185      *
186      * @param   in   the underlying input stream.
187      */

188     public BufferedInputStream(InputStream in) {
189         this(in, DEFAULT_BUFFER_SIZE);
190     }
191
192     /**
193      * Creates a <code>BufferedInputStream</code>
194      * with the specified buffer size,
195      * and saves its  argument, the input stream
196      * <code>in</code>, for later use.  An internal
197      * buffer array of length  <code>size</code>
198      * is created and stored in <code>buf</code>.
199      *
200      * @param   in     the underlying input stream.
201      * @param   size   the buffer size.
202      * @exception IllegalArgumentException if {@code size <= 0}.
203      */

204     public BufferedInputStream(InputStream in, int size) {
205         super(in);
206         if (size <= 0) {
207             throw new IllegalArgumentException("Buffer size <= 0");
208         }
209         buf = new byte[size];
210     }
211
212     /**
213      * Fills the buffer with more data, taking into account
214      * shuffling and other tricks for dealing with marks.
215      * Assumes that it is being called by a synchronized method.
216      * This method also assumes that all data has already been read in,
217      * hence pos > count.
218      */

219     private void fill() throws IOException {
220         byte[] buffer = getBufIfOpen();
221         if (markpos < 0)
222             pos = 0;            /* no mark: throw away the buffer */
223         else if (pos >= buffer.length)  /* no room left in buffer */
224             if (markpos > 0) {  /* can throw away early part of the buffer */
225                 int sz = pos - markpos;
226                 System.arraycopy(buffer, markpos, buffer, 0, sz);
227                 pos = sz;
228                 markpos = 0;
229             } else if (buffer.length >= marklimit) {
230                 markpos = -1;   /* buffer got too big, invalidate mark */
231                 pos = 0;        /* drop buffer contents */
232             } else if (buffer.length >= MAX_BUFFER_SIZE) {
233                 throw new OutOfMemoryError("Required array size too large");
234             } else {            /* grow buffer */
235                 int nsz = (pos <= MAX_BUFFER_SIZE - pos) ?
236                         pos * 2 : MAX_BUFFER_SIZE;
237                 if (nsz > marklimit)
238                     nsz = marklimit;
239                 byte[] nbuf = new byte[nsz];
240                 System.arraycopy(buffer, 0, nbuf, 0, pos);
241                 if (!U.compareAndSetObject(this, BUF_OFFSET, buffer, nbuf)) {
242                     // Can't replace buf if there was an async close.
243                     // Note: This would need to be changed if fill()
244                     // is ever made accessible to multiple threads.
245                     // But for now, the only way CAS can fail is via close.
246                     // assert buf == null;
247                     throw new IOException("Stream closed");
248                 }
249                 buffer = nbuf;
250             }
251         count = pos;
252         int n = getInIfOpen().read(buffer, pos, buffer.length - pos);
253         if (n > 0)
254             count = n + pos;
255     }
256
257     /**
258      * See
259      * the general contract of the <code>read</code>
260      * method of <code>InputStream</code>.
261      *
262      * @return     the next byte of data, or <code>-1</code> if the end of the
263      *             stream is reached.
264      * @exception  IOException  if this input stream has been closed by
265      *                          invoking its {@link #close()} method,
266      *                          or an I/O error occurs.
267      * @see        java.io.FilterInputStream#in
268      */

269     public synchronized int read() throws IOException {
270         if (pos >= count) {
271             fill();
272             if (pos >= count)
273                 return -1;
274         }
275         return getBufIfOpen()[pos++] & 0xff;
276     }
277
278     /**
279      * Read characters into a portion of an array, reading from the underlying
280      * stream at most once if necessary.
281      */

282     private int read1(byte[] b, int off, int len) throws IOException {
283         int avail = count - pos;
284         if (avail <= 0) {
285             /* If the requested length is at least as large as the buffer, and
286                if there is no mark/reset activity, do not bother to copy the
287                bytes into the local buffer.  In this way buffered streams will
288                cascade harmlessly. */

289             if (len >= getBufIfOpen().length && markpos < 0) {
290                 return getInIfOpen().read(b, off, len);
291             }
292             fill();
293             avail = count - pos;
294             if (avail <= 0) return -1;
295         }
296         int cnt = (avail < len) ? avail : len;
297         System.arraycopy(getBufIfOpen(), pos, b, off, cnt);
298         pos += cnt;
299         return cnt;
300     }
301
302     /**
303      * Reads bytes from this byte-input stream into the specified byte array,
304      * starting at the given offset.
305      *
306      * <p> This method implements the general contract of the corresponding
307      * <code>{@link InputStream#read(byte[], intint) read}</code> method of
308      * the <code>{@link InputStream}</code> class.  As an additional
309      * convenience, it attempts to read as many bytes as possible by repeatedly
310      * invoking the <code>read</code> method of the underlying stream.  This
311      * iterated <code>read</code> continues until one of the following
312      * conditions becomes true: <ul>
313      *
314      *   <li> The specified number of bytes have been read,
315      *
316      *   <li> The <code>read</code> method of the underlying stream returns
317      *   <code>-1</code>, indicating end-of-file, or
318      *
319      *   <li> The <code>available</code> method of the underlying stream
320      *   returns zero, indicating that further input requests would block.
321      *
322      * </ul> If the first <code>read</code> on the underlying stream returns
323      * <code>-1</code> to indicate end-of-file then this method returns
324      * <code>-1</code>.  Otherwise this method returns the number of bytes
325      * actually read.
326      *
327      * <p> Subclasses of this class are encouraged, but not required, to
328      * attempt to read as many bytes as possible in the same fashion.
329      *
330      * @param      b     destination buffer.
331      * @param      off   offset at which to start storing bytes.
332      * @param      len   maximum number of bytes to read.
333      * @return     the number of bytes read, or <code>-1</code> if the end of
334      *             the stream has been reached.
335      * @exception  IOException  if this input stream has been closed by
336      *                          invoking its {@link #close()} method,
337      *                          or an I/O error occurs.
338      */

339     public synchronized int read(byte b[], int off, int len)
340         throws IOException
341     {
342         getBufIfOpen(); // Check for closed stream
343         if ((off | len | (off + len) | (b.length - (off + len))) < 0) {
344             throw new IndexOutOfBoundsException();
345         } else if (len == 0) {
346             return 0;
347         }
348
349         int n = 0;
350         for (;;) {
351             int nread = read1(b, off + n, len - n);
352             if (nread <= 0)
353                 return (n == 0) ? nread : n;
354             n += nread;
355             if (n >= len)
356                 return n;
357             // if not closed but no bytes available, return
358             InputStream input = in;
359             if (input != null && input.available() <= 0)
360                 return n;
361         }
362     }
363
364     /**
365      * See the general contract of the <code>skip</code>
366      * method of <code>InputStream</code>.
367      *
368      * @throws IOException  if this input stream has been closed by
369      *                      invoking its {@link #close()} method,
370      *                      {@code in.skip(n)} throws an IOException,
371      *                      or an I/O error occurs.
372      */

373     public synchronized long skip(long n) throws IOException {
374         getBufIfOpen(); // Check for closed stream
375         if (n <= 0) {
376             return 0;
377         }
378         long avail = count - pos;
379
380         if (avail <= 0) {
381             // If no mark position set then don't keep in buffer
382             if (markpos <0)
383                 return getInIfOpen().skip(n);
384
385             // Fill in buffer to save bytes for reset
386             fill();
387             avail = count - pos;
388             if (avail <= 0)
389                 return 0;
390         }
391
392         long skipped = (avail < n) ? avail : n;
393         pos += skipped;
394         return skipped;
395     }
396
397     /**
398      * Returns an estimate of the number of bytes that can be read (or
399      * skipped over) from this input stream without blocking by the next
400      * invocation of a method for this input stream. The next invocation might be
401      * the same thread or another thread.  A single read or skip of this
402      * many bytes will not block, but may read or skip fewer bytes.
403      * <p>
404      * This method returns the sum of the number of bytes remaining to be read in
405      * the buffer (<code>count&nbsp;- pos</code>) and the result of calling the
406      * {@link java.io.FilterInputStream#in in}.available().
407      *
408      * @return     an estimate of the number of bytes that can be read (or skipped
409      *             over) from this input stream without blocking.
410      * @exception  IOException  if this input stream has been closed by
411      *                          invoking its {@link #close()} method,
412      *                          or an I/O error occurs.
413      */

414     public synchronized int available() throws IOException {
415         int n = count - pos;
416         int avail = getInIfOpen().available();
417         return n > (Integer.MAX_VALUE - avail)
418                     ? Integer.MAX_VALUE
419                     : n + avail;
420     }
421
422     /**
423      * See the general contract of the <code>mark</code>
424      * method of <code>InputStream</code>.
425      *
426      * @param   readlimit   the maximum limit of bytes that can be read before
427      *                      the mark position becomes invalid.
428      * @see     java.io.BufferedInputStream#reset()
429      */

430     public synchronized void mark(int readlimit) {
431         marklimit = readlimit;
432         markpos = pos;
433     }
434
435     /**
436      * See the general contract of the <code>reset</code>
437      * method of <code>InputStream</code>.
438      * <p>
439      * If <code>markpos</code> is <code>-1</code>
440      * (no mark has been set or the mark has been
441      * invalidated), an <code>IOException</code>
442      * is thrown. Otherwise, <code>pos</code> is
443      * set equal to <code>markpos</code>.
444      *
445      * @exception  IOException  if this stream has not been marked or,
446      *                  if the mark has been invalidated, or the stream
447      *                  has been closed by invoking its {@link #close()}
448      *                  method, or an I/O error occurs.
449      * @see        java.io.BufferedInputStream#mark(int)
450      */

451     public synchronized void reset() throws IOException {
452         getBufIfOpen(); // Cause exception if closed
453         if (markpos < 0)
454             throw new IOException("Resetting to invalid mark");
455         pos = markpos;
456     }
457
458     /**
459      * Tests if this input stream supports the <code>mark</code>
460      * and <code>reset</code> methods. The <code>markSupported</code>
461      * method of <code>BufferedInputStream</code> returns
462      * <code>true</code>.
463      *
464      * @return  a <code>boolean</code> indicating if this stream type supports
465      *          the <code>mark</code> and <code>reset</code> methods.
466      * @see     java.io.InputStream#mark(int)
467      * @see     java.io.InputStream#reset()
468      */

469     public boolean markSupported() {
470         return true;
471     }
472
473     /**
474      * Closes this input stream and releases any system resources
475      * associated with the stream.
476      * Once the stream has been closed, further read(), available(), reset(),
477      * or skip() invocations will throw an IOException.
478      * Closing a previously closed stream has no effect.
479      *
480      * @exception  IOException  if an I/O error occurs.
481      */

482     public void close() throws IOException {
483         byte[] buffer;
484         while ( (buffer = buf) != null) {
485             if (U.compareAndSetObject(this, BUF_OFFSET, buffer, null)) {
486                 InputStream input = in;
487                 in = null;
488                 if (input != null)
489                     input.close();
490                 return;
491             }
492             // Else retry in case a new buf was CASed in fill()
493         }
494     }
495 }
496