Standard streams （标准流） 介绍

实际场景

1. 在操作Linux命令行的时候，如果需要将日志到处并保存到某个文件，我们可能会用到命令 2>&1，将“正常日志”和“错误日志”都放在一起。
2. 在写Java应用时，我们经常会用到 System.out.println(.....) 来打印程序运行时的一些信息，实际上Java还提供了 System.err.println(.....) 方法用来打印程序出错时候的信息。

介绍

在Unix系统及类Unix系统中，Standard streams（标准流）是计算机程序与其环境之间，信息输入和输出的通道。包括stdin，stdout和stderr.
根据POSIX协议，这3个标准流都有自己对应的文件描述符(File_descriptor)：

Standard Streams

起源

a. 标准流(Standard streams)的起源

在Unix之前的操作系统，程序必须明确指出链接到合适的输入和输出数据。对这当中的许多系统而言，这牵涉一些错综复杂而又与特定操作系统相关的事，过程相当复杂（如控制环境设置、访问一个文件表格、决定区域数据集、和决定读卡器、磁带、磁盘、打印机、打卡机或交互式终端机）。

Unix 的伟大开创贡献之一，就是是提供 抽象设备 ：它免除了程序须要知道或在意它正与哪个设备沟通。 Unix 借由数据流的概念来消除这种复杂。数据流是指一种数据字节的有序序列，在其读到文件结尾（End of file, EOF）之前可以一直被读取。另一个 Unix 突破为默认自动链接输入和输出，程序（或者说编写它的程序员），不用为了文件的输入、输出操心。在此之前，程序员需要用复杂的工作控制语言创建链接，协调责任。

b. 文件描述符(File_descriptor)的起源

linux为了实现一切皆文件的设计哲学，不仅将数据抽象成了文件，也将一切操作和资源抽象成了文件，比如说硬件设备，socket，磁盘，进程，线程等。这样的设计将系统的所有动作都统一起来，实现了对系统的原子化操作，大大降低了维护和操作的难度，想想看，对于socket，硬件设备，我们只要读读写写文件就能对其进行操作是多么爽的一件事。

那么在操作这些所谓的文件的时候，我们不可能没操作一次就要找一次名字吧，这样会耗费大量的时间和效率。咱们可以每一个文件操作一个索引，这样，要操作文件的时候，我们直接找到索引就可以对其进行操作了。我们将这个索引叫做文件描述符（file descriptor），在系统里面是一个非负的整数。每打开或创建一个文件，内核就会向进程返回一个fd，第一个打开文件是0，第二个是1，依次递增。

Linux的根目录/dev是 Device(设备)的缩写。该目录下存放的是 Linux 的外部设备，在 Linux 中访问设备的方式和访问文件的方式是相同的。从该目录下的内容也可以看到标准流的影子

$ ll /dev |grep std
lrwxrwxrwx   1 root root          15 Jul 27 16:54 stderr -> /proc/self/fd/2
lrwxrwxrwx   1 root root          15 Jul 27 16:54 stdin -> /proc/self/fd/0
lrwxrwxrwx   1 root root          15 Jul 27 16:54 stdout -> /proc/self/fd/1    
$ # Linux的文件描述符可以通过 /proc/PID/fd/ 路径获取使用。

应用

1. Linux命令行中，可以通过重定向符号（例如：>）来控制标准流的输出，使用实例。
2. Java应用当中，也可以通过java.lang.Process类来读取/写入标准流，可参考源码方法注释。

Ref:

1. https://en.wikipedia.org/wiki/Standard_streams
2. https://www.jianshu.com/p/504a53c30c17