装饰器模式

Java IO中含有众多的类，对于刚接触的人来说往往摸不清头脑。其实只要理清了它们之间的层次关系，就容易理解很多。

Java IO中涉及到装饰器模式(Decorator Pattern)与适配器模式(Adapter Pattern)。先上一张Java IO（字节流）系谱图（图片来源网络）。

可以看到，输入和输出基本是高度对称的。
上图并没有包括所有的IO类，随着Java版本的变化，可能有新的类逐渐加入到这个大家族中，也可能有原有的类被废弃（StringBufferInputStream已废弃）。

InputStream是输入流所有类的父类，由此产生了很多分支，每个分支的功能不同，比如FileInputStream用来读取文件信息、ByteArrayInputStream允许将内存的缓冲区当做InputStream使用、SequenceStream将两个或多个InputStream对象转换成单一的Inputstream。

这里我们重点关注FilterInputStream，即装饰类，它的子类可以用来装饰其它类型的InputStream。

比如现在我想读取C盘下的test.txt文件，我们会这样用：

FileInputStream f = new FileInputStream(new File("c:/test.txt"));

现在我嫌读取的太慢了，想给它加个缓冲的功能，怎么办呢？只需要给它套上一层外壳即可。

BufferedInputStream f = new BufferedInputStream(
    			new FileInputStream(new File("c:/test.txt")));

这里，BufferedInputStream就相当于外壳。当然，你也可以同时用多个装饰器，每个装饰器都有特定的功能。就好比我想吃蛋糕，但你可以给蛋糕同时加上草莓、芒果、樱桃作为点缀。

为什么FilterInputStream有如此神奇的功效呢？这就是装饰者模式的功劳。装饰者模式结构如下：

InputStream就是图中的Component，FilterStream就是图中的Decorator，它的子类就是ConcreteDecoratorA、ConcreteDecoratorB、ConcreteDecoratorC…，其它的类就是ConcretComponent。

看一下FilterInputStream的构造器或许能更加了解这一点。

public class FilterInputStream extends InputStream {
    /**
     * The input stream to be filtered.
     */
    protected volatile InputStream in;
    
    protected FilterInputStream(InputStream in) {
        this.in = in;
    }
}

FilterInputStream构造器可以接受任意一种形式的InputStream。

以BufferedInputStream为例，它在构造器中调用了父类的构造器。

public class BufferedInputStream extends FilterInputStream {
    public BufferedInputStream(InputStream in) {
        this(in, DEFAULT_BUFFER_SIZE);
    }
    public BufferedInputStream(InputStream in, int size) {
        super(in);//调用父类构造器
        if (size &lt;= 0) {
            throw new IllegalArgumentException("Buffer size &lt;= 0");
        }
        buf = new byte[size];
    }
}

装饰者设计模式主要是利用多态，将子类对象作为参数传递，达到装饰的效果。如果不采用装饰者模式，而是采用继承结构，会造成类爆炸，假如有n种属性，那所有的搭配种类就有 2ⁿ 个。

这里讲的是 Java IO 中的字节流，除了字节流以外，还有字符流。字节流可以通过InputStreamReader或OutputStreamWriter转换成字符流，这就是所谓的适配器模式（见另一篇文章《适配器模式》）。

附上JAVA IO 图（图片来源网络）

装饰器模式 — Java IO

装饰器模式

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