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三 裝飾模式的應(yīng)用 學(xué)過裝飾模式后，大家會發(fā)現(xiàn)，它在Java語言中最著名的應(yīng)用莫過于Java I/O標(biāo)準(zhǔn)為庫的設(shè)計了。這一節(jié)將以處理Byte流為例，看看裝飾模式是怎樣得到應(yīng)用的。 為什么不用繼承而用裝飾模式 我們知道Java I/O庫需要很多性能的各種組合，如果說這些性能的組合是通過繼承方式來實現(xiàn)的話，那么每一種組合都需要一個類，這樣就會出現(xiàn)大量重復(fù)性問題的出現(xiàn)，從而使類數(shù)目“爆炸”。而如果采用裝飾模式，那么不僅類的數(shù)目大減少了，性能的重復(fù)也可以減至到最少。所以裝飾模式是Java I/O庫的基本模式。在這里我想再用<<Head First Design Pattern>>中講到裝飾模式時候的一個例子，看看裝飾模式是怎么達到不僅類的數(shù)目大減少了，性能的重復(fù)也可以減至到最少： 它這個例子大概是說：Beverage是一個抽象類，它被所有在一個咖啡店里賣的飲料繼承。Beverage有個抽象方法cost，所有的子類都要實現(xiàn)這個抽象方法，計算它們的價格?，F(xiàn)在有四個最基本的咖啡：HouseBlend,DarkRoast,Decaf,Espresso他們都繼承自Beverage，現(xiàn)在的需求是說在四個最基本的咖啡里，每個都可以隨便地添加調(diào)味品，像steamed milk,soy,還有mocha最后是加上whipped milk。如果是說按繼承來實現(xiàn)這種幾個調(diào)味品跟原來咖啡的組合的話，我們會很自然地設(shè)計來下面的類圖來：
看到了上面的類圖了嗎，我們不禁會說這就是“類爆炸”。如果是按裝飾模式的設(shè)計思路我們可以得出下面的設(shè)計類圖：
我們再來看看Gof里面的標(biāo)準(zhǔn)的裝飾模式的類圖表示：
仔細(xì)看看上面的幾個圖后我們肯定就會理解這句話了：裝飾模式是怎么達到不僅類的數(shù)目大減少了，性能的重復(fù)也可以減至到最少。 再回到Java I/O庫，由于裝飾模式的引用，造成了靈活性和復(fù)雜都大大增加了，我們在使用Java I/O庫時，必須理解Java I/O庫是由一些基本的原始流處理器和圍繞它們的裝飾流處理器所組成的，這樣可以在學(xué)習(xí)和使用Java I/O庫時達到事半功倍的效果。 下面我用<<Java與模式>>，<<Head First Design Pattern>>或者是網(wǎng)上看到的一些類圖來分析： 首先是InputStream類型中的裝飾模式： InputStream有七個直接的具體子類，有四個屬于FilterInputStream的具體子類，如下圖所示：
上圖中所有的類都叫做流處理器，這個圖就叫做（InputStream類型的）流處理器圖。 書中提到根據(jù)輸入流的源的類型，可以將這些流類分成兩種，即原始流類（Original Stream）和鏈接流處理器（Wrapper Stream）。 原始流處理器 原始流處理器接收一個Byte數(shù)組對象，String對象，F(xiàn)ileDiscriptor對象或者不同類型的流源對象，根據(jù)上面的圖，原始流處理器包括以下四種： ByteArrayInputStream：為多線程的通信提供緩沖區(qū)操作功能，接收一個Byte數(shù)組作為流的源。 FileInputStream:建立一個與文件有關(guān)的輸入流。接收一個File對象作為流的源。 PipedInputStream：可以與PipedOutputStream配合使用，用于讀入一個數(shù)據(jù)管道的數(shù)據(jù)，接收一個PipedOutputStream作為源。 StringBufferInputStream：將一個字符串緩沖區(qū)轉(zhuǎn)換為一個輸入流。接收一個String對象作為流的源。（ＪＤＫ幫助文檔上說明：已過時。此類未能正確地將字符轉(zhuǎn)換為字節(jié)。從ＪＤＫ1.1開始，從字符串創(chuàng)建流的首選方法是通過StringReader類進行創(chuàng)建。只有字符串中每個字符的低八位可以由此類使用。） 鏈接流處理器 所謂鏈接流處理器，就是可以接收另一個流對象作為源，并對之進行功能擴展的類。InputStream類型的鏈接處理器包括以下幾種，它們都接收另一個InputStream對象作為流源。 ?。ǎ保〧ilterInputStream稱為過濾輸入流，它將另一個輸入流作為流源。這個類的子類包括以下幾種： BufferedInputStream：用來從硬盤將數(shù)據(jù)讀入到一個內(nèi)存緩沖區(qū)中，并從緩沖區(qū)提供數(shù)據(jù)。 DataInputStream：提供基于多字節(jié)的讀取方法，可以讀取原始類型的數(shù)據(jù)。 LineNumberInputStream：提供帶有行計數(shù)功能的過濾輸入流。 PushbackInputStream：提供特殊的功能，可以將已經(jīng)讀取的字節(jié)“推回”到輸入流中。 ?。ǎ玻㎡bjectInputStream可以將使用ObjectInputStream串行化的原始數(shù)據(jù)類型和對象重新并行化。 ?。ǎ常㏒eqcueneInputStream可以將兩個已有的輸入流連接起來，形成一個輸入流，從而將多個輸入流排列構(gòu)成一個輸入流序列。 抽象結(jié)構(gòu)圖 按照上面的這種原始流處理器和鏈接流處理器的劃分，可以用下面的結(jié)構(gòu)圖來描述它們之間的關(guān)系。
上面的流處理器圖跟裝飾模式的結(jié)構(gòu)圖有著顯而易見的相同之處。實際上InputStream類型的流處理器結(jié)構(gòu)確實符合裝飾模式?！?/p> 裝飾模式結(jié)構(gòu)圖 對于上圖FilterInputStream查看JDK1.4源代碼，部分代碼如下: Public class FilterInputStream extends InputStream {
/**
* The input stream to be filtered.
*/
protected InputStream in;
protected FilterInputStream(InputStream in) {
this.in = in;
}
//其它代碼
}
FilterInputStream繼承了InputStream,也引用了InputStream,而它有四個子類,這就是所謂的Decorator模式
上面這個圖向我們傳達了這個信息：鏈接流鏈接流對象接收一個原始流對象或者另外一個鏈接流對象作為流源；另一方面他們對流源的內(nèi)部工作方法做了相應(yīng)的改變，這種改變是裝飾模式所要達到的目的。比如： BufferedInputStream“裝飾”了InputStream的內(nèi)部工作方式，使得流的讀入操作使用了緩沖機制。在使用了緩沖機制后，不會對每一次的流讀入操作都產(chǎn)生一個物理的讀盤動作，從而提高了程序的效率，在汲及到物理流的讀入時，都應(yīng)當(dāng)使用這個裝飾流類。 LineNumberInputStream和PushbackInputStream也同樣“裝飾”了InputStream的內(nèi)部工作方式，前者使得程序能夠按照行號讀入數(shù)據(jù)；后者能夠使程序讀入的過程中，退后一個字符。 DataInputStream子類讀入各種不同的原始數(shù)據(jù)類型以及String類型的數(shù)據(jù)，這一點可以從它提供的各種read方法看出來，如：readByte(),readInt(),readFloat()等。 Java語言的I/O庫提供了四大等級結(jié)構(gòu):InputStream,OutputStream,Reader,Writer四個系列的類。InputStream和OutputStream處理8位字節(jié)流數(shù)據(jù), Reader和Writer處理16位的字符流數(shù)據(jù)。InputStream和Reader處理輸入, OutputStream和Writer處理輸出，所以O(shè)utputStream,Reader,Writer這三類的裝飾模式跟前面詳細(xì)介紹的InputStream裝飾模式大同小異，大家可以看書中其它部分對這三類的詳細(xì)描述或者從網(wǎng)上也能找到有關(guān)資料。為了方便比較這幾種類型，順便附上Java語言的I/O層次結(jié)構(gòu)圖： 下面的圖表示:以InputStream和OutputStream形成的層次關(guān)系 下面的圖表示:以Reader和Writer形成的層次關(guān)系 在下一篇文章里將介紹適配器模式的應(yīng)用。 |
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