任何java应用程序都要和IO打交道,对IO有一个清新的了解是java程序员最基本的要求,本文主要介绍java.io的设计原理、接口、以及常用的输入输出类。在讲java.io的设计原理之前,先介绍一点与设计模式相关的知识。
Decorator模式
《设计模式》中对Decorator模式的意图是这样描述的:“动态地给一个对象添加一些额外的职责。就增加功能来说,Decorator模式比生成子类更为灵活[1]。”Decorator模式的工作原理是:“可以创建始于Decorator对象(负责新功能的对象)终于原对象的一个“链”。”
图1:Decorator模式的通用结构图
图1就是Decorator模式的UML图,它通过给对象添加装饰来动态的添加新的功能:
- Component为组件和装饰的公共父类,它定义了子类必须实现的方法。
- ConcreteComponent是一个具体的组件类,可以通过给它添加装饰来增加新的功能。
- Decorator是所有装饰的公共父类,它定义了所有装饰必须实现的方法,同时,它还保存了一个对于Component的引用,以便将用户的请求转发给Component,并可能在转发请求前后执行一些附加的动作。
- ConcreteDecoratorA和ConcreteDecoratorB是具体的装饰,可以使用它们来装饰具体的Component.
JDK5.0中60多个IO流类组成了四大家族:InputStream,OutputStream,Reader,Writer。
- InputStream/OutputStream是对字节序列进行操作的抽象类。
- Reader/Writer是基于Unicode代码单元进行操作的抽象类。
- 输入-输出对称性,比如InputStream和OutputStream各自占据Byte流的输入与输出的两个平行的等级结构的根部。而Reader和Writer各自占据Char流的输入与输出的两个平行的等级结构的根部。
- byte-char对称,InputStream和Reader的子类分别负责Byte和Char流的输入;OutputStream和Writer的子类分别负责Byte和Char流的输出,它们分别形成平行的等级结构。
以InputStream来看看它的设计原理,首先看看其UML类图:
图2:InputStream的UML类图
java因为其令人迷惑的多种流输入及相关的类而令人头疼。在Decorator模式的背景下,我们来重新认识一下其输入类:
- InputStream——具有读入功能的抽象被装饰器。
- AudioInputStream, ByteArrayInputStream, FileInputStream, ObjectInputStream, PipedInputStream, SequenceInputStream, StringBufferInputStream——具有读入功能的具体被装饰器。
- FilterInputStream ——具备装饰器的抽象意义,所有的装饰器都直接或间接地派生自FilterInputStream。
- BufferedInputStream,DataInputStream,LineNumberInputStream,PushbackInputStream——具有具体功能的装饰器。
理解了Decorator模式就可以解释为什么Java要求这些对象一个封装在另一个里面——这使程序员能够从可获得的不同的行为中选取任意数量的组合。同理,可解释Output、Writer、Reader。
参考资料:
1.《设计模式解析》第二版:P212~P220
2.
JAVA IO 设计模式彻底分析
3.
java.io与装饰者模式
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