IO流的设计模式

Posted 2021-07-25 小布丁value

IO流的设计模式

• 装饰器模式
• 装饰器在IO流中的使用
• Adapter适配器
• • 适配器特点
  • 适配器优缺点
• 装饰器与适配器异同点

装饰器模式

Decorator装饰器

定义：装饰模式是在不必改变原类文件和不使用继承的情况下，动态的扩展一个对象的功能。它是通过创建一个包装对象，也就是装饰来包裹真实的对象。

注意：
不改变原类文件
不使用继承
.动态扩展

component:

为统一接口，也是装饰类和被装饰类的基本类型。

ConcreteComponent:

为具体实现类，也是被装饰类，他本身是个具有一些功能的完整的类。

Decorator:

是装饰类，实现了Component接口的同时还在内部维护了一个ConcreteComponent的实例，并可以通过构造函数初始化。而Decorator本身，通常采用默认实现，他的存在仅仅是一个声明：我要生产出一些用于装饰的子类了。而其子类才是赋有具体装饰效果的装饰产品类。

ConcreteDecorator:

是具体的装饰产品类，每一种装饰产品都具有特定的装饰效果。可以通过构造器声明装饰哪种类型的ConcreteComponent，从而对其进行装饰

/**
 * 是装饰类和被装饰类的基础，统一的接口
 */
public interface Component {
    public void method();
}

/**
 * 被装饰类 是Component接口的具体实现
 */
public class ConctreteComponent implements Component {
    @Override
    public void method() {
        System.out.println("ConctreteComponent ...");
    }
}

/**
 * 装饰类
 * 实现了Component接口
 */
public abstract class Decorator implements Component {

    //内存维护了一个Component实例
    private Component component;

    //通过构造函数来实例化内存的component属性
    public Decorator(Component component) {
       this.component = component;
    }

    @Override
    public void method() {
        component.method();
    }
}

/**
 * 具体的装饰类A
 */
public class ConcreteDecoratorA extends Decorator {
    public ConcreteDecoratorA(Component component) {
        super(component);
    }

    public void methodA() {
        System.out.println("装饰器A提供的新的功能");
    }

    @Override
    public void method() {
        System.out.println("针对该方法添加一层包装");
        super.method();
        System.out.println("A包装结束");
    }
}

测试代码

        //创建被装饰类的实例
        Component component = new ConctreteComponent();
        component.method(); //原来的实现
        System.out.println("------------------");
        //装饰成新的类
        ConcreteDecoratorA concreteDecoratorA = new ConcreteDecoratorA(component);
        concreteDecoratorA.method(); //原有的方法
        concreteDecoratorA.methodA(); //装饰成A类后新提供的方法

装饰器特点
它必须持有一个被装饰的对象（作为成员变量）。
它必须拥有与被装饰对象相同的接口（多态调用、扩展需要）。
它可以给被装饰对象添加额外的功能。

总结：保持接口，动态增强性能。

装饰器在IO流中的使用

*inputstream相当于统一的接口，给被装饰类和装饰类的基本的类型
* FileInputStream相当于原始的被封装的对象，为具体的实现类，他对inputstream方法有完整的实现

     * FilterInputStream是装饰类，其继承自InputStream基类
     * 内部存在一个InputStream实例，需要通过构造函数来实例化内部属性
     * BufferInputStream就是具体的装饰类

 FileInputStream inputStream = new FileInputStream(path);         

 BufferedInputStream bufferedInputStream = new BufferedInputStream(inputStream);

InputStream是被装饰类和装饰类的基本类型，这里是通过抽象类的形式提供的，相当于Component接口
FileInputStream是具体的被装饰类，是继承自InputStream，提供了完备的InputStream方法的实现。相当于是concreateComponent类
FilterInputStream是装饰器类，其继承InpuStream,内部维护了一个Inpustream实现类，相当于Decorator类
BufferInputstream是具体的装饰器类，继承自FilterInputStream装饰器类，提供了具有特有的缓冲功能的特点

在类图上标注了各个类负责的角色，并且使用背景颜色将InputStream和Reader体系分开，其中左半部分就是InputStream的装饰体系，右半部分就是Reader的装饰体系，并且他们之间的桥梁是InputStreamReader，他们每一个装饰体系都与上面标准的装饰器模式类图极其相似

总之：装饰器模式就是一个可以非常灵活的动态扩展类功能的设计模式，它采用组合的方式取代继承，使得各个功能的扩展更加独立和灵活。

Adapter适配器

适配器定义:将一个类的接口转换成客户希望的另外一个接口，Adapter模式使原本由于接口不兼容而不能一起工作的哪些类可以一起工作
适配器模式分两种：类适配器和对象适配器
• 使用继承(就是所谓的类适配器模式)
• 使用组合(所谓的对象适配器模式)
适配器所涉及的角色有：
Target（目标接口）:所要转换的所期待的接口
Adaptee（源角色）：需要适配的类
Adapter（适配器）：将源角色适配成目标接口，一般持有源接口的引用（或者继承源接口），且实现目标接口。
Client（客户类）：通过目标角色获取服务
代码实例
手机充电器适配：
存在一个Typec接口的充电器，期望提供一个USB接口的充电器

/**
 * 源角色，需要适配的类
 */
public class TypeC {
    public void typec(){
        System.out.println("TypeC 充电器实现");
    }
}

/**
 * 目标角色
 * 用户期望使用use充电器
 */
public interface USB {
    public void use();
}

/**
 * 适配器类
 * 将源角色适配成目标角色
 */
public class Adapter extends TypeC implements USB {

    @Override
    public void use() {
        super.typec();
    }
}

使用：

        //客户需要的是use接口
        USB usb = new Adapter();
        usb.use();

适配器特点

1、适配器对象实现原有接口 2、适配器对象组合一个实现新接口的对象（这个对象也可以不实现一个接口，只是一个单纯的对象）
3、对适配器原有接口方法的调用被委托给新接口的实例的特定方法(重写旧接口方法来调用新接口功能。)

适配器优缺点

• 优点 有更好的复用性。系统需要使用现有的类，但此类接口不符合系统需要，通过适配器模式让这些功能得到很好的复用
有更好的扩展性。实现适配器，可以调用自己开发的功能
• 缺点
过多使用适配器会使得系统非常凌乱，明明调用的是A接口，内部却被适配成了B接口。因此除非必要，不推荐使用适配器，而是直接对系统重构

适用场景

软件系统结构需要升级或扩展，又不想影响原有系统稳定运行的时候 转换类之间的差別不是很大的时候
想创建一个可以复用的类，该类可以与其他不相关类或不可预见类协同工作的时候

适配器在IO中的使用
在IO中适配器的使用也比较广泛
适配器角色就是InputStreamReader,
被适配的角色是InputStream类的实例对象，
目标接口是Reader类。
可以看到，InputStreamReader实现了Reader接口，并且持有了InputStream的引用，这里是通过StreamDecoder类间接持有的，因为从byte到char 要经过编码。

/******************Reader类（目标类）******************/
public abstract class Reader implements Readable, Closeable {
abstract public int read(char cbuf[], int off, int len) throws IOException;
abstract public void close() throws IOException;
}
/******************InputStreamReader类（适配器类）******************/
public class InputStreamReader extends Reader {
    private final Str·r sd;
    //持有对被适配对象的引用
    public InputStreamReader(InputStream in) {
        super(in);
        try {
            //通过StreamDecoder类间接引用被适配的对象
            sd = StreamDecoder.forInputStreamReader(in, this, (String)null);
        } catch (UnsupportedEncodingException e) {
            // The default encoding should always be available
            throw new Error(e);
        }
    }
    //…(省略的代码)
 }
 /******************InputStream类（被适配类）******************/
 public abstract class InputStream implements Closeable {
 //代码省略
}

装饰器与适配器异同点

装饰器与适配器都有一个别名叫做 包装模式(Wrapper)，它们看似都是起到包装一个类或对象的作用，但是使用它们的目的很不一一样。
适配器模式：
是要将一个接口转变成另一个接口，它的目的是通过改变接口来达到重复使用的目的。
装饰器模式：不是要改变被装饰对象的接口，而是恰恰要保持原有的接口，但是增强原有对象的功能，或者改变原有对象的处理方式而提升性能。所以这两个模式设计的目的是不同的。