Decorator模式在JAVA中的IO应用

 OutputStream是一个抽象类，它是所有输出流的公共父类，其源代码如下：

 

以下是代码片段：

public abstract class OutputStream implements Closeable, Flushable { public abstract void write(int b) throws IOException; ... }

它定义了write(int b)的抽象方法。这相当于Decorator模式中的Component类。

ByteArrayOutputStream，FileOutputStream 和 PipedOutputStream 三个类都直接从OutputStream继承，以ByteArrayOutputStream为例：

 

以下是代码片段：
public class ByteArrayOutputStream extends OutputStream { protected byte buf[]; protected int count; public ByteArrayOutputStream() { this(32); } public ByteArrayOutputStream(int size) { if (size 〈 0) { throw new IllegalArgumentException("Negative initial size: " + size); } buf = new byte[size]; } public synchronized void write(int b) { int newcount = count + 1; if (newcount 〉 buf.length) { byte newbuf[] = new byte[Math.max(buf.length 〈〈 1, newcount)]; System.arraycopy(buf, 0, newbuf, 0, count); buf = newbuf; } buf[count] = (byte)b; count = newcount; } ... }  

它实现了OutputStream中的write(int b)方法，因此我们可以用来创建输出流的对象，并完成特定格式的输出。它相当于Decorator模式中的ConcreteComponent类。

接着来看一下FilterOutputStream，代码如下：

 

以下是代码片段：
public class FilterOutputStream extends OutputStream { protected OutputStream out; public FilterOutputStream(OutputStream out) { this.out = out; } public void write(int b) throws IOException { out.write(b); } ... }

 

     同样，它也是从OutputStream继承。但是，它的构造函数很特别，需要传递一个OutputStream的引用给它，并且它将保存对此对象的引用。而如果没有具体的OutputStream对象存在，我们将无法创建FilterOutputStream。由于out既可以是指向FilterOutputStream类型的引用，也可以是指向ByteArrayOutputStream等具体输出流类的引用，因此使用多层嵌套的方式，我们可以为ByteArrayOutputStream添加多种装饰。这个FilterOutputStream类相当于Decorator模式中的Decorator类，它的write(int b)方法只是简单的调用了传入的流的write(int b)方法，而没有做更多的处理，因此它本质上没有对流进行装饰，所以继承它的子类必须覆盖此方法，以达到装饰的目的。

      BufferedOutputStream 和 DataOutputStream是FilterOutputStream的两个子类，它们相当于Decorator模式中的ConcreteDecorator，并对传入的输出流做了不同的装饰。以BufferedOutputStream类为例：

以下是代码片段：
public class BufferedOutputStream extends FilterOutputStream { ... private void flushBuffer() throws IOException { if (count 〉 0) { out.write(buf, 0, count); count = 0; } } public synchronized void write(int b) throws IOException { if (count 〉= buf.length) { flushBuffer(); } buf[count++] = (byte)b; } ... }
这个类提供了一个缓存机制，等到缓存的容量达到一定的字节数时才写入输出流。首先它继承了FilterOutputStream，并且覆盖了父类的write(int b)方法，在调用输出流写出数据前都会检查缓存是否已满，如果未满，则不写。这样就实现了对输出流对象动态的添加新功能的目的。
   下面，将使用Decorator模式，为IO写一个新的输出流。

自己写一个新的输出流
   了解了OutputStream及其子类的结构原理后，我们可以写一个新的输出流，来添加新的功能。这部分中将给出一个新的输出流的例子，它将过滤待输出语句中的空格符号。比如需要输出"java io OutputStream"，则过滤后的输出为"javaioOutputStream"。以下为SkipSpaceOutputStream类的代码：

以下是代码片段：
import java.io.FilterOutputStream; import java.io.IOException; import java.io.OutputStream; /** * A new output stream, which will check the space character * and won’t write it to the output stream. * @author Magic * */ public class SkipSpaceOutputStream extends FilterOutputStream { public SkipSpaceOutputStream(OutputStream out) { super(out); } /** * Rewrite the method in the parent class, and * skip the space character. */ public void write(int b) throws IOException{ if(b!=’ ’){ super.write(b); } } }
它从FilterOutputStream继承，并且重写了它的write(int b)方法。在write(int b)方法中首先对输入字符进行了检查，如果不是空格，则输出。

以下是一个测试程序：

以下是代码片段：
import java.io.BufferedInputStream; import java.io.DataInputStream; import java.io.DataOutputStream; import java.io.IOException; import java.io.InputStream; import java.io.OutputStream; /** * Test the SkipSpaceOutputStream. * @author Magic * */ public class Test { public static void main(String[] args){ byte[] buffer = new byte[1024]; /** * Create input stream from the standard input. */ InputStream in = new BufferedInputStream(new DataInputStream(System.in)); /** * write to the standard output. */ OutputStream out = new SkipSpaceOutputStream(new DataOutputStream(System.out)); try { System.out.println("Please input your words: "); int n = in.read(buffer,0,buffer.length); for(int i=0;i〈n;i++){ out.write(buffer[i]); } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } }
执行以上测试程序，将要求用户在console窗口中输入信息，程序将过滤掉信息中的空格，并将最后的结果输出到console窗口。比如：

 

以下是引用片段：
Please input your words:
a b c d e f 
abcdef

总   结

在java.io包中，不仅OutputStream用到了Decorator设计模式，InputStream，Reader，Writer等都用到了此模式。而作为一个灵活的，可扩展的类库，JDK中使用了大量的设计模式，比如在Swing包中的MVC模式，RMI中的Proxy模式等等。对于JDK中模式的研究不仅能加深对于模式的理解，而且还有利于更透彻的了解类库的结构和组成。

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