decorater 装饰模式

装饰模式是在不必改变原类文件和使用继承的情况下，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。
装饰模式的特点；

（1） 装饰对象和真实对象有相同的接口。这样客户端对象就可以以和真实对象相同的方式和装饰对象交互。
（2） 装饰对象包含一个真实对象的索引（reference）
（3） 装饰对象接受所有的来自客户端的请求。它把这些请求转发给真实的对象。
（4） 装饰对象可以在转发这些请求以前或以后增加一些附加功能。这样就确保了在运行时，不用修改给定对象的结构就可以在外部增加附加的功能。在面向对象的设计中，通常是通过继承来实现对给定类的功能扩展。

下表格列举了装饰模式和继承的不同：
装饰模式 VS 继承
装饰模式 继承
用来扩展特定对象的功能 用来扩展一类对象的功能
不需要子类 需要子类
动态地 静态地
运行时分配职责 编译时分派职责
防止由于子类而导致的复杂和混乱 导致很多子类产生，在一些场合，报漏类的层次
更多的灵活性 缺乏灵活性
对于一个给定的对象，同时可能有不同的装饰对象，客户端可以通过它的需要选择合适的装饰对象发送消息。 对于所有可能的联合，客户期望
很容易增加任何的 困难


继承是OOP程序设计的一大特点，但其实对于很多复杂问题来说，利用继承关系处理问题往往具有很高的耦合性，不利于代码的维护。利用组合很大程度上可以做到降耦。多用组合，少用继承是OOP设计的重要思想。



装饰者模式给我们提出了一个好的OOP设计原则：类应该对扩展开放，对修改关闭 。



这句话的意思就是，如果问题发生改变，衡量一个好的设计标准就是：你不需要修改类中的代码，只需要扩展新类来适应新的行为。

《Head First Design Patterns》对装饰者模式说的很清楚。这里稍微注意几点：

(1) 装饰者和被装饰者必须具有相同的超类型。

(2) 装饰者即可以包装被装饰者，也可以包装装饰者。往往利用多层包装来达到目的。

(3) 装饰者中组合了被装饰者对象，这是装饰类的关键特征。正是由于这种组合，使得我们能够随心所欲的通过嵌套装饰来动态扩展行为。



在java类库中的IO流就是用装饰者模式设计的。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。

这四大家族中大量的类都具有自己不同的功能，要做到方便的完成各种输入输出行为。必须组合使用这些类，装饰者模式是再好不过的设计了。那么IO类库如何实现装饰者模式的，我们看看几个类的部分源码：
Java代码

1. //InputStream：字节序列输入类鼻祖
2. public abstract class InputStream implements Closeable {
3. //最基本的读取字节的抽象方法，供子类扩展。
4. public abstract int read() throws IOException;
5. }


Java代码

1. //FileInputStream: 读取文件中的字节流类 继承InputStream
2. public class FileInputStream extends InputStream{
3. //构造器
4. public FileInputStream(String name) throws FileNotFoundException {
5. //.......
6. }
7. //本地方法，与操作系统低层交互的具体读入方法
8. public native int read() throws IOException;
9. }

Java代码

1. //FilterInputStream: 过滤流类，起装饰器作用，用于对输入装配各种功能
2. public class FilterInputStream extends InputStream {
3. //用于记录被装饰者，也就是需要装配新功能的InputStream对象
4. protected volatile InputStream in;
5. //构造装饰器
6. protected FilterInputStream(InputStream in) {
7. this.in = in; //设置需要被包装InputStream对象
8. }
9. //读入字节
10. public int read() throws IOException {
11. return in.read();
12. }
13. }


Java代码

1. //BufferedInputStream: 使输入流具有缓冲功能，是一种可以装配缓冲功能的装饰器，继承FilterInputStream
2. public class BufferedInputStream extends FilterInputStream {
3. //构造器
4. public BufferedInputStream(InputStream in) {
5. this(in, defaultBufferSize); //in就是被装配缓冲功能的InputStream
6. }
7. }


这四个类同属于InputStream家族，他们就是一个经典的装饰器模式设计。其中

InputStream 具有读入功能的抽象被装饰器。

FileInputStream 具有读入文件功能的具体被装饰器。

FilterInputStream 具备装饰器的抽象意义。

BufferedInputStream 具有具体功能(缓冲功能)的装饰器。

这个时候后我想设计一个具有缓冲功能的读取文件中的字节的行为：
Java代码

1. public void IOTest{
2. //缓冲装饰器包装文件字节输入流
3. BufferedInputStream bis=new BufferedInputStream(new FileInputStream("C://decorator.txt"));
4. //读取内容
5. bis.read();
6. }

IO类库中还有很多其他的装饰器，比如处理基本数据类型的DataInputStream，处理ZIP文件流的ZipInputStream，等等。只要我们想的到的行为，都可以用这些装饰器包装组合来完成。就这一点，装饰器绝对是Perfect。

但是装饰器模式也有一个算不上缺点，但也不太好的地方。这种设计常常造成大量的小类存在，数量之大可能会给类消费者很大的困扰。是吧！学习Java的IO流是不是特痛苦呀......



备注：JDK中的集合类库也使用了装饰者模式，