如何從Java IO源碼看裝飾者模式的用法

這篇文章主要講解了“如何從Java IO源碼看裝飾者模式的用法”，文中的講解內容簡單清晰，易于學習與理解，下面請大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來研究和學習“如何從Java IO源碼看裝飾者模式的用法”吧！

前言

設計模式（design pattern）是對軟件設計中普遍存在（反復出現）的各種問題，所提出的解決方案。

我們在做業務開發的時候，要對業務進行抽象，抽象就是在理解了業務之后再給出一個定義，一個概念。所以概念是從實際場景反推出來的，而不是先有概念。設計模式既然是對問題的總結，自然符合先有場景再有概念。

要理解設計模式就要到具體的場景中去，事實證明，網上流傳的諸多書籍或文章舉出的例子，都很勉強。

眾所周期，Java IO體系使用了裝飾者模式，如果不理解這個模式，就很難熟練的使用io相關的API，不如直接到最經典的例子中去，直接看Java io源碼設計，既能理解模式的使用方式，又能熟悉Java IO的用法和體系！

JavaIO源碼示例

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        File file = new File("file.txt");//文件內容為：abcdefgh
        InputStream in =
                new BufferedInputStream(
                        new FileInputStream(file), 512);
        int firstByte = in.read();
        System.out.println(firstByte);
        int secondByte = in.read();
        System.out.println(secondByte);
    }
   //輸出結果：97，98

這段代碼的意思是：使用FileInputStream從文件中讀取數據，使用BufferedInputStream包裝數據，并且分配一個512字節大小的緩沖區。使用 in.read()讀取一個字節的數據。當讀取第一個字節的時候，因為緩沖區沒有內容，所以會調用FileInputStream從文件中讀取512個字節放入內存緩沖區，當讀取第二個字節的時候，因為緩存區已經有數據，所以直接返回。如果不使用BufferedInputStream，則每次都要到文件中讀取一個字節，效率低，這就是使用BufferedInputStream做緩沖的意義。

這里為什么輸出97？文件中使用utf-8編碼，使用不定長的1-4個字節來表示一個字符，對于ascii里面的字符只使用一個字節，所以文件中第一個字節即字符a的utf-8的編碼，也等于ascii編碼，換算成十進制即97。

下面是BufferedInputStream的構造方法：

public BufferedInputStream(InputStream in, int size) {
    super(in);
    if (size <= 0) {
        throw new IllegalArgumentException("Buffer size <= 0");
    }
    buf = new byte[size];
}

下面是BufferedInputStream的read方法：這里判斷pos與count的比較，count是緩沖區中的有效字節數，pos即當前讀取位置，構造方法只是初始化一個字節數組，里面還沒有有效數據，所以第一次讀取時count為0，pos為0，這時候調用fill方法填充緩存區數據。

public synchronized int read() throws IOException {
    if (pos >= count) {
        fill();
        if (pos >= count)
            return -1;
    }
    return getBufIfOpen()[pos++] & 0xff;
}

下面是BufferedInputStream的fill方法，刪減一部分不必要的內容，這里的buffer就是初始化的緩沖區，其調用了getInIfOpen方法將數據寫入緩沖區。

private void fill() throws IOException {
    byte[] buffer = getBufIfOpen();
    count = pos;
    int n = getInIfOpen().read(buffer, pos, buffer.length - pos);
    if (n > 0)
        count = n + pos;
}

getInIfOpen方法使用in這個對象，這個in即構造方法傳入的FileInputStream，所以就相當于調用FileInputStream讀取512字節的數據寫入到BufferedInputStream的緩沖區。

private InputStream getInIfOpen() throws IOException {
    InputStream input = in;
    if (input == null)
        throw new IOException("Stream closed");
    return input;
}

可以看到BufferedInputStream起到的是一個提供緩沖區的增強功能。那么還有沒有別的增強功能？

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        File file = new File("file.txt");//文件內容：abcde
        DataInputStream in =
                new DataInputStream(new BufferedInputStream(
                        new FileInputStream(file), 512));
        char c = in.readChar();
        System.out.println(c);
    }//輸出結果：慢

這里使用DataInputStream繼續包裝BufferedInputStream，DataInputStream從基礎輸入流中讀取原始Java數據類型，比如這里使用readChar方法讀取第一個字符，但是為什么會輸出慢這個字？查看源碼：

   public final char readChar() throws IOException {
        int ch2 = in.read(); //97
        int ch3 = in.read();//98
        if ((ch2 | ch3) < 0)
            throw new EOFException();
        return (char)((ch2 << 8) + (ch3 << 0));
    }

因為Java中的char類型使用2個字節來存儲，所以這里讀取連續的兩個字節來當做一個字符。由于文件中存儲的是字母，前面已經解釋了，ch2的值應該是97，ch3的值是98，執行(ch2 << 8) + (ch3 << 0)的結果是十進制的24930，而24930在utf8中對應的就是漢字慢。這里只是解釋原理，不涉及如何正確讀取原始數據的問題。

在這個例子當中，DataInputStream和BufferedInputStream用于增強功能，也就是裝飾者角色，而FileInputStream是數據源，是被裝飾者，他們都有著共同的方法，并且裝飾者要持有一個被裝飾者或者其他裝飾者的引用（這里通過構造方法注入），所以他們應當有共同的父類。這些裝飾器可以自由組合，以實現不同的功能。所以，如果不這樣做的話，還有更好的實現方式來達到同樣的效果嗎？完整的繼承關系如下圖：

抽象類圖

1. 首先有個被裝飾對象

2. 然后有一堆的裝飾器用于增強不同的功能

3. 裝飾器與被裝飾對象具有相同的行為（超類中的抽象方法）

4. 裝飾器應當持有被裝飾者的引用或者其他裝飾者（持有超類的引用，多態的體現）

5. 組合這些裝飾器和被裝飾對象（構造方法注入）

感謝各位的閱讀，以上就是“如何從Java IO源碼看裝飾者模式的用法”的內容了，經過本文的學習后，相信大家對如何從Java IO源碼看裝飾者模式的用法這一問題有了更深刻的體會，具體使用情況還需要大家實踐驗證。這里是億速云，小編將為大家推送更多相關知識點的文章，歡迎關注！