Java IO設計模式（裝飾模式與適配器模式）

01. 裝飾模式

1. 定義

Decorator裝飾器，就是動態地給一個對象添加一些額外的職責，動態擴展，和下面繼承（靜態擴展）的比較。所以，裝飾器模式具備以下的特徵：

1. 它必須持有一個被裝飾的對象（做爲成員變量）。
2. 它必須擁有與被裝飾對象相同的接口（多態調用、擴展須要）。
3. 它能夠給被裝飾對象添加額外的功能。

總結：保持接口，動態加強性能。

裝飾器經過包裝一個裝飾對象來擴展其功能，而又不改變其接口，這其實是基於對象的適配器模式的一種變種。與對象的適配器模式異同：

1. 相同點：都擁有一個目標對象。
2. 不一樣點：適配器模式須要實現舊接口，而裝飾器模式必須實現相同接口。

適配器模式是在適配器中，重寫舊接口的方法來調用新接口方法，來實現舊接口不改變，同時使用新接口的目的。新接口適配舊接口。

而裝飾模式，是裝飾器和舊接口實現相同的接口，在調用新接口的方法中，會調用舊接口的方法，並對其進行擴展。

2. 由來（爲何不是繼承）

功能的拓展，一般可使用繼承的方式解決。但這樣實現的話，每一種組合都須要一個類，大量重複性內容，類數目「爆炸」；另外，這些拓展的功能必需要是能夠預見，編譯時就肯定了，靜態的擴展。

一個例子大概說：Beverage是一個抽象類，它被全部在一個咖啡店裏賣的飲料繼承。Beverage有個抽象方法cost，全部的子類都要實現這個抽象方法，計算它們的價格。如今有四個最基本的咖啡：HouseBlend,DarkRoast,Decaf,Espresso他們都繼承自Beverage，如今的需求是說在四個最基本的咖啡裏，每一個均可以隨便地添加調味品，像steamed milk,soy,還有mocha最後是加上whipped milk。若是是說按繼承來實現這種幾個調味品跟原來咖啡的組合的話，咱們會很天然地設計來下面的類圖來：

若是是按裝飾模式的設計思路咱們能夠得出下面的設計類圖：

裝飾模式是怎麼達到不只類的數目大減小了，性能的重複也能夠減至到最少。

3. 典型結構圖

一句話解釋：裝飾者和被裝飾者須要繼承同一個接口或者是抽象類，被裝飾者做爲裝飾者的一個變量。程序中原來調用被裝飾者某方法func1的地方改爲調用裝飾者相同的那個方法func1，而且裝飾者的該方法func1上添加了一些額外的功能，在方法func1中再調用被裝飾着的方法func1。
這就是動態的擴展。

02. 適配器模式

目的：將一個類的接口轉換成客戶指望的另外一個接口，讓本來不兼容的接口能夠合做無間。

1. 特色

1. 適配器對象實現原有接口
2. 適配器對象組合一個實現新接口的對象（這個對象也能夠不實現一個接口，只是一個單純的對象）
3. 對適配器原有接口方法的調用被委託給新接口的實例的特定方法(重寫舊接口方法來調用新接口功能。)

2.例子

我國國標充電器三孔，德國得標充電器兩孔。現去德國旅行。如何將咱們的三孔充電器插入兩孔。這就須要適配器。

類圖：

DBSocketInterface：德標接口
DBSocket：德國插座（實現DBSocketInterface，提供兩孔充電方法）
Hotel ： 擁有得標接口。
GBSocketInterface ：國標接口
GBSocket ： 中國插座（實現GBSocketInterface，提供三孔充電方法）

適配器實現：

public class SocketAdapter    
    implements DBSocketInterface{   //實現舊接口  

    //組合新接口  
    private GBSocketInterface gbSocket;  
      
    /** 
     * 在建立適配器對象時，必須傳入一個新街口的實現類 
     */  
    public SocketAdapter(GBSocketInterface gbSocket) {  
        this.gbSocket = gbSocket;  
    }  
      
    /** 
     * 將對就接口的調用適配到新接口 
     */  
    @Override  
    public void powerWithTwoRound() {  
        gbSocket.powerWithThreeFlat();  
    }  

}

在適配器中，繼承了舊接口，組合了新接口。在重寫舊接口方法的時候，調用了新接口的功能。

hotel.setSocket(socketAdapter);  
 hotel.charge();

在hotel的charge()方法中，調用的是DBSocketInterface 實現子類的兩孔充電方法。而這個實現子類，就是適配器類，重寫的調用三孔充電的方法。

這也是適配器模式魅力：

不改變原有接口（德標），卻還能使用新接口的功能（國標）。

適配器詳情和實際使用例子參考《http://blog.csdn.net/zhangjg_blog/article/details/18735243》

03. Java IO 設計模式

1. I/O庫對稱性

1. 輸入-輸出對稱：好比InputStream和OutputStream對Byte字節流的輸入和輸；而Reader和Writer各自佔據Char字符流的輸入和輸出。
2. byte-char對稱：InputStream和Reader的子類分別負責byte和字符流的輸入；OutputStream和Writer的子類分別負責byte和字符流的輸出。

2.兩個設計模式

1. 裝飾模式：在由InputStream、OutputStream、Reader和Writer表明的等級結構內部，有一些流處理器能夠對另外一些流處理器起到裝飾做用，造成新的、具備改善了的功能的流處理器。
2. 適配器模式：在由InputStream、OutputStream、Reader和Writer表明的等級結構內部，有一些流處理器是對其餘類型的流處理器的適配。這就是適配器的應用。

3.裝飾模式的應用

因爲java I/O庫須要不少性能的各類組合，若是這些性能都是用繼承來實現，那麼每一種組合都須要一個類，大量重複類。

首先，須要理解java I/O庫是由一些原始流處理器和圍繞它的裝飾流處理器（裝飾器，動態擴展原始類性能）所組成的。

這裏以InputStream爲例，並附上結構圖。

這些流類分紅兩種，即原始流類（Original Stream）和連接流處理器（Wrapper Stream）。

原始流處理器

原始流處理器接收一個Byte數組對象，String對象，FileDiscriptor對象或者不一樣類型的流源對象，原始流處理器包括如下四種：

1. ByteArrayInputStream：接收一個Byte數組做爲流的源。
2. FileInputStream:創建一個與文件有關的輸入流。接收一個File對象做爲流的源。
3. PipedInputStream：能夠與PipedOutputStream配合使用，用於讀入一個數據管道的數據，接收一個PipedOutputStream做爲源。
4. StringBufferInputStream：將一個字符串緩衝區轉換爲一個輸入流。(廢棄)

連接流處理器

所謂連接流處理器，就是能夠接收另外一個流對象做爲源，並對之進行功能擴展的類。InputStream類型的連接處理接收另外一個InputStream對象做爲流源。

以FilterInputStream過濾輸入流的子類爲例。它將另外一個輸入流做爲流源。這個類的子類包括如下幾種：

1. BufferedInputStream：用來從硬盤將數據讀入到一個內存緩衝區中，並從緩衝區提供數據。
2. DataInputStream：提供基於多字節的讀取方法，能夠讀取原始類型的數據。
3. LineNumberInputStream：提供帶有行計數功能的過濾輸入流。
4. PushbackInputStream：提供特殊的功能，能夠將已經讀取的字節「推回」到輸入流中。

原始流，就是裝模式中具體構件角色（被裝飾者），連接流，就是裝飾模式中的裝飾角色。

抽象結構圖

一句話總結：連接流處理器，接收原始流處理器並將其做爲成員變量引用，都繼承了相同的抽象類InputStream。他們在內部工做方法中作了相應改變，在連接流的相同方法中擴展原始流中的方法，這種變化就是裝飾模式的目的。

4.適配器模式的應用

StringBufferInputStream是一個適配器類，其繼承了InputStream類型，同時持有一個對String類型的引用。這是將處理String對象的新接口適配成InputStream的舊接口的適配器模式。

其他OutputStream、Reader和Writer的裝飾模式和適配器模式 參考《http://www.cnblogs.com/wxgblogs/p/5649933.html》 和《http://www.cnblogs.com/heartstage/p/3391070.html》