Java IO设计模式(装饰模式与适配器模式)

01. 装饰模式

1. 定义

Decorator装饰器,就是动态地给一个对象添加一些额外的职责,动态扩展,和下面继承(静态扩展)的比较。因此,装饰器模式具有如下的特征:

  1. 它必须持有一个被装饰的对象(作为成员变量)。
  2. 它必须拥有与被装饰对象相同的接口(多态调用、扩展需要)。
  3. 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。

装饰器通过包装一个装饰对象来扩展其功能,而又不改变其接口,这实际上是基于对象的适配器模式的一种变种。与对象的适配器模式异同:

  1. 相同点:都拥有一个目标对象。
  2. 不同点:适配器模式需要实现旧接口,而装饰器模式必须实现相同接口。

适配器模式是在适配器中,重写旧接口的方法来调用新接口方法,来实现旧接口不改变,同时使用新接口的目的。新接口适配旧接口。

而装饰模式,是装饰器和旧接口实现相同的接口,在调用新接口的方法中,会调用旧接口的方法,并对其进行扩展。

2. 由来(为什么不是继承)

功能的拓展,通常可以使用继承的方式解决。但这样实现的话,每一种组合都需要一个类,大量重复性内容,类数目“爆炸”;另外,这些拓展的功能必须要是可以预见,编译时就确定了,静态的扩展。

一个例子大概说:Beverage是一个抽象类,它被所有在一个咖啡店里卖的饮料继承。Beverage有个抽象方法cost,所有的子类都要实现这个抽象方法,计算它们的价格。现在有四个最基本的咖啡:HouseBlend,DarkRoast,Decaf,Espresso他们都继承自Beverage,现在的需求是说在四个最基本的咖啡里,每个都可以随便地添加调味品,像steamed milk,soy,还有mocha最后是加上whipped milk。如果是说按继承来实现这种几个调味品跟原来咖啡的组合的话,我们会很自然地设计来下面的类图来:

如果是按装饰模式的设计思路我们可以得出下面的设计类图:

装饰模式是怎么达到不仅类的数目大减少了,性能的重复也可以减至到最少。

3. 典型结构图


一句话解释:装饰者和被装饰者需要继承同一个接口或者是抽象类,被装饰者作为装饰者的一个变量。程序中原来调用被装饰者某方法func1的地方改成调用装饰者相同的那个方法func1,并且装饰者的该方法func1上添加了一些额外的功能,在方法func1中再调用被装饰着的方法func1。
这就是动态的扩展。

02. 适配器模式

目的:将一个类的接口转换成客户期望的另一个接口,让原本不兼容的接口可以合作无间。

1. 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。)

2.例子

我国国标充电器三孔,德国得标充电器两孔。现去德国旅行。如何将我们的三孔充电器插入两孔。这就需要适配器。

类图:

DBSocketInterface:德标接口
DBSocket:德国插座(实现DBSocketInterface,提供两孔充电方法)
Hotel : 拥有得标接口。
GBSocketInterface :国标接口
GBSocket : 中国插座(实现GBSocketInterface,提供三孔充电方法)

适配器实现:

public class SocketAdapter    
    implements DBSocketInterface{   //实现旧接口  

    //组合新接口  
    private GBSocketInterface gbSocket;  
      
    /** 
     * 在创建适配器对象时,必须传入一个新街口的实现类 
     */  
    public SocketAdapter(GBSocketInterface gbSocket) {  
        this.gbSocket = gbSocket;  
    }  
      
    /** 
     * 将对就接口的调用适配到新接口 
     */  
    @Override  
    public void powerWithTwoRound() {  
        gbSocket.powerWithThreeFlat();  
    }  

}

在适配器中,继承了旧接口,组合了新接口。在重写旧接口方法的时候,调用了新接口的功能。

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

在hotel的charge()方法中,调用的是DBSocketInterface 实现子类的两孔充电方法。而这个实现子类,就是适配器类,重写的调用三孔充电的方法。

这也是适配器模式魅力:

不改变原有接口(德标),却还能使用新接口的功能(国标)。

适配器详情和实际使用例子参考《http://blog.csdn.net/zhangjg_blog/article/details/18735243》

03. Java IO 设计模式

1. I/O库对称性

  1. 输入-输出对称:比如InputStream和OutputStream对Byte字节流的输入和输;而Reader和Writer各自占据Char字符流的输入和输出。
  2. byte-char对称:InputStream和Reader的子类分别负责byte和字符流的输入;OutputStream和Writer的子类分别负责byte和字符流的输出。

2.两个设计模式

  1. 装饰模式:在由InputStream、OutputStream、Reader和Writer代表的等级结构内部,有一些流处理器可以对另一些流处理器起到装饰作用,形成新的、具有改善了的功能的流处理器。
  2. 适配器模式:在由InputStream、OutputStream、Reader和Writer代表的等级结构内部,有一些流处理器是对其他类型的流处理器的适配。这就是适配器的应用。

3.装饰模式的应用

由于java I/O库需要很多性能的各种组合,如果这些性能都是用继承来实现,那么每一种组合都需要一个类,大量重复类。

首先,需要理解java I/O库是由一些原始流处理器和围绕它的装饰流处理器(装饰器,动态扩展原始类性能)所组成的。

这里以InputStream为例,并附上结构图。

这些流类分成两种,即原始流类(Original Stream)和链接流处理器(Wrapper Stream)。

原始流处理器

原始流处理器接收一个Byte数组对象,String对象,FileDiscriptor对象或者不同类型的流源对象,原始流处理器包括以下四种:

  1. ByteArrayInputStream:接收一个Byte数组作为流的源。
  2. FileInputStream:建立一个与文件有关的输入流。接收一个File对象作为流的源。
  3. PipedInputStream:可以与PipedOutputStream配合使用,用于读入一个数据管道的数据,接收一个PipedOutputStream作为源。
  4. StringBufferInputStream:将一个字符串缓冲区转换为一个输入流。(废弃)

链接流处理器

所谓链接流处理器,就是可以接收另一个流对象作为源,并对之进行功能扩展的类。InputStream类型的链接处理接收另一个InputStream对象作为流源。

以FilterInputStream过滤输入流的子类为例。它将另一个输入流作为流源。这个类的子类包括以下几种:

  1. BufferedInputStream:用来从硬盘将数据读入到一个内存缓冲区中,并从缓冲区提供数据。
  2. DataInputStream:提供基于多字节的读取方法,可以读取原始类型的数据。
  3. LineNumberInputStream:提供带有行计数功能的过滤输入流。
  4. PushbackInputStream:提供特殊的功能,可以将已经读取的字节“推回”到输入流中。

原始流,就是装模式中具体构件角色(被装饰者),链接流,就是装饰模式中的装饰角色。

抽象结构图

一句话总结:链接流处理器,接收原始流处理器并将其作为成员变量引用,都继承了相同的抽象类InputStream。他们在内部工作方法中做了相应改变,在链接流的相同方法中扩展原始流中的方法,这种变化就是装饰模式的目的。

4.适配器模式的应用

StringBufferInputStream是一个适配器类,其继承了InputStream类型,同时持有一个对String类型的引用。这是将处理String对象的新接口适配成InputStream的旧接口的适配器模式。

其余OutputStream、Reader和Writer的装饰模式和适配器模式
参考《http://www.cnblogs.com/wxgblogs/p/5649933.html》
和《http://www.cnblogs.com/heartstage/p/3391070.html》

posted @ 2017-07-11 21:14  神话小小哥  阅读(9053)  评论(0编辑  收藏  举报