三 裝飾模式的應用
學過裝飾模式後，大家會發現，它在Java語言中最著名的應用莫過於Java I/O標準為庫的設計了。這一節將以處理Byte流為例，看看裝飾模式是怎樣得到應用的。
為什麼不用繼承而用裝飾模式
我們知道Java I/O庫需要很多效能的各種組合，如果說這些效能的組合是通過繼承方式來實現的話，那麼每一種組合都需要一個類，這樣就會出現大量重複性問題的出現，從而使類數目“爆炸”。而如果採用裝飾模式，那麼不僅類的數目大減少了，效能的重複也可以減至到最少。所以裝飾模式是Java I/O庫的基本模式。在這裡我想再用<<Head First Design Pattern>>中講到裝飾模式時候的一個例子，看看裝飾模式是怎麼達到不僅類的數目大減少了，效能的重複也可以減至到最少：
它這個例子大概是說：Beverage是一個抽象類別，它被所有在一個咖啡店裡賣的飲料繼承。Beverage有個抽象方法cost，所有的子類都要實現這個抽象方法，計算它們的價格。現在有四個最基本的咖啡：HouseBlend,DarkRoast,Decaf,Espresso他們都繼承自Beverage，現在的需求是說在四個最基本的咖啡裡，每個都可以隨便地添加調味品，像steamed milk,soy,還有mocha最後是加上whipped milk。如果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，我們會很自然地設計來下面的類圖來：
看到了上面的類圖了嗎，我們不禁會說這就是“類爆炸”。如果是按裝飾模式的設計思路我們可以得出下面的設計類圖：
我們再來看看Gof裡面的標準的裝飾模式的類圖表示：
仔細看看上面的幾個圖後我們肯定就會理解這句話了：裝飾模式是怎麼達到不僅類的數目大減少了，效能的重複也可以減至到最少。
再回到Java I/O庫，由於裝飾模式的引用，造成了靈活性和複雜都大大增加了，我們在使用Java I/O庫時，必須理解Java I/O庫是由一些基本的原始流處理器和圍繞它們的裝飾流處理器所組成的，這樣可以在學習和使用Java I/O庫時達到事半功倍的效果。
下面我用<<Java與模式>>，<<Head First Design Pattern>>或者是網上看到的一些類圖來分析：
首先是InputStream類型中的裝飾模式：
InputStream有七個直接的具體子類，有四個屬於FilterInputStream的具體子類，如所示：
中所有的類都叫做流處理器，這個圖就叫做（InputStream類型的）流處理器圖。
書中提到根據輸入資料流的源的類型，可以將這些流類分成兩種，即原始流類（Original Stream）和連結流處理器（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對象或者不同類型的流來源物件，根據上面的圖，原始流處理器包括以下四種：
ByteArrayInputStream：為多線程的通訊提供緩衝區操作功能，接收一個Byte數組作為流的源。
FileInputStream:建立一個與檔案有關的輸入資料流。接收一個File對象作為流的源。
PipedInputStream：可以與PipedOutputStream配合使用，用於讀入一個資料管道的資料，接收一個PipedOutputStream作為源。
StringBufferInputStream：將一個字串緩衝區轉換為一個輸入資料流。接收一個String對象作為流的源。（ＪＤＫ協助文檔上說明：已淘汰。此類未能正確地將字元轉換為位元組。從ＪＤＫ1.1開始，從字串建立流的首選方法是通過StringReader類進行建立。只有字串中每個字元的低八位可以由此類使用。）
連結流處理器
所謂連結流處理器，就是可以接收另一個流對象作為源，並對之進行功能擴充的類。InputStream類型的連結處理器包括以下幾種，它們都接收另一個InputStream對象作為流源。
（１）FilterInputStream稱為過濾輸入資料流，它將另一個輸入資料流作為流源。這個類的子類包括以下幾種：
BufferedInputStream：用來從硬碟將資料讀入到一個記憶體緩衝區中，並從緩衝區提供資料。
DataInputStream：提供基於多位元組的讀取方法，可以讀取原始類型的資料。
LineNumberInputStream：提供帶有行計數功能的過濾輸入資料流。
PushbackInputStream：提供特殊的功能，可以將已經讀取的位元組“推回”到輸入資料流中。
（２）ObjectInputStream可以將使用ObjectInputStream序列化的未經處理資料類型和對象重新並行化。
（３）SeqcueneInputStream可以將兩個已有的輸入資料流串連起來，形成一個輸入資料流，從而將多個輸入資料流排列構成一個輸入資料流序列。
抽象結構圖
按照上面的這種原始流處理器和連結流處理器的劃分，可以用下面的結構圖來描述它們之間的關係。
上面的流處理器圖跟裝飾模式的結構圖有著顯而易見的相同之處。實際上InputStream類型的流處理器結構確實符合裝飾模式。
裝飾模式結構圖
對於FilterInputStream查看JDK1.4原始碼，部分代碼如下:
Public class FilterInputStream extends InputStream { /** * The input stream to be filtered. */ protected InputStream in; protected FilterInputStream(InputStream in) { this.in = in; } //其它代碼}FilterInputStream繼承了InputStream,也引用了InputStream,而它有四個子類,這就是所謂的Decorator模式上面這個圖向我們傳達了這個資訊：連結流連結流對象接收一個原始流對象或者另外一個連結流對象作為流源；另一方面他們對流源的內部工作方法做了相應的改變，這種改變是裝飾模式所要達到的目的。比如：
BufferedInputStream“裝飾”了InputStream的內部工作方式，使得流的讀入操作使用了緩衝機制。在使用了緩衝機制後，不會對每一次的流讀入操作都產生一個物理的讀盤動作，從而提高了程式的效率，在汲及到物理流的讀入時，都應當使用這個裝飾流類。
LineNumberInputStream和PushbackInputStream也同樣“裝飾”了InputStream的內部工作方式，前者使得程式能夠按照行號讀入資料；後者能夠使程式讀入的過程中，退後一個字元。
DataInputStream子類讀入各種不同的未經處理資料類型以及String類型的資料，這一點可以從它提供的各種read方法看出來，如：readByte(),readInt(),readFloat()等。
Java語言的I/O庫提供了四大等級結構:InputStream,OutputStream,Reader,Writer四個系列的類。InputStream和OutputStream處理8位位元組流資料, Reader和Writer處理16位的字元流資料。InputStream和Reader處理輸入, OutputStream和Writer處理輸出，所以OutputStream,Reader,Writer這三類的裝飾模式跟前面詳細介紹的InputStream裝飾模式大同小異，大家可以看書中其它部分對這三類的詳細描述或者從網上也能找到有關資料。為了方便比較這幾種類型，順便附上Java語言的I/O階層圖：
下面的圖表示:以InputStream和OutputStream形成的層次關係
下面的圖表示:以Reader和Writer形成的層次關係
在下一篇文章裡將介紹適配器模式的應用。
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