写在模式学习之前

什么是设计模式：在我们进行程序设计时，逐渐形成了一些典型问题和问题的解决方案，这就是软件模式；每一个模式描述了一个在我们程序设计中经常发生的问题，以及该问题的解决方案；当我们碰到模式所描述的问题，就可以直接用相应的解决方法去解决这个问题，这就是设计模式。

设计模式就是抽象出来的东西，它不是学出来的，是用出来的；或许你根本不知道任何模式，不考虑任何模式，却写着最优秀的代码，即使以“模式专家”的角度来看，都是最佳的设计，不得不说是“最佳的模式实践”，这是因为你积累了很多的实践经验，知道“在什么场合代码应该怎么写”，这本身就是设计模式。

有人说：“水平没到，学也白学，水平到了，无师自通”。诚然，模式背熟，依然可能写不出好代码，更别说设计出好框架；OOP理解及实践经验到达一定水平，同时也意味着总结了很多好的设计经验，但"无师自通"，却也未必尽然，或者可以说，恰恰是在水平和经验的基础上，到了该系统的学习一下“模式”的时候了，学习一下专家总结的结果，印证一下自己的不足，对于提高水平还是很有帮助的。

本系列的设计模式学习笔记，实际是对于《Java与模式》这本书的学习记录。

Java I/O库的设计原则

在Java 语言I/O库的设计中，使用了两个结构模式，即装饰模式和适配器模式。本篇围绕这两个模式讨论Java I/O库的设计。

Java库的两个对称性

（1）输出-输入对称：处理Byte流的InputStream和OutputStream；处理Char流的Reader和Writer。

（2）byte-char对称：InputStream与Reader的子类分别负责Byte和Char的输入；OutputStream与Writer的子类分别负责Byte和Char流的输出，它们分别形成平行的等级结构。

Java库的两个设计模式

（1）装饰模式：装饰模式在Java语言中的最著名的应用莫过于Java I/O标准库的设计了。

（2）适配器模式：适配器模式是Java I/O库中第二个最重要的设计模式。

装饰模式的应用

InputStream类型中的装饰模式

结构图：

装饰模式的各个角色：

（1）抽象构件（Component）角色：由InputStream扮演。这是一个抽象类，为各种子类型流处理器提供统一的接口。

（2）具体构件（ConcreteComponent）角色：由ByteArrayInputStream、FileInputStream、PipedInputStream以及StringBufferInputStream等原始流处理器扮演。他们实现了抽象构件角色所规定的接口，可以被链接流处理器所装饰。

（3）抽象装饰（Decorator）角色：由FilterInputStream扮演。它实现了InputStream所规定的接口。

（4）具体装饰（ConcreteDecorator）角色：由几个类扮演，分别是DataInputStream、BufferInputStream以及两个不常用的类LineNumberInputStream和PushBackInputStream

注意：StringBufferInputStream、LineNumberInputStream已经过时，不再推荐使用。

OutputStream类型中的装饰模式

结构图：

装饰模式的各个角色：

（1）抽象构件（Component）角色：由OutputStream扮演。这是一个抽象类，为各种的子类型流处理器提供统一的接口。

（2）具体构件（ConcreteComponent）角色：由ByteArrayOutputStream、FileOutputStream以及PipedOutputStream等扮演，它们均实现了OutputStream所声明的接口。

（3）抽象装饰（Decorator）角色：由FilterOutputStream扮演。它有与OutputStream相同的接口，而这正是装饰类的关键。

（4）具体装饰（ConcreteDecorator）角色：由几个类扮演，分别是BufferedOutputStream、DataOutputStream，以及PrintStream。

Reader类型中的装饰模式

结构图：

装饰模式的各个角色：

（1）抽象构件（Component）角色： 由Reader扮演。这是一个抽象类，为各种的子类型流处理器提供统一的接口。

（2）具体构件（ConcreteComponent）角色：有CharArrayReader、InputStreamReader、PipedReader以及StringReader等扮演，它们均实现了Reader所声明的接口。

（3）抽象装饰（Decorator）角色：由BufferedReader以及FilterReader扮演。这两者有着与Readeer相同的接口，而这正是装饰类的关键。

（4）具体装饰（ConcreteD）角色：分别是LineNumberReader作为BufferedReader的具体装饰角色，PushbackReader作为FilterReader的具体装潢角色。

Writer类型中的装饰模式

结构图：

装饰模式的各个角色：

（1）抽象构件（Component）角色：由Writer扮演。这是一个抽象类，为各种的子类型流处理器提供统一的接口。

（2）具体构件（ConcreteComponent）角色：由CharArrayWriter、OutputStreamWriter、PipedWriter以及StringWriter等扮演，它们均实现了Reader所声明的接口。

（3）抽象装饰（Decorator）角色：由BufferedWriter、FilterWriter以及PrintWriter扮演，它们有着与Writer相同的接口。

（4）具体装饰（ConcreteDecorator）角色：是与抽象装饰角色合并的。由于抽象装饰角色与具体装饰角色发生合并，因为装饰模式在这里被简化了。

装饰模式和适配器模式的对比

（1）装饰模式和适配器模式，都是通过封装其他对象达到设计目的的。

（2）理想的装饰模式在对被装饰对象进行功能增强时，要求具体构件角色、装饰角色的接口与抽象构件角色的接口完全一致；而适配器模式则不然，一般而言，适配器模式并不要求对源对象的功能进行增强，只是利用源对象的功能而已，但是会改变源对象的接口，以便和目标接口相符合。

（3）装饰模式有透明和半透明两种，区别就在于接口是否完全一致。关于装饰模式的重要的事实是，很难找到理想的装饰模式。一般而言，对一个对象进行功能增强的同时，都会导致加入新的行为，因此，装饰角色的接口比抽象构件角色的接口宽是很难避免的，这种现象存在于Java I/O库中多有的类型的链接流处理器中。一个装饰类提供的新的方法越多，它离纯装饰模式的距离就越远，离适配器模式的距离也就越近。

适配器模式的应用

InputStream原始流处理器中的适配器模式

ByteArrayInputStream是一个适配器类：

FileInputStream是一个适配器类：

StringBufferInputStr