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从Decorator,Adapter模式看Java/IO库(一)

来源:互联网网民  宽屏版  评论
2007-09-22 05:02:37

我想任何一本介绍模式的书在讲到Decorator模式的时候不能不提到它的实际应用--在Java/IO库里面的应用,<<Java与模式>>这本书也不例外,有点不一样的是,这本书在介绍的时候有个专题,是从两个模式来看Java/IO库,完这个专题后,个人感觉对Java/IO库有了全新的认识同时也加深了Decorator模式跟Adapter适配器模式的理解,现和大家分享下这个在我看来很伟大的成果,同时说明下,以下大部分文字跟图片是来自<<Java与模式>>这本书。

一.引子(概括地介绍Java的IO)

无论是哪种编程语言,输入跟输出都是重要的一部分,Java也不例外,而且Java将输入/输出的功能和使用范畴做了很大的扩充。它采用了流的机制来实现输入/输出,所谓流,就是数据的有序排列,而流可以是从某个源(称为流源或Source of Stream)出来,到某个目的地(称为流汇或Sink of Stream)去的。由流的方向,可以分成输入流和输出流,一个程序从输入流读取数据向输出流写数据。

如,一个程序可以用FileInputStream类从一个磁盘文件读取数据,如下图所示:

王朝网络

像FileInputStream这样的处理器叫做流处理器,它就像流的管道一样,从一个流源吸入某种类型的数据,并输出某种类型的数据。上面这种示意图叫做流的管道图。

同样道理,也可以用FileOutputStream类向一个磁盘文件写数据,如下图所示:

王朝网络

在实际应用这种机制并不没有太大的用处,程序需要写出地通常是非常结构化的信息,因此这些byte类型的数据实际上是一些数值,文字,源代码等。Java的I/O库提供了一个称做链接(Chaining)的机制,可以将一个流处理器跟另一个流处理器首尾相接,以其中之一的输出为输入,形成一个流管道的链接。

例如,DataInputStream流处理器可以把FileInputStream流对象的输出当作输入,将Byte类型的数据转换成Java的原始类型和String类型的数据。如下图所示:

王朝网络

类似地,向一个文件写入Byte类型的数据不是一个简单的过程。一个程序需要向一个文件里写入的数据往往都是结构化的,而Byte类型则是原始类型。因此在写的时候必须经过转换。DataOutputStream流处理器提供了接收了原始数据类型和String数据类型,而这个流处理器的输出数据则是Byte类型。也就是说DataOutputStream可以将源数据转换成Byte类型的数据,再输出来。

这样一来,就可以将DataOutputStream与FileOutputStream链接起来,这样程序就可以将原始数据类型和String类型的源数据写入这个链接好的双重管道里面,达到将结构化数据写到磁盘文件里面的目的,如下图所示:

王朝网络

这又是链接的所发挥的大作用。

流处理器所处理的流必定都有流源,而如果将流类所处理的流源分类的话,基本可以分成两大类:

第一数组,String,File等,这一种叫原始流源。

第二同样类型的流用做链接流类的流源,叫链接流源。

二Java I/O库的设计原则

Java语言的I/O库是对各种常见的流源,流汇以及处理过程的抽象化。客户端的Java程序不必知道最终的流源,流汇是磁盘上的文件还是数组等;也不必关心数据是否经过缓冲的,可否按照行号读取等处理的细节。

书中提到了,对于第一次见到Java/IO库的人,无不因为这个库的庞杂而感到困惑;而对于熟悉这个库的人,而又常常为这个库的设计是否得当而争论不体。书的作者提出自己的意见,要理解Java I/O这个庞大而复杂的库,关键是要掌握两个对称性跟两个设计模式模式。

Java I/O库具有两个对称性,它们分别是:

1输入-输出对称性,比如InputStream和OutputStream各自占据Byte流的输入与输出的两个平行的等级结构的根部。而Reader和Writer各自占据Char流的输入与输出的两个平行的等级结构的根部。

2byte-char对称,InputStream和Reader的子类分别负责Byte和Char流的输入;OutputStream和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 I/O库的两个设计模式:

Java的I/O库总体设计是符合装饰者模式(Decorator)跟适配器模式(Adapter)的。如前所述,这个库中处理流的类叫做流类。引子里所谈到的FileInputStream,FileOutputStream,DataInputStream及DataOutputStream都是流处理器的例子。

1装饰者模式: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。装饰者模式是Java I/O库的整体设计模式。这样的一个原则是符合装饰者模式的,如下图所示:

王朝网络

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它类型的流源的适配。这就是适配器模式的应用,如下图所示。

王朝网络

适配器模式应用到了原始流处理器的设计上面,构成了I/O库所有流处理器的起点。

今天晚上先到这了,明天再接着细看两种设计模式具体是怎样在I/O库中被应用的。

 
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 我想任何一本介绍模式的书在讲到Decorator模式的时候不能不提到它的实际应用--在Java/IO库里面的应用,<<Java与模式>>这本书也不例外,有点不一样的是,这本书在介绍的时候有个专题,是从两个模式来看Java/IO库,完这个专题后,个人感觉对Java/IO库有了全新的认识同时也加深了Decorator模式跟Adapter适配器模式的理解,现和大家分享下这个在我看来很伟大的成果,同时说明下,以下大部分文字跟图片是来自<<Java与模式>>这本书。  一.引子(概括地介绍Java的IO)  无论是哪种编程语言,输入跟输出都是重要的一部分,Java也不例外,而且Java将输入/输出的功能和使用范畴做了很大的扩充。它采用了流的机制来实现输入/输出,所谓流,就是数据的有序排列,而流可以是从某个源(称为流源或Source of Stream)出来,到某个目的地(称为流汇或Sink of Stream)去的。由流的方向,可以分成输入流和输出流,一个程序从输入流读取数据向输出流写数据。  如,一个程序可以用FileInputStream类从一个磁盘文件读取数据,如下图所示:  [url=http://www.wangchao.net.cn/bbsdetail_999989.html][img]http://images.wangchao.net.cn/images/upload/images/lsdn/1190408556677.jpg[/img][/url]  像FileInputStream这样的处理器叫做流处理器,它就像流的管道一样,从一个流源吸入某种类型的数据,并输出某种类型的数据。上面这种示意图叫做流的管道图。  同样道理,也可以用FileOutputStream类向一个磁盘文件写数据,如下图所示:  [url=http://www.wangchao.net.cn/bbsdetail_999989.html][img]http://images.wangchao.net.cn/images/upload/images/lsdn/1190408556817.jpg[/img][/url]   在实际应用这种机制并不没有太大的用处,程序需要写出地通常是非常结构化的信息,因此这些byte类型的数据实际上是一些数值,文字,源代码等。Java的I/O库提供了一个称做链接(Chaining)的机制,可以将一个流处理器跟另一个流处理器首尾相接,以其中之一的输出为输入,形成一个流管道的链接。  例如,DataInputStream流处理器可以把FileInputStream流对象的输出当作输入,将Byte类型的数据转换成Java的原始类型和String类型的数据。如下图所示: [url=http://www.wangchao.net.cn/bbsdetail_999989.html][img]http://images.wangchao.net.cn/images/upload/images/lsdn/1190408556958.jpg[/img][/url]  类似地,向一个文件写入Byte类型的数据不是一个简单的过程。一个程序需要向一个文件里写入的数据往往都是结构化的,而Byte类型则是原始类型。因此在写的时候必须经过转换。DataOutputStream流处理器提供了接收了原始数据类型和String数据类型,而这个流处理器的输出数据则是Byte类型。也就是说DataOutputStream可以将源数据转换成Byte类型的数据,再输出来。  这样一来,就可以将DataOutputStream与FileOutputStream链接起来,这样程序就可以将原始数据类型和String类型的源数据写入这个链接好的双重管道里面,达到将结构化数据写到磁盘文件里面的目的,如下图所示:  [url=http://www.wangchao.net.cn/bbsdetail_999989.html][img]http://images.wangchao.net.cn/images/upload/images/lsdn/1190408557146.jpg[/img][/url]  这又是链接的所发挥的大作用。  流处理器所处理的流必定都有流源,而如果将流类所处理的流源分类的话,基本可以分成两大类:  第一 数组,String,File等,这一种叫原始流源。  第二 同样类型的流用做链接流类的流源,叫链接流源。  二 Java I/O库的设计原则  Java语言的I/O库是对各种常见的流源,流汇以及处理过程的抽象化。客户端的Java程序不必知道最终的流源,流汇是磁盘上的文件还是数组等;也不必关心数据是否经过缓冲的,可否按照行号读取等处理的细节。  书中提到了,对于第一次见到Java/IO库的人,无不因为这个库的庞杂而感到困惑;而对于熟悉这个库的人,而又常常为这个库的设计是否得当而争论不体。书的作者提出自己的意见,要理解Java I/O这个庞大而复杂的库,关键是要掌握两个对称性跟两个设计模式模式。 Java I/O库具有两个对称性,它们分别是:  1 输入-输出对称性,比如InputStream和OutputStream各自占据Byte流的输入与输出的两个平行的等级结构的根部。而Reader和Writer各自占据Char流的输入与输出的两个平行的等级结构的根部。  2 byte-char对称,InputStream和Reader的子类分别负责Byte和Char流的输入;OutputStream和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 I/O库的两个设计模式: Java的I/O库总体设计是符合装饰者模式(Decorator)跟适配器模式(Adapter)的。如前所述,这个库中处理流的类叫做流类。引子里所谈到的FileInputStream,FileOutputStream,DataInputStream及DataOutputStream都是流处理器的例子。  1 装饰者模式: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。装饰者模式是Java I/O库的整体设计模式。这样的一个原则是符合装饰者模式的,如下图所示: [url=http://www.wangchao.net.cn/bbsdetail_999989.html][img]http://images.wangchao.net.cn/images/upload/images/lsdn/1190408557239.jpg[/img][/url] 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它类型的流源的适配。这就是适配器模式的应用,如下图所示。   [url=http://www.wangchao.net.cn/bbsdetail_999989.html][img]http://images.wangchao.net.cn/images/upload/images/lsdn/1190408557333.jpg[/img][/url]  适配器模式应用到了原始流处理器的设计上面,构成了I/O库所有流处理器的起点。  今天晚上先到这了,明天再接着细看两种设计模式具体是怎样在I/O库中被应用的。  
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