jdk为程序员提供了大量的类库，而为了保持类库的可重用性，可扩展性和灵活性，其中使用到了大量的设计模式，本文将介绍jdk的i/o包中使用到的decorator模式，并运用此模式，实现一个新的输出流类。

　　decorator模式简介

　　decorator模式又名包装器(wrapper)，它的主要用途在于给一个对象动态的添加一些额外的职责。与生成子类相比，它更具有灵活性。
有时候，我们需要为一个对象而不是整个类添加一些新的功能，比如，给一个文本区添加一个滚动条的功能。我们可以使用继承机制来实现这一功能，但是这种方法不够灵活，我们无法控制文本区加滚动条的方式和时机。而且当文本区需要添加更多的功能时，比如边框等，需要创建新的类，而当需要组合使用这些功能时无疑将会引起类的爆炸。

　　我们可以使用一种更为灵活的方法，就是把文本区嵌入到滚动条中。而这个滚动条的类就相当于对文本区的一个装饰。这个装饰(滚动条)必须与被装饰的组件(文本区)继承自同一个接口，这样，用户就不必关心装饰的实现，因为这对他们来说是透明的。装饰会将用户的请求转发给相应的组件(即调用相关的方法)，并可能在转发的前后做一些额外的动作(如添加滚动条)。通过这种方法，我们可以根据组合对文本区嵌套不同的装饰，从而添加任意多的功能。这种动态的对对象添加功能的方法不会引起类的爆炸，也具有了更多的灵活性。

　　以上的方法就是decorator模式，它通过给对象添加装饰来动态的添加新的功能。如下是decorator模式的uml图：



　　component为组件和装饰的公共父类，它定义了子类必须实现的方法。

　　concretecomponent是一个具体的组件类，可以通过给它添加装饰来增加新的功能。

　　decorator是所有装饰的公共父类，它定义了所有装饰必须实现的方法，同时，它还保存了一个对于component的引用，以便将用户的请求转发给component，并可能在转发请求前后执行一些附加的动作。

　　concretedecoratora和concretedecoratorb是具体的装饰，可以使用它们来装饰具体的component。

　　java io包中的decorator模式

　　jdk提供的java.io包中使用了decorator模式来实现对各种输入输出流的封装。以下将以java.io.outputstream及其子类为例，讨论一下decorator模式在io中的使用。

　　首先来看一段用来创建io流的代码：

以下是代码片段： try { 　outputstream out = new dataoutputstream(new fileoutputstream("test.txt")); } catch (filenotfoundexception e) { 　e.printstacktrace(); }

　　这段代码对于使用过java输入输出流的人来说再熟悉不过了，我们使用dataoutputstream封装了一个fileoutputstream。这是一个典型的decorator模式的使用，fileoutputstream相当于component，dataoutputstream就是一个decorator。将代码改成如下，将会更容易理解：

以下是代码片段： try { 　outputstream out = new fileoutputstream("test.txt"); 　out = new dataoutputstream(out); } catch(filenotfoundexception e) { 　e.printstatcktrace(); }

　　由于fileoutputstream和dataoutputstream有公共的父类outputstream，因此对对象的装饰对于用户来说几乎是透明的。下面就来看看outputstream及其子类是如何构成decorator模式的：



　　outputstream是一个抽象类，它是所有输出流的公共父类，其源代码如下：

以下是代码片段： public abstract class outputstream implements closeable, flushable { 　public abstract void write(int b) throws ioexception; 　... }

　　它定义了write(int b)的抽象方法。这相当于decorator模式中的component类。

　　bytearrayoutputstream，fileoutputstream 和 pipedoutputstream 三个类都直接从outputstream继承，以bytearrayoutputstream为例：

以下是代码片段： public class bytearrayoutputstream extends outputstream { 　protected byte buf[]; 　protected int count; 　public bytearrayoutputstream() { 　　this(32); 　} 　public bytearrayoutputstream(int size) { 　　if (size 〈 0) { 　　　throw new illegalargumentexception("negative initial size: " + size); 　　} 　　buf = new byte[size]; 　} 　public synchronized void write(int b) { 　　int newcount = count + 1; 　　if (newcount 〉 buf.length) { 　　　byte newbuf[] = new byte[math.max(buf.length 〈〈 1, newcount)]; 　　　system.arraycopy(buf, 0, newbuf, 0, count); 　　　buf = newbuf; 　　} 　　buf[count] = (byte)b; 　　count = newcount; 　} 　... }

　　它实现了outputstream中的write(int b)方法，因此我们可以用来创建输出流的对象，并完成特定格式的输出。它相当于decorator模式中的concretecomponent类。

　　接着来看一下filteroutputstream，代码如下：

以下是代码片段： public class filteroutputstream extends outputstream { 　protected outputstream out; 　public filteroutputstream(outputstream out) { 　　this.out = out; 　} 　public void write(int b) throws ioexception { 　　out.write(b); 　} 　... }

　　同样，它也是从outputstream继承。但是，它的构造函数很特别，需要传递一个outputstream的引用给它，并且它将保存对此对象的引用。而如果没有具体的outputstream对象存在，我们将无法创建filteroutputstream。由于out既可以是指向filteroutputstream类型的引用，也可以是指向bytearrayoutputstream等具体输出流类的引用，因此使用多层嵌套的方式，我们可以为bytearrayoutputstream添加多种装饰。这个filteroutputstream类相当于decorator模式中的decorator类，它的write(int b)方法只是简单的调用了传入的流的write(int b)方法，而没有做更多的处理，因此它本质上没有对流进行装饰，所以继承它的子类必须覆盖此方法，以达到装饰的目的。

　　bufferedoutputstream 和 dataoutputstream是filteroutputstream的两个子类，它们相当于decorator模式中的concretedecorator，并对传入的输出流做了不同的装饰。以bufferedoutputstream类为例：

以下是代码片段： public class bufferedoutputstream extends filteroutputstream { 　... 　private void flushbuffer() throws ioexception { 　　if (count 〉 0) { 　　　out.write(buf, 0, count); 　　　count = 0; 　　} 　} 　public synchronized void write(int b) throws ioexception { 　　if (count 〉= buf.length) { 　　　flushbuffer(); 　　} 　　buf[count++] = (byte)b; 　} 　... }

　　这个类提供了一个缓存机制，等到缓存的容量达到一定的字节数时才写入输出流。首先它继承了filteroutputstream，并且覆盖了父类的write(int b)方法，在调用输出流写出数据前都会检查缓存是否已满，如果未满，则不写。这样就实现了对输出流对象动态的添加新功能的目的。

　　下面，将使用decorator模式，为io写一个新的输出流。

　　自己写一个新的输出流

　　了解了outputstream及其子类的结构原理后，我们可以写一个新的输出流，来添加新的功能。这部分中将给出一个新的输出流的例子，它将过滤待输出语句中的空格符号。比如需要输出"java io outputstream"，则过滤后的输出为"javaiooutputstream"。以下为skipspaceoutputstream类的代码：

以下是代码片段： import java.io.filteroutputstream; import java.io.ioexception; import java.io.outputstream; /** * a new output stream, which will check the space character * and won’t write it to the output stream. * @author magic * */ public class skipspaceoutputstream extends filteroutputstream { 　public skipspaceoutputstream(outputstream out) { 　　super(out); 　} 　/** 　* rewrite the method in the parent class, and 　* skip the space character. 　*/ 　public void write(int b) throws ioexception{ 　　if(b!=’ ’){ 　　　super.write(b); 　　} 　} }

　　它从filteroutputstream继承，并且重写了它的write(int b)方法。在write(int b)方法中首先对输入字符进行了检查，如果不是空格，则输出。

　　以下是一个测试程序：

以下是代码片段： import java.io.bufferedinputstream; import java.io.datainputstream; import java.io.dataoutputstream; import java.io.ioexception; import java.io.inputstream; import java.io.outputstream; /** * test the skipspaceoutputstream. * @author magic * */ public class test { 　public static void main(string[] args){ 　　byte[] buffer = new byte[1024]; 　　/** 　　* create input stream from the standard input. 　　*/ 　　inputstream in = new bufferedinputstream(new datainputstream(system.in)); 　　/** 　　* write to the standard output. 　　*/ 　　outputstream out = new skipspaceoutputstream(new dataoutputstream(system.out)); 　　try { 　　　system.out.println("please input your words: "); 　　　int n = in.read(buffer,0,buffer.length); 　　　for(int i=0;i〈n;i++){ 　　　　out.write(buffer[i]); 　　　} 　　} catch (ioexception e) { 　　　e.printstacktrace(); 　　} 　} }

　　执行以上测试程序，将要求用户在console窗口中输入信息，程序将过滤掉信息中的空格，并将最后的结果输出到console窗口。比如：

以下是引用片段： please input your words: a b c d e f abcdef

　　总 结

　　在java.io包中，不仅outputstream用到了decorator设计模式，inputstream，reader，writer等都用到了此模式。而作为一个灵活的，可扩展的类库，jdk中使用了大量的设计模式，比如在swing包中的mvc模式，rmi中的proxy模式等等。对于jdk中模式的研究不仅能加深对于模式的理解，而且还有利于更透彻的了解类库的结构和组成。