从Java类库看设计模式 5.doc

从Java类库看设计模式 5在使用Java中的IO类库的时候，是不是快要被它那些功能相似，却又绝对可称得上庞杂的类搞得要发疯了?或许你很不明白为什么要做这么多功能相似的几十个类出来，这就是Decorator模式将要告诉你的了。在IO处理中，Java将数据抽象为流(Stream)。在IO库中，最基本的是InputStream和OutputStream两个分别处理输出和输入的对象(为了叙述简便起见，这儿只涉及字节流，字符流和其完全相似)，但是在InputStream和OutputStream中之提供了最简单的流处理方法，只能读入/写出字符，没有缓冲处理，无法处理文件，等等。它们只是提供了最纯粹的抽象，最简单的功能。如何来添加功能，以处理更为复杂的事情呢?你可能会想到用继承。不错，继承确实可以解决问题，但是继承也带来更大的问题，它对每一个功能，都需要一个子类来实现。比如，我先实现了三个子类，分别用来处理文件，缓冲，和读入/写出数据，但是，如果我需要一个既能处理文件，又具有缓冲功能的类呢?这时候又必须在进行一次继承，重写代码。实际上，仅仅这三种功能的组合，就已经是一个很大的数字，如果再加上其它的功能，组合起来的IO类库，如果只用继承来实现的话，恐怕你真的是要被它折磨疯了。图八：JDK中IO流的类层次Decorator模式可以解决这个问题。Decorator字面的意思是装饰的意思，在原有的基础上，每添加一个装饰，就可以增加一种功能。这就是Decorator的本意。比如，对于上面的那个问题，只需要三个Decorator类，分别代表文件处理，缓冲和数据读写三个功能，在此基础上所衍生的功能，都可以通过添加装饰来完成，而不必需要繁杂的子类继承了。更为重要的是，比较继机制承而言，Decorator是动态的，可以在运行时添加或者去除附加的功能，因而也就具有比继承机制更大的灵活性。上面就是Decorator的基本思想，下面的是Decorator模式的静态结构图：图九：Decorator模式的类图可以看到，一个Decorator与装饰的Subject对象有相同的接口，并且除了接口中给出的方法外，每个Decorator均有自己添加的方法，来添加对象功能。每个Decorator均有一个指向Subject对象的引用，附加的功能被添加在这个Subject对象上。而Decorator对象本身也是一个Subject对象，因而它也能够被其他的Decorator所修饰，提供组合的功能。在Java IO操作中，经常可以看到诸如如下的语句：1myStringBuffer=new StringBuffer(This is a sample string to be read);23FilterInputStream myStream=new LineNumberInputStream45( new BufferInputStream( new StringBufferInputStream( myStringBuffer);67myStream.read();89myStream.line();1011多个的Decorator被层叠在一起，最后得到一个功能强大的流。既能够被缓冲，又能够得到行数，这就是Decorator的威力!不仅仅如此，Java中的IO还允许你引入自定义的Decorator，来实现自己想要的功能。在良好的设计背景下，这做起并不复杂，只需要4步：创建两个分别继承了FilterInputStream和 FilterOutputStream的子类重载read()和write()方法来实现自己想要的功能。可以定义或者重载其它方法来提供附加功能。确定这两个类会被一起使用，因为它们在功能上是对称的。就这样，你就可以无限的扩展IO的功能了。在了解了IO中的Decorator后，我们再来看一个Decorator模式应用的具体的例子。这个例子原本是出现在GOF书中的，这儿稍作改动，引来示例。在一个图形用户界面(GUI)中，一个组件有时候需要用到边框或者滚动条，而有时候又不需要，有时候可能两者都要用到。当需要动态的去处或者添加职能的时候，就可以考虑使用Decorator模式了。这儿对于一个VisualComponent组件对象，我们引入了两个Decorator类：BoderDecorator和ScrollDecorator，分别用来为组件添加边框和处理滚动。程序类图如下：图十：Decorator模式的应用例子程序写得很简单，没有包括具体的代码，只是有一个可以运行的框架以供参考。代码如下： 1/Client类用来创建窗体和组件对象，这儿可以看到Decorator是如何组合和应用的 2 3class Client 4 5public static void main (String args ) 6 7Window window = new Window (); 8 9TextView textView = new TextView ();1011window.setContents (1213new BorderDecorator (1415new ScrollDecorator (textView, 500), 1);161718192021/Windows类用来容纳组件对象2223class Window2425VisualComponent contents;2627public Window () 2829public void setContents (VisualComponent vc)3031contents = vc;323334353637/VisualComponent类定义了组件的接口3839class VisualComponent4041public VisualComponent ()4243public void draw ()4445public void resize ()46474849/TextView类是一个显示文本的具体的组件5051class TextView extends VisualComponent5253public TextView ()5455public void draw ()565758596061public void resize ()6263646566676869/Decorator类继承于VisualComponent，定义所有Decorator的缺省方法实现7071class Decorator extends VisualComponent7273private VisualComponent component;7475public Decorator (VisualComponent vc) 7677ponent=vc;78798081public void draw () 8283component.draw ();84858687public void resize () 8889component.resize ();909192939495/BorderDecorator类为组件提供边框9697class BorderDecorator extends Decorator9899private int width;100101public BorderDecorator (VisualComponent vc, int borderWidth)102103super (vc);104105width = borderWidth;106107108109public void draw ()110111super.draw ();112113drawBorder (width);114115116117private void drawBorder (int width)118119120121122123124125/ScrollDecorator类为组件提供滚动条126127class ScrollDecorator extends Decorator128129private int scrollSize;130131public ScrollDecorator (VisualComponent vc, int scrSize)132133super (vc);134135scrollSize = scrSize;136137138139public void draw ()140141scroll();142143super.draw ();144145146147private void scroll ()148149150151152153154Decorator确实能够很好的缓解当功能组合过多时子类继承所能够带来的问题。但是在得到很大的灵活性的同时，Decorator在使用时也表现得较为复杂。看看仅仅为了得到一个IO流，除了要创建核心的流外，还要为其加上各种各样的装饰类，这使得代码变得复杂而难懂。有几个人一开始时没有被Java的I