Java--23种设计模式之decorator模式

装饰模式：装饰模式以对客户端透明的方式扩展对象的功能，是继承关系的一个替代方案，提供比继承更多的灵活性。动态给一个对象增加功能，这些功能可以再动态的撤消。增加由一些基本功能的排列组合而产生的非常大量的功能。是在不必改变原类文件和不使用继承的情况下，动态的扩展一个对象的功能。它是通过创建一个包装对象，也就是装饰来包裹真实的对象

趣味解释：DECORATOR—Mary过完轮到Sarly过生日，还是不要叫她自己挑了，不然这个月伙食费肯定玩完，拿出我去年在华山顶上照的照片，在背面写上“最好的的礼物，就是爱你的Fita”，再到街上礼品店买了个像框（卖礼品的MM也很漂亮哦），再找隔壁搞美术设计的Mike设计了一个漂亮的盒子装起来……，我们都是Decorator，最终都在修饰我这个人呀，怎么样，看懂了吗？趣味解释参见：http://blog.jobbole.com/20496/

Java代码中实现：以Java中的输入输出流为例，Java中的处理流即是对节点流的包装和装饰

package decorator;

import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.DataInputStream;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.LineNumberReader;
import java.io.PushbackInputStream;
import java.io.PushbackReader;

public class IOTest {
	/* test.txt内容：
     * hello world!
     */
    public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
        //文件路径可自行更换
        final String filePath = "F:/eclipse/workspace/decorator/Test.txt";

        //InputStream相当于被装饰的接口或者抽象类，FileInputStream相当于原始的待装饰的对象，FileInputStream无法装饰InputStream
        //另外FileInputStream是以只读方式打开了一个文件,并打开了一个文件的句柄存放在FileDescriptor对象的handle属性
        //所以下面有关回退和重新标记等操作，都是在堆中建立缓冲区所造成的假象,并不是真正的文件流在回退或者重新标记
        InputStream inputStream = new FileInputStream(filePath);
        final int len = inputStream.available();//记录一下流的长度
        System.out.println("FileInputStream不支持mark和reset：" + inputStream.markSupported());

        System.out.println("---------------------------------------------------------------------------------");

        /* 下面分别展示三种装饰器的作用BufferedInputStream,DataInputStream,PushbackInputStream,LZ下面做了三个装饰器的功能演示  */

        //首先装饰成BufferedInputStream，它提供我们mark，reset的功能
        BufferedInputStream bufferedInputStream = new BufferedInputStream(inputStream);//装饰成 BufferedInputStream
        System.out.println("BufferedInputStream支持mark和reset：" + bufferedInputStream.markSupported());
        bufferedInputStream.mark(0);//标记一下
        char c = (char) bufferedInputStream.read();
        System.out.println("Test.txt文件的第一个字符：" + c);
        bufferedInputStream.reset();//重置
        c = (char) bufferedInputStream.read();//再读
        System.out.println("重置以后再读一个字符，依然会是第一个字符:" + c);
        bufferedInputStream.reset();

        System.out.println("---------------------------------------------------------------------------------");

        //装饰成 DataInputStream,我们为了又使用DataInputStream,又使用BufferedInputStream的mark reset功能，所以我们再进行一层包装
        //注意，这里如果不使用BufferedInputStream，而使用原始的InputStream，read方法返回的结果会是-1，即已经读取结束
        //因为BufferedInputStream已经将文本的内容读取完毕，并缓冲到堆上，默认的初始缓冲区大小是8192B
        DataInputStream dataInputStream = new DataInputStream(bufferedInputStream);
        dataInputStream.reset();//这是BufferedInputStream提供的功能，如果不在这个基础上包装会出错
        System.out.println("DataInputStream现在具有readInt，readChar,readUTF等功能");
        int value = dataInputStream.readInt();//读出来一个int,包含四个字节
        //我们转换成字符依次显示出来，可以看到LZ文件的前四个字符
        String binary = Integer.toBinaryString(value);
        int first = binary.length() % 8;
        System.out.print("使用readInt读取的前四个字符：");
        for (int i = 0; i < 4; i++) {
            if (i == 0) {
                System.out.print(((char)Integer.valueOf(binary.substring(0, first), 2).intValue()));
            }else {
                System.out.print(((char)Integer.valueOf(binary.substring(( i - 1 ) * 8 + first, i * 8 + first), 2).intValue()));
            }
        }
        System.out.println();

        System.out.println("---------------------------------------------------------------------------------");

        //PushbackInputStream无法包装BufferedInputStream支持mark reset，因为它覆盖了reset和mark方法
        //因为流已经被读取到末尾，所以我们必须重新打开一个文件的句柄，即FileInputStream
        inputStream = new FileInputStream(filePath);
        PushbackInputStream pushbackInputStream = new PushbackInputStream(inputStream,len);//装饰成 PushbackInputStream
        System.out.println("PushbackInputStream装饰以后支持退回操作unread");
        byte[] bytes = new byte[len];
        pushbackInputStream.read(bytes);//读完了整个流
        System.out.println("unread回退前的内容：" + new String(bytes));
        pushbackInputStream.unread(bytes);//再退回去
        bytes = new byte[len];//清空byte数组
        pushbackInputStream.read(bytes);//再读
        System.out.println("unread回退后的内容：" + new String(bytes));

        System.out.println("---------------------------------------------------------------------------------");

        /*  以上有两个一层装饰和一个两层装饰,下面我们先装饰成Reader，再进行其它装饰   */

        //由于之前被PushbackInputStream将流读取到末尾，我们需要再次重新打开文件句柄
        inputStream = new FileInputStream(filePath);
        InputStreamReader inputStreamReader = new InputStreamReader(inputStream,"utf-8");//先装饰成InputStreamReader
        System.out.println("InputStreamReader有reader的功能，比如转码：" + inputStreamReader.getEncoding());

        System.out.println("---------------------------------------------------------------------------------");

        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(inputStreamReader);//我们进一步在reader的基础上装饰成BufferedReader
        System.out.println("BufferedReader有readLine等功能：" + bufferedReader.readLine());

        System.out.println("---------------------------------------------------------------------------------");

        LineNumberReader lineNumberReader = new LineNumberReader(inputStreamReader);//我们进一步在reader的基础上装饰成LineNumberReader
        System.out.println("LineNumberReader有设置行号，获取行号等功能（行号从0开始）,当前行号：" + lineNumberReader.getLineNumber());

        System.out.println("---------------------------------------------------------------------------------");

        //此处由于刚才被readLine方法将流读取到末尾,所以我们再次重新打开文件句柄,并需要将inputstream再次包装成reader
        inputStreamReader = new InputStreamReader(new FileInputStream(filePath));
        PushbackReader pushbackReader = new PushbackReader(inputStreamReader,len);//我们进一步在reader的基础上装饰成PushbackReader
        System.out.println("PushbackReader是拥有退回操作的reader对象");
        char[] chars = new char[len];
        pushbackReader.read(chars);
        System.out.println("unread回退前的内容：" + new String(chars));

        pushbackReader.unread(chars);//再退回去
        chars = new char[len];//清空char数组
        pushbackReader.read(chars);//再读
        System.out.println("unread回退后的内容：" + new String(chars));

    }

}

　　运行结果：

FileInputStream不支持mark和reset：false
---------------------------------------------------------------------------------
BufferedInputStream支持mark和reset：true
Test.txt文件的第一个字符：H
重置以后再读一个字符，依然会是第一个字符:H
---------------------------------------------------------------------------------
DataInputStream现在具有readInt，readChar,readUTF等功能
使用readInt读取的前四个字符：Hell
---------------------------------------------------------------------------------
PushbackInputStream装饰以后支持退回操作unread
unread回退前的内容：Hello World！
unread回退后的内容：Hello World！
---------------------------------------------------------------------------------
InputStreamReader有reader的功能，比如转码：UTF8
---------------------------------------------------------------------------------
BufferedReader有readLine等功能：Hello World??
---------------------------------------------------------------------------------
LineNumberReader有设置行号，获取行号等功能（行号从0开始）,当前行号：0
---------------------------------------------------------------------------------
PushbackReader是拥有退回操作的reader对象
unread回退前的内容：Hello World！

上图中画出了输入输出流的类图，和装饰器模式对照。其中InputStreamReader转换流比较特殊，即是InputStream输入流装饰产生，同时又是Reader字符流的装饰原始类。

分析此图可以看出：装饰器模式的灵活，我们创建的一个FileInputstream对象，我们可以使用各种装饰器让它具有不同的特别的功能，这正是动态扩展一个类的功能的最佳体现，而装饰器模式的灵活性正是JAVA中IO所需要的，不得不赞一下JAVA类库的建造者实在是强悍。上述的XXXXInputStream的各个类都继承了InputStream，这样做不仅是为了复用InputStream的父类功能（InputStream也是一种模板方法模式，它定义了read(byte[])方法的简单算法，并将read()方法交给具体的InputStream去实现），也是为了可以重叠装饰，即装饰器也可以再次被装饰，而过渡到Reader以后，Reader的装饰器体系则是类似的。

总结：装饰器模式就是一个可以非常灵活的动态扩展类功能的设计模式，它采用组合的方式取代继承，使得各个功能的扩展更加独立和灵活。

参考文章：http://www.cnblogs.com/zuoxiaolong/p/pattern11.html