java输入输出总结

任何java应用程序都要和IO打交道，对IO有一个清新的了解是java程序员最基本的要求，本文主要介绍java.io的设计原理、接口、以及常用的输入输出类。在讲java.io的设计原理之前，先介绍一点与设计模式相关的知识。

Decorator模式
《设计模式》中对Decorator模式的意图是这样描述的：“动态地给一个对象添加一些额外的职责。就增加功能来说，Decorator模式比生成子类更为灵活[1]。”Decorator模式的工作原理是：“可以创建始于Decorator对象（负责新功能的对象）终于原对象的一个“链”。”

图1：Decorator模式的通用结构图

图1就是Decorator模式的UML图，它通过给对象添加装饰来动态的添加新的功能：

• 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.

JDK5.0中60多个IO流类组成了四大家族：InputStream，OutputStream，Reader，Writer。     

• InputStream/OutputStream是对字节序列进行操作的抽象类。
• Reader/Writer是基于Unicode代码单元进行操作的抽象类。
• 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。
• 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。

以InputStream来看看它的设计原理，首先看看其UML类图：

图2：InputStream的UML类图

java因为其令人迷惑的多种流输入及相关的类而令人头疼。在Decorator模式的背景下，我们来重新认识一下其输入类：

• InputStream——具有读入功能的抽象被装饰器。              
• AudioInputStream, ByteArrayInputStream, FileInputStream, ObjectInputStream, PipedInputStream, SequenceInputStream, StringBufferInputStream——具有读入功能的具体被装饰器。
• FilterInputStream ——具备装饰器的抽象意义，所有的装饰器都直接或间接地派生自FilterInputStream。
• BufferedInputStream,DataInputStream,LineNumberInputStream,PushbackInputStream——具有具体功能的装饰器。

理解了Decorator模式就可以解释为什么Java要求这些对象一个封装在另一个里面——这使程序员能够从可获得的不同的行为中选取任意数量的组合。同理，可解释Output、Writer、Reader。

参考资料：
1.《设计模式解析》第二版：P212~P220
2. JAVA IO 设计模式彻底分析
3. java.io与装饰者模式