Java IO | 装饰器模式 | 扩展和定制流功能

**Java IO | 装饰器模式 | 扩展和定制流功能**

在 Java 中，IO（Input/Output）操作是程序与外部世界交互的关键部分。然而，Java 的原始 IO API 有时会感到乏味和不灵活，因为它提供了基本的读写功能，但难以扩展或定制。装饰器模式（Decorator Pattern）可以帮助我们解决这个问题，让我们能够轻松地扩展和定制流功能。

**装饰器模式**

装饰器模式是一种设计模式，它允许我们动态地将行为附加到对象上，而不改变其基本结构。这使得我们能够在不修改原有代码的情况下，添加新的功能或行为。

在 Java 中，我们可以使用接口和类来实现装饰器模式。具体来说，我们可以定义一个抽象的流接口（Stream），然后创建不同的装饰器类，每个类负责为流添加特定的功能。

**Java IO 流**

首先，让我们看一下 Java 的原始 IO 流 API。它提供了以下几个关键类：

* `InputStream`：用于读取输入流。
* `OutputStream`：用于写入输出流。
* `Reader`：用于读取字符流。
* `Writer`：用于写入字符流。

这些类都实现了相应的接口，例如 `InputStream` 实现了 `Closeable` 接口，而 `OutputStream` 实现了同样接口。这些接口定义了基本的 IO 操作，如读写和关闭。

**装饰器模式在 Java IO 流中的应用**

现在，让我们使用装饰器模式来扩展和定制流功能。我们可以创建一个抽象的流类（Stream），然后为其添加不同的装饰器类，每个类负责为流添加特定的功能。

例如，我们可以定义一个 `BufferedInputStream` 类，它将原始输入流包裹在缓冲区中，以提高读取效率。同样，我们也可以定义一个 `CipherInputStream` 类，它将原始输入流加密以保护数据安全。

这些装饰器类都实现了相同的接口（例如 `Closeable`），这使得它们能够与原始 IO 流 API 一致工作。

**示例代码**

下面是一个简单的示例，演示了如何使用装饰器模式来扩展和定制流功能：

java// 抽象的流接口public interface Stream extends Closeable {
 void read();
 void write();
}

// 原始输入流类public class InputStream implements Stream {
 @Override public void read() {
 System.out.println("Reading from input stream...");
 }

 @Override public void write() {
 System.out.println("Writing to input stream...");
 }
}

// 缓冲区装饰器类public class BufferedInputStream extends InputStream {
 private final InputStream inputStream;

 public BufferedInputStream(InputStream inputStream) {
 this.inputStream = inputStream;
 }

 @Override public void read() {
 System.out.println("Reading from buffered input stream...");
 inputStream.read();
 }
}

// 加密装饰器类public class CipherInputStream extends InputStream {
 private final InputStream inputStream;

 public CipherInputStream(InputStream inputStream) {
 this.inputStream = inputStream;
 }

 @Override public void read() {
 System.out.println("Reading from encrypted input stream...");
 inputStream.read();
 }
}

// 使用装饰器模式来扩展和定制流功能public class Main {
 public static void main(String[] args) {
 InputStream inputStream = new InputStream();

 // 使用缓冲区装饰器类 BufferedInputStream bufferedInputStream = new BufferedInputStream(inputStream);
 bufferedInputStream.read();

 // 使用加密装饰器类 CipherInputStream cipherInputStream = new CipherInputStream(bufferedInputStream);
 cipherInputStream.read();
 }
}