从设计模式分析Java.IO

如果你打开过java.io，我想你肯定也被吓到过，居然关于I/O有如此多的API，但是请不要害怕，今天我将从设计模式的角度带你分析java的I/O。

什么是I/O

input/output，通常指数据在内部存储器和外部存储器或其他周边设备之间的输入和输出。 而如今I/O问题是整个人机交互的核心问题，因为I/O是机器获取和交换信息的主要渠道。

然而I/O可以分为数据格式和传输方式，而这两类正是影响效率的关键因素。 :pear:

数据格式分为：

• 字节：InputStream 和 OutputStream
• 字符：Writer 和 Reader

传输方式分为：

• 磁盘操作：File
• 网络操作：Socket

字节与字符之间的转换

计算机的所有I/O操作都是基于字节的，但是为什么会有字符操作呢，这是因为我们在程序中操作的数据一般都是字符形式，所以为了操作方便，便提供了直接读写字符的Writer和Reader。

下面我将从适配器模式的角度来分析字节与字符。 :lollipop:

从源码角度分析

//继承Reader，实现Reader的接口
public class InputStreamReader extends Reader {
	//用于编解码的对象
	private final StreamDecoder sd;
	public InputStreamReader(InputStream in) {
		super(in);
        try {
            sd = StreamDecoder.forInputStreamReader(in, this, (String)null); // ## check lock object
        } catch (UnsupportedEncodingException e) {
            // The default encoding should always be available
            throw new Error(e);
        }
	}
	public int read() throws IOException {
        return sd.read();
    }
}

每一个InputStreamReader继承了Reader，然后通过StreamDecoder间接拥有了InputStream实例，因为byte到char需要编解码。 所以InputStreamReader就是字节和字符之间的适配器，OutputStreamReader也是类似的实现。

FilterInputStream

接下来我将从FilterInputStream这个角色出发，来分析整个java.io包的架构。

由上图分析，在装饰者模式中，InputStream就是需要被装饰的基类，FilterInputStream就是所有装饰者的基类。 :cake:

java.io

现在我们就可以大致将java.io包分为以下的情况。 :watermelon:

• 一些基础接口。

  例如：Closeable、Readable、DataInput。

• Reader/Writer的所有子类，这些都是字符读写的适配器，以及适配器的扩展。

  例如：InputStreamReader、FileReader、BufferedReader、CharArrayReader。

• InputStream/OutputStream的所有子类，这些都是字节读写的各种实例，是被装饰的对象。

  例如：FileInputStream、SocketInputStream、StringBufferInputStream、ByteArrayInputStream。

• FilterInputStream/FilterOutputStream的所有子类，这些都是装饰者，可以重复包装。

  例如：PushbackInputStream、BufferedInputStream、DataInputStream、LineNumberInputStream。

当然，上述的这些情况并不能完全描述java.io包下的所有类，但是能够使我们不再畏惧，对其有一个普遍宏观的认识，方便我们根据我们的需求对特定的对象进行深入分析。