java使用IO流来处理不同设备之间数据的交互;所有的IO操作实际上都是对 Stream 的操作
从功能上划分:#
- 输入流: 当数据从源进入的编写的程序时,称它为输入流;
- 输出流: 从程序输出回另一个源成为输出流;
输入与输出是有参照物的,而这个参照物就是应用程序本身
从结构上划分:#
总体的大纲分为两部分,字节流和字符流的封装类体系
首先说:
- 什么是字节流?
- 按照字节读取的流对象,一次读取一个字节
- 1字节 占八位
- 一个数字占四个字节, (前三个八位补0)
- 什么是字符流?
- 按照字符读取的流对象,一次读取一个字符
- 一个字,占两到三个字节
- 一个英文单词1字节
什么是字符? 所有的英文字符,特殊符号,世界上所有的国家的文字,统称为字符
Java默认一次性处理8位,也就是一个字节
从第三个维度上的划分:#
- 节点流 : 从特定的地方读写的流类 , 比如, 从磁盘或者内存区域
例: 我们想从文件中读取数据,于是我们创建 FileInputStream() , 这个流称为节点流
- 过滤流 : 这种流会使用节点流作为输入输出(把节点流作为构造方法的参数) FilterInputStream
过滤流也会包装过滤流---> 装饰者设计模式
输入流 InStream#
- 读数据的逻辑
open a stream while more information read information close the stream
例:
//创建一个文件输入流对象,并关联上src下的xanadu FileInputStream fis = new FileInputStream("src/xanadu"); int b; //定义变量,记录每次读到的字节 while((b = fis.read()) != -1) { //将每次读到的字节赋值给b并判断是否是-1 System.out.println(b); //打印每一个字节 } fis.close();
文件中内容是: a312a
输出的结果是: 97 51 49 50 97
按照字节读取 a312a 得到的结果 分别是他们的 ASCII表的值
为什么按照字节读,返回的结果不是byte而是整形呢?
因为字节输入流可以操作任意类型的文件,比如图片音频等,这些文件底层都是以二进制形式的存储的,如果每次读取都返回byte,有可能在读到中间的时候遇到111111111
那么这11111111是byte类型的-1,我们的程序是遇到-1就会停止不读了,后面的数据就读不到了,所以在读取的时候用int类型接收,如果11111111会在其前面补上
24个0凑足4个字节,那么byte类型的-1就变成int类型的255了这样可以保证整个数据读完,而结束标记的-1就是int类型
所以,当我们使用二进制文件输出流往文件中 write(97) 就会写进去a
节点流和过滤流的搭配使用, 当我们想从 file中读取数据, 于是我们创建
FileInputStream()关联磁盘上的文件, 然后我们又想提升的效率让我们的inputStream拥有缓存的能力,于是为我们为他包装上了BufferedInputStream,然后我们想把流里面的字节数据转换成我们看的懂的基本数据类型,于是我们又包装上了一层DataInputStream最终用户使用的就是DataInputStream的实例
输出流 OutputStream#
- 写数据的逻辑
open a stream while more information write information close the stream
- 常见的方法
abstract void write(int b); // 往输出流中写入一个字节 void write(byte[]b) ; // 往输出流中写入 字节数组b中全部的字节 void write(byte[]b,int off,int len); // 往字节数组中写入从off 开始 len个长度的字节 void flush(); //刷新输出流 void close(); // 关闭
所以当我们进行文件的拷贝的时候我们一般会这样写:
FileInputStream fis = new FileInputStream("1.txt"); //创建输入流对象,关联1.txt FileOutputStream fos = new FileOutputStream("2.txt");//创建输出流对象,关联2.txt int b; while((b = fis.read()) != -1) { fos.write(b); } fis.close(); fos.close()
如图是Output链
字符流FileReader#
字符流先读取到的是字节,进而把字节转换为字符,如果要写出字符的话,需要先把字符转换为字节再写出去, 字符流的出现是对字节流的一层包装
如下:
FileReader fr = new FileReader("aaa.txt"); //创建输入流对象,关联aaa.txt int ch; while((ch = fr.read()) != -1) { //将读到的字符赋值给ch System.out.println((char)ch); //将读到的字符强转后打印 }
因为他按照字符读取,所以我们可以尝试强制转换为 char类型的符号
同理,它的write方法可以往文件里面 写入 字符串
什么情况下使用字符流?#
- 不推荐用它进行拷贝纯文本文件,因为字节->字符 字符->字节 需要转换两次
- 推荐仅读取一段纯文本 或者仅写出一段纯文本
装饰者设计模式#
像这样的代码:
new DataInputStream(new BufferedInputStream(new FileInputStream()));
它是java IO库中提供的一个称为链接的机制, 可以将流首尾相连,形成一个管道, 称为 Decorator 装饰者设计模式
装饰设计模式的组件
- 抽象的组件(Component) : 给出一个抽象的接口,规范整套体系
- 具体的构建角色(Concrete Component): 实现了抽象组件的具体类
- 装饰角色(Decorator) : 介于装饰者和被装饰者之间的中间层 ． 持有Component的引用，同时实现了Component这个顶级接口，使用Component的引用复写Component的所有抽象方法
- 具体的装饰角色 : 负责给 具体的构建角色(Concrete Component) 添加添加上自己的特定标签
在java的IO体系中各部分所属的组件如下图
特点:#
- 通过上面的图可以看到,Decorator对象,和其他Concrete Component对象在同一级,拥有相同的接口,这样客户端就可以像使用真实的对象一样使用装饰对象
- 装饰对象,包含了一个对真实对象的引用,使他可以调用真实对象的方法, 并在真实对象方法调用的结果上进一步的操作
- 由装饰对象接受客户端的请求,并把这些请求转发给真实的对象
装饰者的任务是什么? :#
装饰者接收到给定的对象后,把用户使用装饰者的方法转发给被装饰者,并在这个转发前后添加自己特定的功能, 从而可以在代码运行时,不用修改给定对象的结构就添加了新的功能. (而在面向对象的设计中,通常是被设计成 继承给定对象所属的类) , 一句话总结: 装饰者模式是在扩展给定的对象
下面模拟JavaIO,写一个例子
首先是顶级接口Component:
public interface InputStreamComponent { void read(); }
Concrete Component 具体的实现组件
public class FileInputStreamConcreteComponent implements InputStreamComponent { @Override public void read() { System.out.println("FileInputStreamConcreteComponent 读取字节流 ..."); } }
Decorator 和具体的实现组件位于同一级
// todo 1. 实现了 顶级接口 public class FilterInputStreamDecorator implements InputStreamComponent { // 2. 持有顶级接口的引用 private InputStreamComponent inputStreamComponent; // 3. 在构造函数中初始化 public FilterInputStreamDecorator(InputStreamComponent inputStreamComponent) { this.inputStreamComponent=inputStreamComponent; } // todo 4. 重写的抽象方法, 交由顶级接口的引用完成方法的调用 @Override public void read() { inputStreamComponent.read(); } }
带缓存的装饰者
// todo 当前的装饰者,继承中间层的 Decorator public class BufferedInputStreamConcreateDecrator extends FilterInputStreamDecorator { // todo 同样持有顶级接口的引用 private InputStreamComponent inputStreamComponent; public BufferedInputStreamConcreateDecrator(InputStreamComponent inputStreamComponent) { // todo 把传递进来的需要的装饰的对象,传递给Decorator中间层, 让它去执行 需要被装饰对象原有的方法 super(inputStreamComponent); } @Override public void read() { // todo 调用父类的 read super.read(); this.ARead(); } private void ARead() { System.out.println("BufferedInputStreamConcreateDecrator A... 增加缓存的功能..."); } }
读取基本数据类型的装饰者
/ todo 当前的装饰者,继承中间层的 Decorator public class DataInputStreamConcreateDecrator extends FilterInputStreamDecorator { // todo 同样持有顶级接口的引用 private InputStreamComponent inputStreamComponent; public DataInputStreamConcreateDecrator(InputStreamComponent inputStreamComponent) { // todo 把传递进来的需要的装饰的对象,传递给Decorator中间层, 让它去执行 需要被装饰对象原有的方法 super(inputStreamComponent); } @Override public void read() { // todo 调用父类的 read super.read(); this.ARead(); } private void ARead() { System.out.println("BufferedInputStreamConcreateDecrator 进一步把流转换成基本数据类型 ..."); } }
下面是测试
public class text { public static void main(String[] args) { InputStreamComponent DataInputStreamConcreateDecrator = new DataInputStreamConcreateDecrator( new BufferedInputStreamConcreateDecrator( new FileInputStreamConcreteComponent())); DataInputStreamConcreateDecrator.read(); System.out.println(""); InputStreamComponent DataInputStreamConcreateDecrator2 = new DataInputStreamConcreateDecrator( new FileInputStreamConcreteComponent()); DataInputStreamConcreateDecrator2.read(); } }
结果:
FileInputStreamConcreteComponent 读取字节流 ... BufferedInputStreamConcreateDecrator A... 增加缓存的功能... BufferedInputStreamConcreateDecrator 进一步把流转换成基本数据类型 ... FileInputStreamConcreteComponent 读取字节流 ... BufferedInputStreamConcreateDecrator 进一步把流转换成基本数据类型 ...
依然是,根据源的不同,选择不同的 具体实现的组件Concrete Compent 得先把数据读取到InputStream里面,进而选择不同的装饰者对输入流进行包装
中间层设计的很巧妙,1. 中间层实现了顶级接口,而所有的装饰者又继承于中间层, 达到了规范装饰者的目的 2.对于要去重写的顶级接口的方法来说,中层其实他本身啥活也没干,相反他使用自己的成员变量 (顶级接口的引用去完成重写的工作) 而这个引用不是别人,就是用户传递进去的直接关联数据源的对象
装饰模式 VS 继承#
装饰者:
- 装饰者模式用来拓展一个对象的功能,不需要子类
- 它是动态的,运行时的装饰
继承:
- 继承是用来拓展一类对象的功能
- 静态的,编译时任务就分配好了
- 继承会出现类爆炸的情况, 比如一个顶级接口有5个具体的实现组件,同时每一个组件都需要三种不同的装饰 如果是继承去实现 就是 5*3 = 15 个类 而装饰者模式则是 5+3=8个类
装饰模式 VS 静态代理设计模式#
这是一个静态代理的例子:
interface Logger { void writeLog(); } // 被代理类 class LoggerSubject implements Logger{ @Override public void writeLog(){ System.out.println("writeLog by LoggerSubject"); } } // 代理类 class Proxy implements Logger{ Logger logger; // 与装饰者模式的主要区别位置 // 代理模式一般要求和原来的类行为一致，因此构造函数不传入对象 Proxy(){ this.logger = new LoggerSubject(); } @Override public void writeLog(){ System.out.println("logger write before"); logger.writeLog(); System.out.println("logger write after"); } } public class StaticProxy { private static void write(Logger logger){ logger.writeLog(); } public static void main(String []argvs){ Logger logger = new Proxy(); write(logger); } }
相同点:
- 这两种设计模式的最终目标都是目标对象进行增强,所以不是很好区分
不同点:
- 在使用的时候最直观的不同点就是: 静态代理把被代理的对象隐藏起来了,客户端使用代理对象的时候,是感觉不出有被代理的对象存在的; 而装饰者模式的层级关系很明确
- 但是它们的侧重点不同, 代理设计模式的侧重点是增加对代理对象方法的控制,比如我想在目标方法执行前后都打印一下日志,而 javaIO的装饰者模式侧重于添加功能,比如先得到 输入流--> 添加缓存 --> 把输入流转换成基本数据类型 类似的这样的功能的添加
