[ 过滤(Filter)流与装饰器 (Decorator) 设计模式 ]

java.io.FilterInputStream 和 java.io.FilterOutputStream 用来为一个输入(或输出)流添加额外的功能。FilterInputStream/FilterOutputStream 本身继承于 InputStream/OutputStream，是一个(is a) 输入/输出流 ，同时它通过拥有 (has a) 另一个输入/输出流，并为这个流添加额外的功能。这种结构是 Decorator 设计模式的典型应用。

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抽象的 Decorator 设计模式结构图

其中各元素对照如下：

Component              -> InputStream/OutputStream

ConcreteComponent      -> 如：FileInputStream/FileOutputStream

Decorator              -> FilterInputStream/FilterOutputStream

ConcreteDecoratorA     -> BufferedInputStream/BufferedOutputStream

ConcreteDecoratorB     -> DataInputStream/DataOutputStream

ConcreteDecoratorC     -> PrintStream

需要注意的是：过滤流(装饰类)并没有改变实际的读写行为，只是扩展了进一步处理数据的功能，它们的构造必须使用一个已经存在的输入流/输出流，并用它进行实际的读写。

java.io.FilterInputStream/FilterOutputStream 重写了所有 InputStream/OutputStream 的方法,但仅仅是调用它所“装饰”的输入流，从本质说没有做额外的任何事。它的作用更多是作为具体过滤流的基类(作用类似于上图的接口 Decrorator)，具体的过滤流应该重写其中的方法，提供更具体的实现。如下面的常用的过滤流。

[ java.io 包中的常用过滤流 ] 

缓存流 BufferedInputStream/BufferedOutputStream

缓冲流为输入/输出流提供了缓存的功能，它们并没有增加新的方法。由于维护缓存，使得 BufferedInputStream 具有 mark 和 reset 功能； BufferedOutputStream 中的 flush 方法真正起作用 —— 把缓存中的数据真正写出到所修饰的输出流。

数据流 DataInputStream/DataOutputStream

数据流主要提供了功能上的扩展：以Java 基本数据类型（8大类型，但见本站其它文章）和 UTF (稍不同于标准的UTF) 的形式读写数据；以字符数组/字节数组的形式写字符串等。

通常情况下，DataInputStream 和 DataOutputStream 配套使用，使用者应确保读取得顺序与写入的顺序相同，以保证读到预期的信息。

数据流读写对照表：

下面的示例演示缓存流和数据流的使用。

// TestFilter.java

import java.io.*;

public class TestFilter
{
 public static void testBufferedStream()
 {
  try{
   FileInputStream fis = new FileInputStream("TestFilter.java");
   BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(fis);   // 使用文件输入流 fis 创建一个新的过滤流-缓存流
   
   if (bis.markSupported())
   {
    System.out.println("Yes");
    bis.mark(10);
    byte[] buf = new byte[6];
    int read = bis.read(buf);
    System.out.println(new String(buf) + " read");
    bis.reset();
    read = bis.read(buf);
    System.out.println(new String(buf) + " read again");
    
   }
   bis.close();
   
  }catch(Exception e)
  {
   e.printStackTrace();
  }
 }
 
 public static void testDataStream()
 {
  try{
   FileOutputStream fos = new FileOutputStream("newfile");
   DataOutputStream dos = new DataOutputStream(fos);   // 使用文件输出流 fos 创建一个新的过滤流-数据流
   
   dos.writeByte(1);
   dos.writeShort(2);
   dos.writeInt(3);
   dos.writeLong(4);
   dos.writeFloat(5.0f);
   dos.writeDouble(6.0);
   dos.writeBoolean(true);
   dos.writeChar('H');
   dos.writeUTF("伊晓强");
   dos.writeBytes("伊晓强");
   dos.writeChars("伊晓强");
      
   dos.close();
   
   FileInputStream fis = new FileInputStream("newfile");
   DataInputStream dis = new DataInputStream(fis);   // 使用文件输入流 fis 创建一个新的过滤流-数据流
   
   System.out.println(dis.readByte());
   System.out.println(dis.readShort());
   System.out.println(dis.readInt());
   System.out.println(dis.readLong());
   System.out.println(dis.readFloat());
   System.out.println(dis.readDouble());
   System.out.println(dis.readBoolean());
   System.out.println(dis.readChar());
   System.out.println(dis.readUTF());
   
   dis.close();
   
  }catch(Exception e)
  {
   e.printStackTrace();
  }
 }

 public static void main(String[]args)
 {
  testBufferedStream();
  testDataStream();
 }
}

注：关于字符编码与解码，请参考本站其它文章。   

打印流 PrintStream

打印流是另一种常见的过滤流，提供了打印各种数据类型更为方便的方法。我们常用的 System.out 就是这种类型,它的特点包括：

• 从不抛I/O异常 (但异常情况可以通过 checkError 获取)
• 自动调用 flush ,当 println 或 print 打印 '\n' 时
• 支持换行的打印 println 和不换行的打印 print 两套方法
• 提供格式化的打印方法 printf (从 JDK1.5 开始）

[其他过滤流] 

为输入/输出流添加额外的功能，满足特定的需要，过滤流的应用非常广泛，除了上面提到的三种常用的过滤流，JDK 1.5 还提供了如下过滤流应用于压缩，解密，安全等不同的领域:

java.util.zip.CheckedInputStream/java.util.zip.CheckedOutputStream

java.util.zip.DeflaterInputStream/java.util.zip.DeflaterOutputStream
javax.crypto.CipherInputStream/javax.crypto.CipherOutputStream

java.security.DigestInputStream/java.security.DigestOutputStream

java.io.PushbackInputStream
javax.swing.ProgressMonitorInputStream

相关示例请参考本站其它文章