IO流中的设计模式

1.IO中用到的适配器模式
在IO中,如将字符串数据转变成字节数据保存到文件中,将字节数据转变成流数据等都用到了适配器模式,下面以InputStreamReader和OutputStreamWriter类为例介绍适配器模式。
InputStreamReader和OutputStreamWriter类分别继承了Reader和Writer接口,但要创建它们必须在构造函数中传入一个InputStream和OutputStream的实例,InputStreamReader和OutputStreamWriter的作用也就是将InputStream和OutputStream适配到Reader和Writer。
InputStreamReader实现了Reader接口,并且持有了InputStream的引用,这是通过StreamDecoder类间接持有的,因为byte到char要经过编码。
这里,适配器就是InputStreamReader类,而源角色就是InputStream代表的实例对象,目标接口就是Reader类,OutputStreamWriter类也是类似的方式。
在IO中类似的还有,如StringReader将一个String类适配到Reader接口,ByteArrayInputStream适配器将byte数组适配到InputStream流处理接口。

2.IO中用到的装饰模式
装饰模式就是对一个类进行装饰,增强其方法行为,在装饰模式中,作为原来的这个类使用者还不应该感受到装饰前与装饰后有什么不同,否则就破坏了原有类的结构了,所以装饰器模式要做到对被装饰类的使用者透明,这是对装饰器模式的一个要求。总之装饰器设计模式就是对于原有功能的扩展
在IO中有许多不同的功能组合情况,这些不同的功能组合都是使用装饰器模式实现的,下面以FilterInputStream为例介绍装饰器模式的使用。
InputStream类就是以抽象组件存在的,而FileInputStream就是具体组件,它实现了抽象组件的所有接口,FilterInputStream类就是装饰角色,它实现了InputStream类的所有接口,并持有InputStream的对象实例的引用,BufferedInputStream是具体的装饰器实现者,这个装饰器类的作用就是使得InputStream读取的数据保存在内存中,而提高读取的性能。类似的还有LineNumberInputStream类,它的作用是提高按行读取数据的功能。

总结
这两种设计模式看起来都是起到包装一个类或对象的作用,但是使用它 们的目的却不尽相同。适配器模式主要在于将一个接口转变成另一个接口,它的目的是通过改变接口来达到重复使用的目的;而装饰器模式不是要改变被装饰对象的接口,而是保持原有的接口,但是增强原有对象的功能,或改变原有对象的方法而提高性能。

补充:高性能的IO体系。
首先得明白什么是同步,异步,阻塞,非阻塞.
1,同步和异步是针对应用程序和内核的交互而言的
2,阻塞和非阻塞是针对于进程在访问数据的时候,根据IO操作的就绪状态来采取的不同方式
总结一句简短的话,同步和异步是目的,阻塞和非阻塞是实现方式。
名词解释
同步 指的是用户进程触发IO操作并等待或者轮询的去查看IO操作是否就绪 自己上街买衣服,自己亲自干这件事,别的事干不了。

  1. 异步 异步是指用户进程触发IO操作以后便开始做自己的事情,而当IO操作已经完成的时候会得到IO完成的通知(异步的特点就是通知) 告诉朋友自己合适衣服的尺寸,大小,颜色,让朋友委托去卖,然后自己可以去干别的事。(使用异步IO时,Java将IO读写委托给OS处理,需要将数据缓冲区地址和大小传给OS)
  2. 阻塞 所谓阻塞方式的意思是指, 当试图对该文件描述符进行读写时, 如果当时没有东西可读,或者暂时不可写, 程序就进入等待 状态, 直到有东西可读或者可写为止 去公交站充值,发现这个时候,充值员不在(可能上厕所去了),然后我们就在这里等待,一直等到充值员回来为止。(当然现实社会,可不是这样,但是在计算机里确实如此。)
  3. 非阻塞 非阻塞状态下, 如果没有东西可读, 或者不可写, 读写函数马上返回, 而不会等待, 银行里取款办业务时,领取一张小票,领取完后我们自己可以玩玩手机,或者与别人聊聊天,当轮我们时,银行的喇叭会通知,这时候我们就可以去了。
    同步阻塞IO(JAVA BIO):
    同步并阻塞,服务器实现模式为一个连接一个线程,即客户端有连接请求时服务器端就需要启动一个线程进行处理,如果这个连接不做任何事情会造成不必要的线程开销,当然可以通过线程池机制改善。
    同步非阻塞IO(Java NIO) : 同步非阻塞,服务器实现模式为一个请求一个线程,即客户端发送的连接请求都会注册到多路复用器上,多路复用器轮询到连接有I/O请求时才启动一个线程进行处理。用户进程也需要时不时的询问IO操作是否就绪,这就要求用户进程不停的去询问。
    异步阻塞IO(Java NIO):
    此种方式下是指应用发起一个IO操作以后,不等待内核IO操作的完成,等内核完成IO操作以后会通知应用程序,这其实就是同步和异步最关键的区别,同步必须等待或者主动的去询问IO是否完成,那么为什么说是阻塞的呢?因为此时是通过select系统调用来完成的,而select函数本身的实现方式是阻塞的,而采用select函数有个好处就是它可以同时监听多个文件句柄(如果从UNP的角度看,select属于同步操作。因为select之后,进程还需要读写数据),从而提高系统的并发性!
    (Java AIO(NIO.2))异步非阻塞IO:
    在此种模式下,用户进程只需要发起一个IO操作然后立即返回,等IO操作真正的完成以后,应用程序会得到IO操作完成的通知,此时用户进程只需要对数据进行处理就好了,不需要进行实际的IO读写操作,因为真正的IO读取或者写入操作已经由内核完成了。
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