对Java Inputstream的一次采访
在學習java.io.*包的時候，InputStream那一群類很讓人反感，子類繁多就不用說，使用起來非常奇怪。我們想以緩存的方式從文件中讀取字節流。總要先創建一個FileInputStream,然后把它放入BufferedInputStream構造函數中去創建BufferedInputStream。完成這些工作后才能開始讀取文件。
為什么我們不能直接以緩存方式（BufferedInputStream）從文件中讀取數據呢？今天我帶著這樣的問題走進InputStream的家，對老人家進行一次采訪， 希望他能解決我心頭的疑惑。
我：老人家您好，我用InputStrem用了很久了， 一直以來都有一個問題困擾著我， 想請教您一下，為什么我們想以帶緩存的方式從文件中讀取字節流需要創建FileInputStream和BufferedInputStream兩個類，這太麻煩了，你看看人家Python, Ruby, 都是打開文件后直接就可以讀了，多方便啊！
?InputStream：年輕人，不要有情緒 ！ 存在的就是合理的，? 這其實是一個很長的故事， 要從很久很久以前說起。那時候Java剛剛誕生，我也幸運地被創造出來。那時候帝國實施嚴格的計劃生育，我還沒有任何子孫，很是寂寞。一天，有一個叫小霍的年輕人找到了我。他說他要讓我飛黃騰達，子孫滿堂。
我：這么神？那您講講您和小霍之間的故事吧。
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時光倒流回20年前，小霍初見年輕的InputStream。
小霍:InputStream先生你好，我是JAVA帝國計劃生育委員會的工作人員，組織上聽說你孤苦伶仃的，很是于心不忍，又給你爭取了好幾個生育名額， 讓你像Java集合框架那樣兒孫滿堂。
InputStream：真的嗎？ 我知道爭取生育名額很不容易，那你說說，組織準備讓我生幾個？
小霍：你是IO的輸入類，負責讀取數據（字節流）。數據就是你的包裹，你一般從哪些渠道獲得包裹？
InputStream：文件，字節數組，StringBuffer，其它線程，對了還有已經被序列化的對象。
小霍： 那你先根據數據來源的渠道生5個孩子，老大叫FileInputStream，處理文件，老二叫ByteArrayInputStream，處理字節數組，老三叫StringBufferInputStream，處理StringBuffer，老四叫PipedInputStream，處理線程間的輸入流，老五叫ObjectInputStream，處理被序列化的對象。
InputStream：萬一有一個包裹里面有多個或者多種數據輸入流呢。
小霍：那就再生一個SequenceInputStream，處理一個包裹里有多種數據來源的業務。還有其它問題嗎？沒問題我就回單位了。帝國剛建立，我們計劃生育委員會掌管著全國的生育名額，我還忙著呢。你抓緊時間生孩子，有問題再找我。
InputStream：好咧，我這就關燈造人。
交流完畢后，小霍走了，我也抓緊時間把我6個孩子生了出來，為國家做貢獻。InputStream的6個孩子齊心協力，處理了JAVA早期很多的輸入業務。但是他們也面臨了新的問題。沒過多久。年輕的計生委員小霍再次找到了InputStream。
小霍：你那6個孩子都是能人啊，但是現在客戶抱怨他們的工作還不夠到位。
InputStream：我那6個孩子各司其職，工作勤勤懇懇，怎么還有人抱怨？
小霍：客戶嘛，都比較挑剔。他們抱怨你們讀取數據太慢了，尤其是你的老大FileInputStream每次讀數據都慢死了。好多客戶等待都超過了幾秒了，還沒把數據等回來。
InputStream：幾秒很慢嗎？
小霍：我們計算機都是以納秒計時的，所謂世間一秒鐘，機器已千年。那些客戶頭發都等白了。
InputStream:?讀數據慢能怪我嗎？這不是硬盤慢造成的嗎？
小霍：是，是硬盤造成的，我們想一個辦法讓用戶減少訪問硬盤的次數。比如建一個buffer怎么樣？用戶需要的數據先讓他們在buffer里面找，能找到就直接從buffer里返回，實在找不到再去硬盤里找。Buffer在內存里，內存可比硬盤快10萬倍呢（內存在隨機訪問的速度上是硬盤的10萬倍以上）。
InputStream：這辦法好。客戶抱怨的其他問題呢？
小霍：客戶想要的數據類型都是int, long, String這樣的JAVA基本類型，而你提供給他們的都是byte類型，還需要客戶自己進行類型轉換。客戶覺得麻煩。還有一個問題，Stream里面讀出來的數據就不能重新放回去，客戶想要一個功能，能把讀出來的數據再推回Stream里面。
InputStream：看來我得再生3個孩子:?擁有緩存的BufferedInputStream，把byte轉換成JAVA基本類型的DataInputStream和回寫數據到stream的PushbackInputStream。
小霍：老伙計，你糊涂了，不止3個。就拿FileInputStream 來說吧， 加上這三個功能就需要三個子類
Buffered + FileInputStream
Data+ FileInputStream
PushBack + FileInputStream
還有更大的問題，萬一某個特殊的客戶既想有數據回寫，又想要輸出int,long,String這樣的數據，還有要緩存。? ??或者說他們只要三個功能中的兩個，這樣組合起來， 又需要4個子類
Buffered + Data + FileInputStream
Buffered + PushBack + FileInputStream
Data + PushBack + FileInputStream
Buffered + Data + PushBack + FileInputStream
換句話說， 僅僅是FileInputStream， 就需要7個子類， 你還有其他5個孩子呢！ 總共需要6 * 7 = 42個子類， 我估計客戶看到這么多子類，眼都花了。
InputStream：看來我們得想另外的辦法。要不然我的家族就要“類爆炸”了，再說讓我一下生那么多孩子，我也煎熬啊。
小霍：你玩過俄羅斯套娃沒？一個實心的娃娃被各種各樣娃娃外殼套著。一個實心娃娃先套一個學生的外殼，那么他就是學生了，如果我再在外面套一個運動員的殼，那么他就成了有運動員身份的學生。我們模仿這種形式，比如最里面的實心娃娃是處理文件讀取的FileInputStream，外面套一個BufferedInputStream的殼，那么這個套娃就是帶buffer的FileInputStream。如果再套一個DataInputStream，那么套娃就成了能輸出int這樣java?基本類型并且帶buffer的FileInputStream。搭配由客戶去決定，我們只需要提供套娃殼（新的3個功能類）和最里面的實心娃InputStream（InputStream的6個孩子）。? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
InputStream：這很巧妙，那如何實現這樣一種設計呢？
小霍：這有2個關鍵點：
1. ?既然套娃中一定有實心娃娃，那么套娃的殼的類必須包含一個實心娃。比如BufferedInputStream里面要包含一個InputStream,我們把實心娃娃通過BufferedInputStream的構造函數放進去，當然DataInputStream和PushbackInputStream也一樣。
2. ?BufferedInputStream+實心娃娃InputStream組成的新套娃又可以當作DataInputStream的實心娃娃，那么我們讓這些套娃的外殼BufferedInputStream，DataInputStream，BufferedInputStream都繼承自InputStream類，這樣才能實現新組成的套娃又可以被另外的套娃殼嵌套。這３個套娃殼有著共同的特點都是裝飾實心娃娃，我們再在他們上層在抽象一個FilterInputStream,讓FilterInputStream繼承自InputStream,讓FilterInputStream里面包含一個實心娃娃InputStream。以后所有的裝飾類都從FilterInputStream繼承。
InputStream：這樣我也省事了，只需要再多生一個FilterInputStream，剩下的BufferedInputStream，DataInputStream，PushbackInputStream這樣的裝飾類都讓FilterInputStream去生了。
小霍：對，加上FilterInputStream，你就有７個孩子了，跟葫蘆娃一樣。前面６個哥哥都是和數據源有關，７弟就是用來裝飾6個哥哥。把數據源的InputStream類和裝飾的InputStream整合在了一起。
InputStream：而且對于BufferedInputStream，DataInputStream，PushbackInputStream來說，我還是爺爺，想著他們叫我爺爺的樣子，我心里就美滋滋的。
小霍：美得你，Java中無論多少次繼承都是子類父類關系，沒有爺爺這么一說。我把家譜給你。你兒子太多，我就畫ByteArrayInputStream，FileInputStream?和FilterInputStream的簡化版。
小霍：這樣的設計既避免了類爆炸，又可以讓用戶自己去搭配核心類和裝飾類。而且也滿足了一個重要的設計原則：開閉原則。這是指導思想。所謂開閉原則就是要對擴展開放，對修改關閉。我們的目標是允許類很容易地進行擴展，在不修改代碼的情況下就可以搭配新的行為。至于缺點嘛，在實例化的時候用戶不僅僅實例化核心類，還要把核心類包進裝飾者中。對于初次接觸ＩＯ類庫的人，無法輕易理解。
InputStream：這是一個好的設計模式，只是需要一些學習成本。以后要有人不理解這設計模式，我就把我和你之間的故事給他講一遍。
小霍：如此甚好。
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回憶結束， 時光回到現在．
InputStream：故事講完了，這下你明白了嗎？
我：原來是這樣啊，為了防止類爆炸而采用了裝飾者模式， 要是按照我起初的想法，有一個專門的類來處理我的InputFileStream+BufferedInputStream,那InputStream您早就因為類太多引起爆炸了。小霍是個厲害的人物啊。
InputStream：是啊，年輕人就得多學習，小霍確實是個了不起的人物。
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結束語：有人問過關于文章里提及的人物真實存在嗎？其實大多數都是我杜撰的。 而本文中的小霍確有其人。亞瑟.范.霍夫(Arthurvan Hoff)早期杰出的Java工程師，大多數的Java.io類都出自他手。后來也擔任過Flipboard，Dell公司ＣＴＯ．謝謝他把這么精彩的設計帶到人間。文中提及的所有類InputFileStream，BufferedInputStream等都可以在java.io.*中找到，有興趣的可以去讀讀源碼，jdk的源碼就是最規范的java規范,最詳細的文檔。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的对Java Inputstream的一次采访的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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