一.设计模式的概念
设计模式广泛应用于处理输入输出流的功能，以提高代码的可扩展性、可维护性和灵活性。常见的设计模式包括 装饰者模式、适配器模式、工厂模式 等，这些模式帮助我们更有效地实现数据的读取、写入、转换和处理。
1. 装饰者模式
用途：装饰者模式是 Java IO 中最常用的设计模式之一。它允许动态地将功能附加到对象上，而无需修改对象的代码。Java IO 中的很多流类都是通过装饰者模式来实现的。
应用：
BufferedInputStream和BufferedOutputStream是通过装饰者模式来增强原始流（如FileInputStream和FileOutputStream）的功能。装饰者模式使得你可以灵活地在流对象上添加额外的功能，比如缓冲、数据读取/写入等。
InputStream fileInputStream = new FileInputStream("data.txt");
BufferedInputStream bufferedInputStream = new BufferedInputStream(fileInputStream);
2. 单例模式
单例模式确保某个类在整个应用中只有一个实例，并提供全局访问点。在 Java IO 中，PrintWriter 类常常作为单例模式的一个典型应用。比如在日志系统中，通常我们希望只有一个日志输出流（如 PrintWriter），避免频繁创建多个对象。
public class Logger {private static PrintWriter writer;private Logger() {}public static PrintWriter getInstance() {if (writer == null) {writer = new PrintWriter(new FileWriter("log.txt"));}return writer;}
}
3. 工厂模式
工厂模式用于封装对象的创建逻辑。Java IO 中有很多流类是通过工厂方法创建的，尤其是字符流和字节流的创建。比如，FileReader 和 FileWriter 都是基于文件的流类，工厂模式的应用可以让流的创建更加灵活。
public class StreamFactory {public static InputStream createInputStream(String fileName) throws FileNotFoundException {return new FileInputStream(fileName);}public static OutputStream createOutputStream(String fileName) throws IOException {return new FileOutputStream(fileName);}
}
4. 策略模式
策略模式允许你将算法或行为封装成独立的类，使得这些算法可以互换。在 Java IO 中，策略模式通常用于数据转换的场景，如字节流和字符流的转换，或者在不同的压缩算法之间切换。
interface CompressionStrategy {void compress(File inputFile, File outputFile);
}class ZipCompressionStrategy implements CompressionStrategy {public void compress(File inputFile, File outputFile) {// 实现zip压缩}
}class RarCompressionStrategy implements CompressionStrategy {public void compress(File inputFile, File outputFile) {// 实现rar压缩}
}class Compressor {private CompressionStrategy strategy;public Compressor(CompressionStrategy strategy) {this.strategy = strategy;}public void compressFile(File inputFile, File outputFile) {strategy.compress(inputFile, outputFile);}
}
5. 适配器模式
适配器模式用于将一个类的接口转换成客户端期望的另一个接口。在 Java IO 中，InputStreamReader 和 OutputStreamWriter 是字节流和字符流之间的适配器，它们允许你将字节流与字符流结合使用。
InputStream inputStream = new FileInputStream("example.txt");
Reader reader = new InputStreamReader(inputStream, "UTF-8");
6. 责任链模式
责任链模式允许将多个处理对象串联在一起，每个对象都可以处理请求或将请求传递给下一个处理对象。Java IO 中的 Filter 类（例如 BufferedReader，DataInputStream 等）就实现了责任链模式。一个流对象可以在链上逐个处理数据，直到数据完全被处理。
InputStream inputStream = new FileInputStream("example.txt");
BufferedInputStream bufferedStream = new BufferedInputStream(inputStream);
DataInputStream dataStream = new DataInputStream(bufferedStream);