Java IO 装饰者模式详解：FilterInputStream 与 FilterOutputStream 源码解析

设计意图：装饰者模式

FilterInputStream 与 FilterOutputStream 是 Java IO 中装饰者模式的核心抽象：

• 持有被装饰流引用（in/out）。
• 将所有读写操作委托给被装饰流。
• 子类可在委托前后插入额外逻辑（缓冲、数据类型转换、格式化输出等）。

FilterInputStream 源码解析 (JDK 1.7+)

public class FilterInputStream extends InputStream {
    protected volatile InputStream in; // 被装饰流

    protected FilterInputStream(InputStream in) { this.in = in; }

    // 所有读操作直接委托
    public int read() throws IOException { return in.read(); }
    public int read(byte[] b) throws IOException { return read(b, 0, b.length); }
    public int read(byte[] b, int off, int len) throws IOException { return in.read(b, off, len); }
    public long skip(long n) throws IOException { return in.skip(n); }
    public int available() throws IOException { return in.available(); }
    public void close() throws IOException { in.close(); }

    // mark/reset 委托
    public synchronized void mark(int readlimit) { in.mark(readlimit); }
    public synchronized void reset() throws IOException { in.reset(); }
    public boolean markSupported() { return in.markSupported(); }
}

关键点：

• volatile 保证 in 引用可见性。
• 构造器 protected，仅供子类调用。
• 无额外逻辑，纯透明委托。

主要子类功能

FilterOutputStream 源码解析

public class FilterOutputStream extends OutputStream {
    protected OutputStream out;

    public FilterOutputStream(OutputStream out) { this.out = out; }

    public void write(int b) throws IOException { out.write(b); }
    public void write(byte[] b) throws IOException { write(b, 0, b.length); }
    public void write(byte[] b, int off, int len) throws IOException {
        if ((off | len | (b.length - (len + off)) | (off + len)) < 0)
            throw new IndexOutOfBoundsException();
        for (int i = 0; i < len; i++) write(b[off + i]); // 逐字节委托
    }
    public void flush() throws IOException { out.flush(); }
    public void close() throws IOException {
        try { flush(); } catch (IOException ignored) {}
        out.close();
    }
}

注意：write(byte[], off, len) 默认实现是循环调用 write(int)，子类（如 BufferedOutputStream）通常重写为批量写入以提升性能。

主要子类功能

典型组合用法

// 带缓冲的数据读写
try (DataOutputStream dos = new DataOutputStream(
         new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("data.bin")))) {
    dos.writeInt(42);
    dos.writeUTF("hello");
}

try (DataInputStream dis = new DataInputStream(
         new BufferedInputStream(new FileInputStream("data.bin")))) {
    int i = dis.readInt();      // 42
    String s = dis.readUTF();   // hello
}

装饰链：FileOutputStream → BufferedOutputStream → DataOutputStream，各司其职，灵活组合。

源码阅读建议

1. 从 FilterInputStream/OutputStream 理解委托结构。
2. 对比 BufferedInputStream 与 BufferedOutputStream 的缓冲区管理差异。
3. 研究 DataInputStream/OutputStream 如何处理字节序（大端序）与 UTF-8 编码。
4. 关注 close() 链式关闭机制，理解 try-with-resources 的自动资源管理原理。

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