面试题：Java I/O装饰者模式下处理多种数据流类型的优化策略

Question

在Java I/O使用装饰者模式处理多种数据流（如字节流、字符流）时，可能会面临性能瓶颈和资源管理问题。请阐述你针对这些问题的优化策略，包括如何合理选择装饰者类，如何处理流的嵌套以及如何进行有效的资源释放。

Answer 1

合理选择装饰者类

1. 根据功能需求选择：
   • 明确业务需求，例如如果需要高效读取二进制数据，优先选择BufferedInputStream来装饰InputStream，以减少磁盘I/O次数。若处理字符数据，BufferedReader是更好的选择，其针对字符读取做了优化。
   • 若要对数据进行加密解密处理，可选择如CipherInputStream和CipherOutputStream来装饰字节流，以满足安全需求。
2. 避免过度装饰：过多的装饰者类嵌套会增加复杂性和性能开销。只添加必要的装饰者，例如在简单文本读取场景下，若不需要缓冲之外的特殊功能，仅使用BufferedReader装饰FileReader即可，避免额外添加不必要的装饰者。

处理流的嵌套

1. 遵循逻辑顺序：按照数据处理的逻辑顺序进行嵌套。一般来说，字节流在底层，字符流基于字节流构建。例如，若要从文件读取字符数据，应先使用FileInputStream作为底层字节流，再用InputStreamReader将字节流转换为字符流，最后可以用BufferedReader进行缓冲处理，即BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(new FileInputStream("file.txt")));。
2. 控制嵌套深度：尽量减少装饰者的嵌套层数，每增加一层嵌套就会增加一定的性能开销和维护成本。例如，对于普通文件读取，通常一到两层装饰（如BufferedReader装饰FileReader）就能满足大部分性能需求，避免无意义的多层嵌套。

有效的资源释放

1. 使用try - with - resources语句：Java 7引入的try - with - resources语句可以自动关闭实现了AutoCloseable接口的资源。例如：

try (BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("file.txt"))) {
    String line;
    while ((line = br.readLine()) != null) {
        System.out.println(line);
    }
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

在try块结束时，无论是否发生异常，br都会自动关闭，确保资源及时释放。 2. 手动关闭外层流：若不使用try - with - resources，要在finally块中手动关闭流。并且关闭流时要从外层向内层关闭，例如：

BufferedReader br = null;
try {
    br = new BufferedReader(new FileReader("file.txt"));
    String line;
    while ((line = br.readLine()) != null) {
        System.out.println(line);
    }
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
} finally {
    if (br != null) {
        try {
            br.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

关闭外层流通常会级联关闭内层流，但对于一些特殊情况（如自定义装饰者未正确实现关闭逻辑），可能需要按顺序手动关闭所有流以确保资源完全释放。