Smalltalk 语言流操作进阶：转换流与装饰器模式
Smalltalk 是一种面向对象的编程语言，以其简洁、优雅和强大的对象模型而闻名。在 Smalltalk 中，流（Stream）是一种用于处理数据序列的高级抽象，它允许程序员以声明式的方式处理数据。本文将探讨 Smalltalk 中的流操作，特别是转换流（Transforming Streams）和装饰器模式（Decorator Pattern），这两种模式在流操作中扮演着重要角色。
转换流
在 Smalltalk 中，转换流是一种特殊的流，它能够对输入流中的每个元素执行某种转换操作，并返回一个新的流。这种模式允许程序员在不修改原始数据结构的情况下，对数据进行处理。
示例：转换流实现
以下是一个简单的转换流实现，它将输入流中的每个整数元素乘以2：
smalltalk
| transformedStream |
transformedStream := Stream new.
transformedStream add: 1.
transformedStream add: 2.
transformedStream add: 3.
StreamTransformingStream subclass: MyTransformingStream
instanceVariableNames: 'transformer stream'
classVariableNames: ''
poolDictionaries: ''
category: 'Streams';
create
"Initialize the transformer stream with the given stream and transformer."
| transformer stream |
stream := super create.
transformer := [ :element | element 2 ].
^ self.
transform
"Transform each element in the stream using the transformer."
| element |
element := stream next.
whileTrue: [ element = nil ifTrue: [ ^ self ].
element := transformer value: element.
^ element ].
在这个例子中，`MyTransformingStream` 是一个转换流，它接受一个流和一个转换函数作为参数。`transform` 方法遍历原始流中的每个元素，应用转换函数，并返回转换后的元素。
装饰器模式
装饰器模式是一种设计模式，它允许向现有对象添加新的功能，同时又不改变其结构。在 Smalltalk 中，装饰器模式可以用来扩展流的行为，而不需要修改流的原始实现。
示例：装饰器模式实现
以下是一个使用装饰器模式实现的示例，它为流添加了缓存功能：
smalltalk
StreamCachingDecorator subclass: StreamDecorator
instanceVariableNames: 'stream cache'
classVariableNames: ''
poolDictionaries: ''
category: 'Streams';
create: aStream
"Initialize the caching decorator with the given stream."
stream := aStream.
cache := Dictionary new.
^ self.
elementAt: anIndex
"Return the element at the given index, using the cache if possible."
| element |
element := cache at: anIndex ifAbsent: [ | cachedStream |
cachedStream := stream elementAt: anIndex.
cache at: anIndex put: cachedStream.
cachedStream ].
^ element.
add: anElement
"Add the given element to the stream and the cache."
stream add: anElement.
cache at: stream size put: anElement.
^ self.
size
"Return the size of the stream and the cache."
^ stream size.
在这个例子中，`StreamCachingDecorator` 是一个装饰器，它接受一个流并为其添加缓存功能。`elementAt` 方法首先尝试从缓存中获取元素，如果缓存中没有，则从原始流中获取，并将其添加到缓存中。`add` 方法将元素添加到流和缓存中。`size` 方法返回流和缓存的大小。
结合转换流和装饰器模式
将转换流和装饰器模式结合起来，可以创建具有强大功能的流。以下是一个示例，它创建了一个转换流，该流首先将元素乘以2，然后缓存结果：
smalltalk
| stream transformer decorator |
stream := Stream new.
stream add: 1.
stream add: 2.
stream add: 3.
transformer := [ :element | element 2 ].
decorator := StreamCachingDecorator new create: (StreamTransformingStream new create: stream transform: transformer).
"Test the transformed and cached stream"
decorator do: [ :element | element printNl ].
在这个例子中，我们首先创建了一个原始流，然后创建了一个转换流，该流将每个元素乘以2。然后，我们创建了一个装饰器，它将缓存功能添加到转换流中。我们遍历装饰器流并打印每个元素。
结论
Smalltalk 中的流操作提供了强大的功能，允许程序员以声明式的方式处理数据。转换流和装饰器模式是两种常用的模式，它们可以用来扩展流的行为，同时保持代码的简洁和可维护性。通过理解这些模式，Smalltalk 开发者可以创建出更加灵活和强大的应用程序。
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