最近在看大数据和容器相关的东西，发现有一个模式被反复使用到，关键是被用的很恰当且优雅，并能在这些关键技术中都发挥着至关重要的核心作用。我想你已经猜到了，他就是Eminem——强大的rapper——哦，不对，是wrapper。接下来，这篇文章我就带大家看看，wrapper这玩意有什么特别之处，为啥这么有用？

1. 什么是wrapper

Wrapper就是包装的意思，广义上来说，Decorator和Adapter设计模式都属于Wrapper，只是二者的意图（intent）不一样。借用stackflow上一哥们的回答：

Decorator:

Allows objects to be composed/add capabilities by wrapping them with a class with the same interface.

Adapter:

Allows you to wrap an object without a known interface implementation so it adheres to an interface. The point is to "translate" one interface into another.

Wrapper:

Never heard of this as a design pattern, but I suppose it's just a common name for the above

大意是说Decorator是用组合的方式增强功能，而Adapter是为了做接口转换，二者都是采用wrapper的方式来做到这一点，形式是一样的，但意图不一样。

2. 流式计算中的wrapper

谈到wrapper（在本文中，你可以认为wrapper就是decorator），我认为使用最到位的，非流式计算莫属。从Java的IO流，到Java Stream，到Spark，Flink到处都能看到wrapper的身影。

2.1 Java IO流

我们先从Java IO流看起，假如现在我们需要从一个文件中读取信息打印到console，我们可以使用以下的方式：

Reader in = new BufferedReader(               // 3. 缓冲字符，提升效率
	new InputStreamReader(                    // 2. 将字节流转换成字符流
    	new FileInputStream("path"), "GBK") // 1. 读取文件的字节流    
    )
)

其执行过程如下图所示，首先从文件中读取字节流，然后放入字节缓冲区，例如“中”字，他的GBK编码是两个字节——D6D0，那么在InputStreamReader中等到这个字符形成以后，再输送到BufferedReader的字符缓冲区，当缓冲区满了以后，再溢写到console。

IO流的这种做法就是一种典型的wrapper，也就是decorator装饰者设计模式的实现。通过层层包装，我们获得了更强功能的流处理能力。

2.2 Spark中的RDD

RDD（Resilient Distributed Dataset）叫做弹性分布式数据集，是Spark中最基本的数据抽象，它代表一个不可变、可分区、里面的元素可并行计算的集合。

Spark支持两个类型（算子）操作：Transformation和Action，主要做的是就是将一个已有的RDD生成另外一个RDD。Transformation具有lazy特性(延迟加载)。Transformation算子的代码不会真正被执行。只有当我们的程序里面遇到一个action算子的时候，代码才会真正的被执行。这种设计让Spark更加有效率地运行。

其中Transformation等价于Java Stream中的中间操作（Intermediate operations），而Action和Java Stream的结束操作（Terminal operations）表达的是一个意思，它们只是实现方式不一样，Java Stream是使用pipeline，而spark则采用了wrapper的方式来达到lazy的特性。以wordCount为例，它在spark中的scala实现如下：

//1. new HadoopRDD()
val lines: RDD[String] = sparkContext.textFile("path")

//2. new MapPartitionsRDD(hadoopRdd) - flatMap
val words: RDD[String] = lines.flatMap(_.split(regex=" "))

//3. new MapPartitionsRDD(mapPartitionsRdd) - map
val wordToOne = words.map(word=>(word, 1))

//4. new ShuffledRDD(mapPartitionsRdd)
val wordToSum:RDD[(String, Int)] = wordToOne.reduceByKey(_+_)

//5. collect
val array: Array[(String, Int)] = wordToSum.collect()

其在runtime被执行时，实际上，构建的是一个如下图所示的wrapper，也就是说，当flatmap被调用时，并不会真正执行flatmap这个动作，而是构建了一个MapPartitionsRDD包装了HadoopRDD，以此类推，直到collect方法被调用时，前序的转换指令（transformation）才会被真正执行。

同样的道理也适用于Flink，Flink中的各种transform算子也是通过这种wrapper的方式构建出来的。

3. wrapper的背后思想

通过上面的案例，可以看到wrapper这个模式的确很有用，再往下深挖一下，我们可以发现其背后隐藏着更深刻的设计道理——即分层和OCP。

3.1 分层

表面上是包装，其背后暗含的是一种分层结构。“复杂性常常以层次结构的形式存在。复杂的系统有一些相关的子系统组成，这些子系统又有自己的系统，如此下去，直到达到某种最低层次的基本组件。”

因此，wrapper这种构建类似洋葱圈层次结构的能力，正是构建复杂系统所需要的。也正因为有这样的层次结构，我们才得以能够理解、描述、实现这些复杂系统。话说回来，我们似乎也只能理解那些有层次结构的系统。这也是为什么分层架构是软件设计中最基础，也是最重要的架构之一。

3.2 OCP

"Open to extend，Close to change"可以说是我们工程师的梦想，没有人愿意修改原来已经work的东西，因为修改就意味着要重新测试，就以为着可能引入新的bug，就以为着头发变少...... 大部分的设计模式都是为了OCP这个目标在努力。

我们平时提倡的immutable（不可变性）也是这个道理，immutable的String让我们可以放心使用，而不用考虑参数传递问题；immutable的函数式编程不用担心线程安全问题；immutable的docker image使得分层构建和复用成为可能；immutable infrastructure（不可变基础实施）提升了运维效率，是云原生的必要条件。

wrapper通过包装的形式，在保存原有功能的同时，通过扩展实现新增能力，从而保证了原有能力的immutable，完美的实现了OCP。此外，wrapper还可以通过基本组件的组合，可以实现非常复杂的业务逻辑。比如Spark通过RDD之间的组合来完成从简单到非常复杂的数据处理业务逻辑。