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设计模式之装饰者模式

jiezi

0x01. 定义与类型

  • 定义：装饰模式指的是在不必改变原类文件和使用继承的情况下，动态地扩展一个对象的功能。它是通过创建一个包装对象，也就是装饰来包裹真实的对象。

  • 特点:

    • 装饰对象和真实对象有相同的接口。这样客户端对象就能以和真实对象相同的方式和装饰对象交互。
    • 装饰对象包含一个真实对象的引用（reference）
    • 装饰对象接受所有来自客户端的请求。它把这些请求转发给真实的对象。
    • 装饰对象可以在转发这些请求以前或以后增加一些附加功能。这样就确保了在运行时，不用修改给定对象的结构就可以在外部增加附加的功能。在面向对象的设计中，通常是通过继承来实现对给定类的功能扩展。
  • 类型：结构型
  • UML 类图

  • 样例实现
/**
* 组件类接口
*/
public interface IComponent {void operation();
}

/**
* 具体组件类的具体业务逻辑实现
*/
public class Component implements IComponent {
    @Override
    public void operation() {System.out.println("component operation!");
    }
}

/**
* 装饰器的抽象类
*/
public abstract class ADecorator implements IComponent {
    /**
    * 关键在于这个组合组件接口对象
    */
    private IComponent component;

    public ADecorator(IComponent component) {this.component = component;}

    @Override
    public void operation () {component.operation();
    }
}

/**
* 装饰器具体实现 1
*/
public class Decorator1 extends ADecorator {public Decorator1(IComponent component) {super(component);
    }

    @Override
    public void operation() {super.operation();
        System.out.println("decorator1");
    }
}

/**
* 装饰器具体实现 2
*/
public class Decorator2 extends ADecorator {public Decorator2(IComponent component) {super(component);
    }

    @Override
    public void operation() {super.operation();
        System.out.println("decorator2");
    }
}
  • 测试与应用类
/**
* 应用与测试类
*/
public class Test {public static void main(String[] args) {
        // 应用类
        IComponent component;

        // 初始化
        component = new Component();

        // 装饰
        component = new Decorator1(component);
        component = new Decorator2(component);

        // 具体方法的调用
        component.operation();}
}
  • 输出结果
component operation!
decorator1
decorator2

  • 装饰着模式中的各组件：

    • 抽象构件 (IComponent) 角色：给出一个抽象接口，以规范准备接收附加责任的对象。
    • 具体构件 (Component) 角色：定义一个将要接收附加责任的类。
    • 装饰 (ADecorator) 角色：持有一个构件 (IComponent) 对象的实例，并定义一个与抽象构件接口一致的接口。
    • 具体装饰 (Decorator1/Decorator2) 角色：负责给构件对象“贴上”附加的责任。

0x02. 使用场景

  • 需要扩展一个类的功能，或给一个类添加附加职责。
  • 需要动态的给一个对象添加功能，这些功能可以再动态的撤销。
  • 需要增加由一些基本功能的排列组合而产生的非常大量的功能，从而使继承关系变的不现实。
  • 当不能采用生成子类的方法进行扩充时。一种情况是，可能有大量独立的扩展，为支持每一种组合将产生大量的子类，使得子类数目呈爆炸性增长。另一种情况可能是因为类定义被隐藏，或类定义不能用于生成子类。

0x03. 优点

  • Decorator 模式与继承关系的目的都是要扩展对象的功能，但是 Decorator 可以提供比继承更多的灵活性。
  • 通过使用不同的具体装饰类以及这些装饰类的排列组合，设计师可以创造出很多不同行为的组合。
  • 符合开闭原则

0x04. 缺点

  • 这种比继承更加灵活机动的特性，也同时意味着更加多的复杂性。
  • 装饰模式会导致设计中出现许多小类，如果过度使用，会使程序变得很复杂。
  • 装饰模式是针对抽象组件（Component）类型编程。但是，如果你要针对具体组件编程时，就应该重新思考你的应用架构，以及装饰者是否合适。当然也可以改变 Component 接口，增加新的公开的行为，实现“半透明”的装饰者模式。在实际项目中要做出最佳选择

0x05. 举例实现装饰着模式

我们买煎饼果子可以选择加香肠，还是加鸡蛋。煎饼果子就是我们的组件类，而加鸡蛋加培根则是装饰者的具体实现类.

  • 装饰者模式 Java 实现
/**
 * 煎饼的抽象类，也就是组建类
 */
public abstract class ABattercake {

    /**
     * 最后的描述
     * @return
     */
    protected abstract String getDesc ();

    /**
     * 总共的价格
     * @return
     */
    protected abstract int cost ();}


/**
 * 煎饼的具体实现
 */
public class Battercake extends ABattercake {
    @Override
    protected String getDesc() {return "煎饼";}

    @Override
    protected int cost() {return 8;}
}

/**
 * 装饰着的抽象类
 */
public abstract class AbstractDecorator extends ABattercake {

    // 组合的煎饼对象
    private ABattercake aBattercake;

    public AbstractDecorator(ABattercake aBattercake) {this.aBattercake = aBattercake;}

    protected abstract void doSomething();

    @Override
    protected String getDesc() {return aBattercake.getDesc();
    }

    @Override
    protected int cost() {return aBattercake.cost();
    }
}

/**
 * 装饰者的具体实现
 */
public class EggDecorator extends AbstractDecorator {public EggDecorator(ABattercake aBattercake) {super(aBattercake);
    }

    @Override
    protected void doSomething() {}

    @Override
    protected String getDesc() {return super.getDesc() + "加一个鸡蛋";
    }

    @Override
    protected int cost() {return super.cost() + 1;
    }
}

/**
 * 装饰者的具体实现
 */
public class SausageDecorator extends AbstractDecorator {public SausageDecorator(ABattercake aBattercake) {super(aBattercake);
    }

    @Override
    protected void doSomething() {}

    @Override
    protected String getDesc() {return super.getDesc() + "加一根香肠";
    }

    @Override
    protected int cost() {return super.cost() + 2;
    }
}
  • 应用的测试类
public class Test {public static void main(String[] args) {
        ABattercake aBattercake;

        aBattercake = new Battercake();
        aBattercake = new EggDecorator(aBattercake);
        aBattercake = new EggDecorator(aBattercake);
        aBattercake = new SausageDecorator(aBattercake);

        System.out.println(aBattercake.getDesc() + "销售价格：" + aBattercake.cost());
    }
}
  • 输入结果
煎饼 加一个鸡蛋 加一个鸡蛋 加一根香肠销售价格：12
  • 样例 UML 类图

  • 注意: 装饰者最上层的类是否使用抽象类，这个是看业务的。

0x06. 相关设计模式

  • 装饰者模式和代理模式

    • 装饰者模式：关注再一个对象上动态添加方法
    • 代理模式：关注再对代理对象的控制访问，可以对客户隐藏被代理类的信息

  • 装饰着模式和适配器模式

    • 都叫包装模式
    • 关于新职责：适配器也可以在转换时增加新的职责，但主要目的不在此。装饰者模式主要是给被装饰者增加新职责的。
    • 关于原接口：适配器模式是用新接口来调用原接口，原接口对新系统是不可见或者说不可用的。装饰者模式原封不动的使用原接口，系统对装饰的对象也通过原接口来完成使用。（增加新接口的装饰者模式可以认为是其变种 –“半透明”装饰者）
    • 关于其包裹的对象：适配器是知道被适配者的详细情况的（就是那个类或那个接口）。装饰者只知道其接口是什么，至于其具体类型（是基类还是其他派生类）只有在运行期间才知道。

0x07. 源码中的装饰者

  • BufferedReader
  • BufferInputStream/BufferOutputStream

  • Spring. TransactionAwareCacheDecorator
  • Mybatis. Cache

0x08. 源码

设计模式之装饰着模式: https://github.com/sigmako/design-pattern/tree/master/decorator

0x09. 参考

  • 慕课网设计模式精讲: https://coding.imooc.com/class/270.html
  • 《JAVA 与模式》之装饰模式: https://www.cnblogs.com/java-my-life/archive/2012/04/20/2455726.html
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