装饰模式Decorator

装饰（Decorator）模式又名包装（Wrapper）模式。Decorator以对客户端透明的方式扩展对象的功能，是继承的一种代替方案。

1.什么时候使用

1. 需要动态的扩展一个类，这些扩展也可以动态的撤销，并保持原有类的静态定义的情况。
2. 需要增加由一些基本功能排列组合贰产生的非常强大的功能，并使继承关系变得不实现，典型的Wrapper应用。

模拟类图：

 

在装饰模式中的各个角色有：

• 抽象构件（Component）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（Concrete Component）角色：定义一个将要接收附加责任的类。
• 装饰（Decorator）角色：持有一个构件（Component）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（Concrete Decorator）角色：负责给构件对象"贴上"附加的责任。

 看headFirst中星巴兹咖啡的使用

 

写下星巴兹的代码

先从Beverage类下手，这不需要改变星巴兹原始的设计。如下

public abstract class Beverage {
String description = "Unknown Beverage";
public String getDescription() {
return description;
}
public abstract double cost();
}

Beverage是一个抽象类，有两个方法：getDescription()及cost()。

getDescription()已经在此实现了，但是cost()必须在子类中实现。

Beverage很简单。让我们也来实现Condiment（调料）抽象类，也就是装饰者类吧：

public abstract class CondimentDecorator extends Beverage {
public abstract String getDescription();
}

1.首先，必须让Condiment Decorator能够取代Beverage，所以将CondimentDecorator扩展自 Beverage 类。

写饮料的代码

现在，已经有了基类，让我们开始开始实现一些饮料吧！先从浓缩咖啡（Espresso）开始。别忘了，我们需要为具体的饮料设置描述，而且还必须实现cost()方法。

//首先，让Espresso扩展自Beverage类，因为Espresso是一种饮料。
public class Espresso extends Beverage {
//为了要设置饮料的描述，我们写了一个构造器。记住，description实例变量继承自Beverage。
public Espresso() {
description = "Espresso";
}
//最后，需要计算Espresso的价钱，现在不需要管调料的价钱，直接把Espresso的价格$1.99返回即可。
public double cost() {
return 1.99;
}
}



public class HouseBlend extends Beverage {
public HouseBlend() {
description = "House Blend Coffee";
}
//这是另一种饮料，做法和Espresso一样，只是把Espresso名称改为"House Blend Coffee"，并返回正确的价钱$0.89。
public double cost() {
return .89;
}
}

写调料代码

如果你回头去看看装饰者模式的类图，将发现我们已经完成了抽象组件（Beverage），有了具体组件（HouseBlend），也有了抽象装饰者（CondimentDecorator）。现在，我们就来实现具体装饰者。先从摩卡下手：

//摩卡是一个装饰者，所以让它扩展自CondimentDecorator。
public class Mocha extends CondimentDecorator {//别忘了，CondimentDecorator扩展自Beverage。
Beverage beverage;
public Mocha(Beverage beverage) {
//要让Mocha能够引用一个Beverage，做法如下：(1)用一个实例变量记录饮料，也就是被装饰者。
//(2)想办法让被装饰者（饮料）被记录到实例变量中。这里的做法是：把饮料当作构造器的参数，再由构造器将此饮料记录在实例变量中。
this.beverage = beverage;
}
public String getDescription() {
//我们希望叙述不只是描述饮料（例如“DarkRoast”），而是完整地连调料都描述出来（例如“DarkRoast, Mocha”）。
//所以首先利用委托的做法，得到一个叙述，然后在其后加上附加的叙述（例如“Mocha”）。
return beverage.getDescription() + ", Mocha";
}
public double cost() {
//要计算带Mocha饮料的价钱。首先把调用委托给被装饰对象，以计算价钱，然后再加上Mocha的价钱，得到最后结果。
return .20 + beverage.cost();
}
}

public class StarbuzzCoffee {
public static void main(String args[]) {
Beverage beverage = new Espresso();
System.out.println(beverage.getDescription()+ " $" + beverage.cost());//订一杯Espresso，不需要调料，打印出它的描述与价钱
Beverage beverage2 = new DarkRoast();//制造出一个DarkRoast对象。
beverage2 = new Mocha(beverage2);//用Mocha装饰它。
beverage2 = new Mocha(beverage2);//用第二个Mocha装饰它。
beverage2 = new Whip(beverage2);//用Whip装饰它。
System.out.println(beverage2.getDescription()
+ " $" + beverage2.cost());
Beverage beverage3 = new HouseBlend();
//最后，再来一杯调料为豆浆、摩卡、奶泡的HouseBlend咖啡。
beverage3 = new Soy(beverage3);
beverage3 = new Mocha(beverage3);
beverage3 = new Whip(beverage3);
System.out.println(beverage3.getDescription()
+ " $" + beverage3.cost());
}
}

结果

 

 java IO包中的Decorator模式

JDK提供的java.io包中使用了Decorator模式来实现对各种输入输出流的封装。以下将以java.io.OutputStream及其子类为例，讨论一下Decorator模式在IO中的使用。

　　首先来看一段用来创建IO流的代码：

try { 
　OutputStream out = new DataOutputStream(new FileOutputStream("test.txt")); 
} catch (FileNotFoundException e) { 
　e.printStackTrace(); 
}

 这段代码对于使用过JAVA输入输出流的人来说再熟悉不过了，我们使用DataOutputStream封装了一个FileOutputStream。这是一个典型的Decorator模式的使用，FileOutputStream相当于Component，DataOutputStream就是一个Decorator。将代码改成如下，将会更容易理解：

try { 
　OutputStream out = new FileOutputStream("test.txt"); 
　out = new DataOutputStream(out); 
} catch(FileNotFoundException e) { 
　e.printStatckTrace(); 
}

　由于FileOutputStream和DataOutputStream有公共的父类OutputStream，因此对对象的装饰对于用户来说几乎是透明的。下面就来看看OutputStream及其子类是如何构成Decorator模式的：

　OutputStream是一个抽象类，它是所有输出流的公共父类，其源代码如下：

public abstract class OutputStream implements Closeable, Flushable { 
　public abstract void write(int b) throws IOException; 
　... 
}

它定义了write(int b)的抽象方法。这相当于Decorator模式中的Component类。
ByteArrayOutputStream，FileOutputStream 和 PipedOutputStream 三个类都直接从OutputStream继承，以ByteArrayOutputStream为例：

public class ByteArrayOutputStream extends OutputStream { 
　protected byte buf[]; 
　protected int count; 
　public ByteArrayOutputStream() { 
　　this(32); 
　} 
　public ByteArrayOutputStream(int size) { 
　　if (size 〈 0) { 
　　　throw new IllegalArgumentException("Negative initial size: " + size); 
　　} 
　　buf = new byte[size]; 
　} 
　public synchronized void write(int b) { 
　　int newcount = count + 1; 
　　if (newcount 〉 buf.length) { 
　　　byte newbuf[] = new byte[Math.max(buf.length 〈〈 1, newcount)]; 
　　　System.arraycopy(buf, 0, newbuf, 0, count); 
　　　buf = newbuf; 
　　} 
　　buf[count] = (byte)b; 
　　count = newcount; 
　} 
　... 
}

它实现了OutputStream中的write(int b)方法，因此我们可以用来创建输出流的对象，并完成特定格式的输出。它相当于Decorator模式中的ConcreteComponent类。

接着来看一下FilterOutputStream，代码如下：

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); 
　} 
　... 
}

同样，它也是从OutputStream继承。但是，它的构造函数很特别，需要传递一个OutputStream的引用给它，并且它将保存对此对象的引用。而如果没有具体的OutputStream对象存在，我们将无法创建FilterOutputStream。由于out既可以是指向FilterOutputStream类型的引用，也可以是指向ByteArrayOutputStream等具体输出流类的引用，因此使用多层嵌套的方式，我们可以为ByteArrayOutputStream添加多种装饰。这个FilterOutputStream类相当于Decorator模式中的Decorator类，它的write(int b)方法只是简单的调用了传入的流的write(int b)方法，而没有做更多的处理，因此它本质上没有对流进行装饰，所以继承它的子类必须覆盖此方法，以达到装饰的目的。

　　BufferedOutputStream 和 DataOutputStream是FilterOutputStream的两个子类，它们相当于Decorator模式中的ConcreteDecorator，并对传入的输出流做了不同的装饰。以BufferedOutputStream类为例：

public class BufferedOutputStream extends FilterOutputStream { 
　... 
　private void flushBuffer() throws IOException { 
　　if (count 〉 0) { 
　　　out.write(buf, 0, count); 
　　　count = 0; 
　　} 
　} 
　public synchronized void write(int b) throws IOException { 
　　if (count 〉= buf.length) { 
　　　flushBuffer(); 
　　} 
　　buf[count++] = (byte)b; 
　} 
　... 
}

并且覆盖了父类的write(int b)方法，在调用输出流写出数据前都会检查缓存是否已满，如果未满，则不写。这样就实现了对输出流对象动态的添加新功能的目的。

　　下面，将使用Decorator模式，为IO写一个新的输出流。
　　自己写一个新的输出流

　　了解了OutputStream及其子类的结构原理后，我们可以写一个新的输出流，来添加新的功能。这部分中将给出一个新的输出流的例子，它将过滤待输出语句中的空格符号。比如需要输出"java io OutputStream"，则过滤后的输出为"javaioOutputStream"。以下为SkipSpaceOutputStream类的代码：

import java.io.FilterOutputStream; 
import java.io.IOException; 
import java.io.OutputStream; 
/** 
* A new output stream, which will check the space character 
* and won’t write it to the output stream. 
* @author Magic 
* 
*/ 
public class SkipSpaceOutputStream extends FilterOutputStream { 
　public SkipSpaceOutputStream(OutputStream out) { 
　　super(out); 
　} 
　/** 
　* Rewrite the method in the parent class, and 
　* skip the space character. 
　*/ 
　public void write(int b) throws IOException{ 
　　if(b!=’ ’){ 
　　　super.write(b); 
　　} 
　} 
}

它从FilterOutputStream继承，并且重写了它的write(int b)方法。在write(int b)方法中首先对输入字符进行了检查，如果不是空格，则输出。

　　以下是一个测试程序：

import java.io.BufferedInputStream; 
import java.io.DataInputStream; 
import java.io.DataOutputStream; 
import java.io.IOException; 
import java.io.InputStream; 
import java.io.OutputStream; 
/** 
* Test the SkipSpaceOutputStream. 
* @author Magic 
* 
*/ 
public class Test { 
　public static void main(String[] args){ 
　　byte[] buffer = new byte[1024]; 

　　/** 
　　* Create input stream from the standard input. 
　　*/ 
　　InputStream in = new BufferedInputStream(new DataInputStream(System.in)); 

　　/** 
　　* write to the standard output. 
　　*/ 
　　OutputStream out = new SkipSpaceOutputStream(new DataOutputStream(System.out)); 

　　try { 
　　　System.out.println("Please input your words: "); 
　　　int n = in.read(buffer,0,buffer.length); 
　　　for(int i=0;i〈n;i++){ 
　　　　out.write(buffer[i]); 
　　　} 
　　} catch (IOException e) { 
　　　e.printStackTrace(); 
　　} 
　} 
}

　执行以上测试程序，将要求用户在console窗口中输入信息，程序将过滤掉信息中的空格，并将最后的结果输出到console窗口。比如：

Please input your words: 
a b c d e f 
abcdef

总 结

　　在java.io包中，不仅OutputStream用到了Decorator设计模式，InputStream，Reader，Writer等都用到了此模式。而作为一个灵活的，可扩展的类库，JDK中使用了大量的设计模式，比如在Swing包中的MVC模式，RMI中的Proxy模式等等。对于JDK中模式的研究不仅能加深对于模式的理解，而且还有利于更透彻的了解类库的结构和组成。

 

 Activity组件通过其父类ContextThemeWrapper和ContextWrapper的成员变量mBase来引用了一个ContextImpl对象，这样，Activity组件以后就可以通过这个ContextImpl对象来执行一些具体的操作，例如，启动Service组件、注册广播接收者和启动Content Provider组件等操作。同时，ContextImpl类又通过自己的成员变量mOuterContext来引用了与它关联的一个Activity组件，这样，ContextImpl类也可以将一些操作转发给Activity组件来处理。