8.java设计模式之装饰者模式

基本需求

• 咖啡的种类有很多种，调料也有很多种，下单时，可以点单品咖啡也可以点单品咖啡+调料的组合，并计算下单时花费的金额

传统方式

• 方式一
  • 创建一个抽象类Drink，让所有的单品咖啡和组合咖啡都继承Drink类(组合很多)
  • UML类图
    • 
  • 如果新增加一个单品咖啡或者调料，类的数量就会倍增，产生类爆炸
• 方式二
  • 创建一个抽象类Drink，在Drink类中将所有的调料聚合进去，再让我们的单品咖啡继承Drink类
  • UML类图
    • 
  • 此种方式解决了类爆炸的问题，但是新增或者删除调料时，需要修改Drink类中的内容，违反了ocp原则

基本介绍

• 动态的将新功能加到对象上，不改变其结构，属于结构型模式

• UML类图（原理图）

  • 

• 装饰者模式就像打包一个快递

  • 主体为打包的东西（Component）-> 被装饰者
  • 包装的东西（Decorator）-> 装饰者
  • Drink为主体（Component）
  • 单品咖啡为具体的主体（ConcreteComponent）
  • 调料为装饰者（Decorator）
  • 如果ConcreteComponent类很多，还可以向上抽取一个缓冲层
  • 让装饰者和具体的主体继承同一类可以对同一个具体的主体，进行多次包装，通过递归的方式
  • 如果ConcreteComponent和Decorator不是继承同一类，则用递归不容易,Decorator不仅需要维护自身还需维护ConcreteComponent的变量（不一定行），继承同一个抽象类，只需要在Decorator中维护一个抽象父类即可
  • 例如：点两个chocolate和一个milk + Espresso咖啡，示例
    • 

• UML类图（案例）

  • 

• 代码实现

  • @Data
    public abstract class Drink {
    
       // Component类 ConcreteComponent类和Decorator类都继承该类
    
       private String description;
    
       private float price = 0f;
    
       public abstract float cost();
    
    }
    

  • public abstract class Coffee extends Drink{
    
       // 对具体的被装饰者进行了缓冲设计
       @Override
       public float cost() {
           return super.getPrice();
       }
    
    }
    
    // 子类一 意大利咖啡
    class Espresso extends Coffee {
    
       public Espresso() {
           super.setDescription("Espresso");
           super.setPrice(3.0f);
       }
    
    }
    
    // 子类二 浓缩咖啡
    class ShortBlack extends Coffee {
    
       public ShortBlack() {
           super.setDescription("ShortBlack");
           super.setPrice(5.0f);
       }
    
    }
    

  • public abstract class Decorator extends Drink {
    
       // 对装饰者进行了缓冲设计
    
       // 聚合被装饰者
       protected Drink drink;
    
       public Decorator(Drink drink) {
           this.drink = drink;
       }
    
       @Override
       public float cost() {
           // 金额除自己的金额外还需要加上被装饰者的金额
           return this.drink.cost() + super.getPrice();
       }
    
       @Override
       public String getDescription() {
           // 输出被装饰者的信息
           return this.drink.getDescription() + "&" + super.getDescription();
       }
    }
    
    // 子类一 牛奶
    class Milk extends Decorator {
    
       public Milk(Drink drink) {
           super(drink);
           super.setDescription("Milk");
           super.setPrice(1f);
       }
    
    }
    
    // 子类二 巧克力
    class Chocolate extends Decorator {
    
       public Chocolate(Drink drink) {
           super(drink);
           super.setDescription("Chocolate");
           super.setPrice(2f);
       }
    
    }
    

  • public class Client {
       public static void main(String[] args) {
           // 单点意大利咖啡 + Milk
           Drink order = new Espresso();
           System.out.println("总费用：" + order.cost());
           System.out.println("描述：" + order.getDescription());
           // 添加一份 Milk
           order = new Milk(order);
           System.out.println("总费用：" + order.cost());
           System.out.println("描述：" + order.getDescription());
           // 添加第一份 Chocolate
           order = new Chocolate(order);
           System.out.println("总费用：" + order.cost());
           System.out.println("描述：" + order.getDescription());
           // 添加第二份 Chocolate
           order = new Chocolate(order);
           System.out.println("总费用：" + order.cost());
           System.out.println("描述：" + order.getDescription());
       }
    }
    

  • 如果再增加单品咖啡或者调料时，只需继承Coffee或者Decorator类即可，系统的扩展性提高了，解决了类爆炸，体现了ocp原则，动态的为被装饰的类添加功能

jdk源码

• 在jdk的io源码中就使用到的装饰者模式

• UMl类图

  • 

  • InputStream作为抽象父类，相当于Drink类

  • FileInputStream、StringBufferInputStream、ByteArrayInputStream继承了InputStream相当于咖啡单品（并没有再进行抽象），被装饰者

  • FilterInputStream继承了InputSteam并且内部维护了一个其父类InputStream相当于一个Decorator装饰者

  • BufferInputStream、DataInputStream、LineNumberInputStream继承了FilterInputStream，相当于Milk、ChocolateD等，为装饰者的子类

  • 关键代码

    • public class FilterInputStream extends InputStream {
         /**
          * The input stream to be filtered.
          */
         protected volatile InputStream in;
         
         ......
      }
      

注意事项

• 装饰类和被装饰类可以独立发展，不会相互耦合，装饰模式是继承的一个替代模式，装饰模式可以动态扩展一个实现类的功能，多层装饰比较复杂
• 扩展一个类的功能，动态增加功能，动态撤销