结合案例深入解析装饰者模式

叁歲伎倆 2021-11-17 13:06 186阅读 0赞

## 一、基本概念 ##

装饰者模式是结构型设计模式。

装饰模式以对客户端透明的方式扩展对象的功能，是继承关系的一个替代方案。

允许向一个现有的对象添加新的功能。同时又不改变其结构，它是作为现有的类的一个包装。

主要解决的问题: 一般我们为了扩展一个类经常使用继承方式实现，由于继承为类引入静态特征，并且随着扩展功能的增多，子类会很膨胀。

## 二、结构 ##

结构：

*  装饰者（Decorator）和具体组件（ConcreteComponent）都继承自组件（Component）；
 *  所谓装饰，就是把这个装饰者套在被装饰者之上，从而动态扩展被装饰者的功能；
 *  装饰者的方法有一部分是自己的，这属于它的功能(半透明的装饰者模式)。然后调用被装饰者的方法实现，从而也保留了被装饰者的功能；

![v2-c43d341df317219dc59cd86e698e15c4_hd.jpg][]

## 三、案例 ##

### 1、装饰者模式案例 ###

> 模拟在餐馆点饮料，我们可以点咖啡，而咖啡有 `Decaf`咖啡和 `Espresso`咖啡，而这两种咖啡都可以加牛奶和巧克力进去。

具体的代码组织结构图:

![v2-740fad69950f99623fc6e0c350212776_hd.jpg][]

具体代码:

先看最高的`component`包下的`Drink`类:

/**
     * Component的超类
     * 单品和装饰者都要继承自这个类
     */
    public abstract class Drink {
    
        private String description = ""; //一开始没有描述
        private double price = 0; //一开始价格为0
    
        /**
         * 抽象方法
         *  1、如果是单品的话就直接是自己的价格
         *  2、如果是装饰者的话就还要加上装饰品自己的价格
         */
        public abstract double cost();
    
    
        // setter getter
    
        public String getDescription() {
            return description;
        }
        public double getPrice() {
            return price;
        }
        public void setDescription(String description) { //描述的时候顺便把价格描述一下
            this.description = description;
        }
        public void setPrice(double price) {
            this.price = price;
        }
    }

下面看两个具体的`Component`:

/** ConcreteComponent 1*/
    public class Decaf extends Drink {
    
        public Decaf() {
            super.setDescription("Decaf");
            super.setPrice(3); //3块钱
        }
    
        @Override
        public double cost() {
            return getPrice();//super.getPrice()//这个就是父类的价格(自己什么也没加 (没有被装饰))
        }
    
        // 重写getter 后面加上自己的花费
        @Override
        public String getDescription() {
            return super.getDescription() + "-" + cost();
        }
    }
    /** ConcreteComponent 2
     *  也可以在ConcreteComponent和Drink类有一个过渡的类)  (比如Coffee类)
     */
    public class Espresso extends Drink {
    
        public Espresso(){
            super.setDescription("Espresso");
            super.setPrice(4);
        }
    
        @Override
        public double cost() {
            return getPrice();//super.getPrice()//这个就是父类的价格(自己什么也没加)
        }
    
        @Override
        public String getDescription() {
            return super.getDescription() + "-" + cost();
        }
    }

下面看`decorator`下的三个类:

第一个是装饰者的超类，继承自`Drink`类:

public class Decorator extends Drink{
        /**
         * 这个引用很重要，可以是单品，也可以是被包装过的类型，所以使用的是超类的对象
         * 这个就是要被包装的单品(被装饰的对象)
         */
        private Drink drink; //这里要拿到父类的引用，因为要控制另一个分支(具体的组件)
    
        public Decorator(Drink drink) {
            this.drink = drink;
        }
    
        /**
         * 如果drink是已经被装包过的，那么就会产生递归调用　　最终到单品
         */
        @Override
        public double cost() {
            return super.getPrice() + drink.cost(); // 自己的价格和被包装单品的价格
        }
    
        @Override
        public String getDescription() {
            return super.getDescription() + "-" + super.getPrice()
                    + " && " + drink.getDescription();
        }
    }

然后是两个装饰者:

/**
     * 这个是具体的装饰者() --> 继承自中间的装饰着Decorator
     */
    public class Chocolate extends Decorator{
    
        public Chocolate(Drink drink) { //如果父类搞了一个　带参数的构造函数，子类必须显示的使用super调用
            super(drink);
            super.setDescription("Chocolate");
            super.setPrice(1);
        }
    }
    public class Milk extends Decorator{
    
        public Milk(Drink drink) {
            super(drink); //调用父类的构造函数
            super.setDescription("Milk");
            super.setPrice(3);
        }
    }

测试类:

public class MyTest {
        public static void main(String[] args) {
            //只点一个单品 (Decaf 咖啡)
            Drink order = new Decaf();
            System.out.println("order description : " + order.getDescription());
            System.out.println("order price : " + order.cost());
    
            System.out.println("---------------加了调料的----------------");
    
            order = new Milk(order);// 加了牛奶
            order = new Chocolate(order);
            order = new Chocolate(order); // 加了两个巧克力
            System.out.println("order description : " + order.getDescription());
            System.out.println("order price : " + order.cost());
        }
    }

程序输出:

order description : Decaf-3.0
    order price : 3.0
    ---------------加了调料的----------------
    order description : Chocolate-1.0 && Chocolate-1.0 && Milk-3.0 && Decaf-3.0
    order price : 8.0

### 2、JavaIO中使用装饰者模式 ###

由于Java I/O库需要很多性能的各种组合，如果这些性能都是用继承的方法实现的，那么每一种组合都需要一个类，这样就会造成大量性能重复的类出现，所以Java IO使用的是装饰者设计模式。

![v2-a385605941051d6b7683c67b02a57ffa_hd.jpg][]

所以我们可以定义自己的装饰者。

> 这里我们定义一个流，这个流将读入的小写字母转换成大写字母。

`UpperCaseInputStream`代码如下:

/**
     * 自己定义的输入流　　
     * 扩展FilterInputStream(这个类就是我们的Decorator) 中间装饰者　　
     * 所以我们只要继承这个就可以扩展自己的输入流装饰者　
     */
    public class UpperCaseInputStream extends FilterInputStream{
    
        protected UpperCaseInputStream(InputStream in) {  //这个InputStream就是我们的Drink 类(超类)
            super(in);
        }
    
        // 实现两个read()方法，将大写转化成小写的读入
    
        //重写　相当于cost和description
        @Override
        public int read() throws IOException {
            int index = super.read(); //读取一个字节
            return index == -1 ? index : Character.toUpperCase((char)(index));  //小写转换成大写
        }
    
        //字节数组
        @Override
        public int read(byte[] b, int off, int len) throws IOException {
            int index = super.read(b, off, len);
            for(int i = 0; i < index; i++)
                b[i] = (byte)Character.toUpperCase((char)(b[i]));
            return index;
        }
    }

测试一下使用这个类:

public class MyTest {
    
        public static void main(String[] args) throws IOException {
            InputStream in = new UpperCaseInputStream(new BufferedInputStream(new FileInputStream("/home/zxzxin/Java_Maven/DesignPatterns/src/main/java/decorator/java/in.txt")));// 将这个in.txt文件读入的内容转换成大写
            int len;
            while((len = in.read()) >= 0)
                System.out.print((char)(len));
            in.close();
        }
    }

输出结果演示:

![v2-6e5b0524974c58d356207f84e03d298e_hd.jpg][]

## 四、总结 ##

优缺点:

*  优点 : 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。
 *  缺点 : 多层装饰比较复杂。

实际应用: 　大多数情况下，装饰模式的实现都要比上面给出的示意性例子要简单。

*  如果只有一个ConcreteComponent类，那么可以考虑去掉抽象的Component类（接口），把Decorator作为一个ConcreteComponent子类；
 *  　如果只有一个ConcreteDecorator类，那么就没有必要建立一个单独的Decorator类，而可以把Decorator和ConcreteDecorator的责任合并成一个类。

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转载于:https://www.cnblogs.com/yuxiang1/p/11023925.html

[v2-c43d341df317219dc59cd86e698e15c4_hd.jpg]: /images/20211116/e2e7a8a781e649a581bd78cf58f7eb3f.png
[v2-740fad69950f99623fc6e0c350212776_hd.jpg]: /images/20211116/b2d1f29230a24f5e9b19bb15fa8c84eb.png
[v2-a385605941051d6b7683c67b02a57ffa_hd.jpg]: /images/20211116/acc6ba69581c4f30a54ad32805360f37.png
[v2-6e5b0524974c58d356207f84e03d298e_hd.jpg]: /images/20211116/98d6996461324e04a51ac34218bf66ef.png
[https_mp.weixin.qq.com_s_JzddfH-7yNudmkjT0IRL8Q]: https://link.zhihu.com/?target=https%3A//mp.weixin.qq.com/s/JzddfH-7yNudmkjT0IRL8Q