设计模式_结构型模式 -《装饰器模式》

笔记整理自黑马程序员Java设计模式详解， 23种Java设计模式（图解+框架源码分析+实战）

概述

我们先来看一个快餐店的例子。

快餐店有炒面、炒饭这些快餐，可以额外附加鸡蛋、火腿、培根这些配菜，当然加配菜需要额外加钱，每个配菜的价钱通常不太一样，那么计算总价就会显得比较麻烦。

使用继承的方式存在的问题：

扩展性不好

如果要再加一种配料（火腿肠），我们就会发现需要给FriedRice和FriedNoodles分别定义一个子类。如果要新增一个快餐品类（炒河粉）的话，就需要定义更多的子类。
产生过多的子类

定义

指在不改变现有对象结构的情况下，动态地给该对象增加一些职责（即增加其额外功能）的模式。

结构

装饰器模式 (Decorator Pattern) 中的角色：

抽象构件（Component）角色：定义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：实现抽象构件，通过装饰角色为其添加一些职责。
抽象装饰（Decorator）角色：继承或实现抽象构件，并包含具体构件的实例，可以通过其子类扩展具体构件的功能。这个角色就是装饰者。
具体装饰（Concrete Decorator）角色：实现抽象装饰的相关方法，并给具体构件对象添加附加的责任。

案例

我们使用装饰器模式对快餐店案例进行改进，体会装饰器模式的精髓。

类图如下：

FastFood 就是抽象构件角色；
FriedRice（炒饭）和 FriedNoodles（炒面）就是具体构件角色；
Garnish（配料）就是抽象装饰角色，也就是最重要的装饰者，继承 FastFood，同时又聚合 FastFood；
而 Egg（鸡蛋）和 Bacon（培根）就是具体装饰角色。

代码如下：

抽象构件角色-快餐接口

public abstract class FastFood {
    private float price; // 价格 
    private String desc; // 描述

    public FastFood() {
    }

    public FastFood(float price, String desc) {
        this.price = price;
        this.desc = desc;
    }

    public void setPrice(float price) {
        this.price = price;
    }

    public float getPrice() {
        return price;
    }

    public String getDesc() {
        return desc;
    }

    public void setDesc(String desc) {
        this.desc = desc;
    }

    public abstract float cost(); // 获取价格
}

具体构件角色-炒饭

public class FriedRice extends FastFood {

    public FriedRice() {
        super(10, "炒饭");
    }

    public float cost() {
        return getPrice();
    }
}

具体构件角色-炒面

public class FriedNoodles extends FastFood {

    public FriedNoodles() {
        super(12, "炒面");
    }

    public float cost() {
        return getPrice();
    }
}

抽象装饰角色（装饰者类）- 配料类

public abstract class Garnish extends FastFood {

    // 聚合-声明快餐类的变量
    private FastFood fastFood;

    public FastFood getFastFood() {
        return fastFood;
    }

    public void setFastFood(FastFood fastFood) {
        this.fastFood = fastFood;
    }

    public Garnish(FastFood fastFood, float price, String desc) {
        super(price, desc);
        this.fastFood = fastFood;
    }
}

具体装饰角色-鸡蛋配料

public class Egg extends Garnish {

    public Egg(FastFood fastFood) {
        super(fastFood, 1, "鸡蛋");
    }

    public float cost() {
        return getPrice() + getFastFood().getPrice();
    }

    @Override
    public String getDesc() {
        return super.getDesc() + getFastFood().getDesc();
    }
}

具体装饰角色-培根配料

public class Bacon extends Garnish {

    public Bacon(FastFood fastFood) {
        super(fastFood, 2, "培根");
    }

    @Override
    public float cost() {
        return getPrice() + getFastFood().getPrice();
    }

    @Override
    public String getDesc() {
        return super.getDesc() + getFastFood().getDesc();
    }
}

测试类

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 点一份炒饭
        FastFood food = new FriedRice();
        // 花费的价格
        System.out.println(food.getDesc() + " " + food.cost() + "元");

        System.out.println("========");
        // 点一份加鸡蛋的炒饭
        FastFood food1 = new FriedRice();

        food1 = new Egg(food1);
        // 花费的价格
        System.out.println(food1.getDesc() + " " + food1.cost() + "元");

        System.out.println("========");
        // 点一份加培根的炒面
        FastFood food2 = new FriedNoodles();
        food2 = new Bacon(food2);
        // 花费的价格
        System.out.println(food2.getDesc() + " " + food2.cost() + "元");
    }
}

输出

炒饭 10.0元
========
鸡蛋炒饭 11.0元
========
培根炒面 14.0元

好处

装饰器模式可以带来比继承更加灵活性的扩展功能，使用更加方便，可以通过组合不同的装饰器对象来获取具有不同行为状态的多样化的结果。装饰器模式比继承更具良好的扩展性，完美的遵循开闭原则，继承是静态的附加责任，装饰器则是动态的附加责任。
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，装饰器模式可以动态扩展一个实现类的功能。

使用场景

当不能采用继承的方式对系统进行扩充或者采用继承不利于系统扩展和维护时。
- 不能采用继承的情况主要有两类：
  - 第一类是系统中存在大量独立的扩展，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；
  - 第二类是因为类定义不能继承（如 final 类）
在不影响其他对象的情况下，以动态、透明的方式给单个对象添加职责。
当对象的功能要求可以动态地添加，也可以再动态地撤销时。

总结

装饰器设计模式优点
- 装饰模式与继承关系的⽬的都是要扩展对象的功能，但装饰模式可以提供⽐继承更多的灵活性。
- 使用不同的具体装饰类以及这些装饰类的排列组合，可以创造出很多不同行为的组合，原有代码无须改变，符合 “开闭原则”。
装饰器设计模式缺点
- 装饰模式增加了许多⼦类，如果过度使⽤会使程序变得很复杂（多层包装）。
- 增加系统的复杂度，加⼤学习与理解的难度。

JDK源码解析-IO流

IO 流中的包装类使用到了装饰器模式：BufferedInputStream，BufferedOutputStream，BufferedReader，BufferedWriter。

我们以 BufferedWriter 举例来说明，先看看如何使用 BufferedWriter：

public class Demo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 创建BufferedWriter对象
        // 创建FileWriter对象
        FileWriter fw = new FileWriter("C:\\Users\\Think\\Desktop\\a.txt");
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(fw);

        // 写数据
        bw.write("hello Buffered");

        bw.close();
    }
}

使用起来感觉确实像是装饰器模式，接下来看它们的结构：

BufferedWriter 继承自 Writer 同时又聚合了 Writer，这就是装饰器模式。

小结：

BufferedWriter 使用装饰器模式对 Writer 子实现类进行了增强，添加了缓冲区 Buffer，提高了写数据的效率。

代理模式和装饰器模式的区别

静态代理和装饰器模式的区别：

相同点
- 都要实现与目标类相同的业务接口
- 在两个类中都要声明目标对象
- 都可以在不修改目标类的前提下增强目标方法
不同点
- 目的不同
  - 装饰器是为了增强目标对象
  - 静态代理是为了保护和隐藏目标对象
- 获取目标对象构建的地方不同
  - 装饰器是由外界传递进来，可以通过构造方法传递
  - 静态代理是在代理类内部创建，以此来隐藏目标对象