装饰器模式(Decorator Pattern),也叫包装器模式(Wrapper Pattern)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。这种类型的设计模式属于结构型模式,它是作为现有的类的一个包装。
这种模式创建了一个装饰类,用来包装原有的类,并在保持类方法签名完整性的前提下,提供了额外的功能。
基本介绍
主要解决:一般的,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。
何时使用:在不想增加很多子类的情况下扩展类。
- 关键代码:
-
应用实例:
- 1、孙悟空有 72 变,当他变成"庙宇"后,他的根本还是一只猴子,但是他又有了庙宇的功能。
- 2、不论一幅画有没有画框都可以挂在墙上,但是通常都是有画框的,并且实际上是画框被挂在墙上。在挂在墙上之前,画可以被蒙上玻璃,装到框子里;这时画、玻璃和画框形成了一个物体。
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。
- 使用场景:
注意事项:可代替继承。
概括
装饰者模式定义
- 装饰者模式:动态的将新功能附加到对象上。在对象功能扩展方面,它比继承更有弹性,装饰者模式也体现了开闭原则(ocp)
- 这里提到的动态的将新功能附加到对象和 ocp 原则,在后面的应用实例上会以代码的形式体现,请同学们注意体会。
类图:
装饰者模式原理,角色分析
- 装饰者模式就像打包一个快递
主体:比如:陶瓷、衣服 (Component) //被装饰者
包装:比如:报纸填充、塑料泡沫、纸板、木板(Decorator) - Component 主体:比如类似后面的 Drink
- ConcreteComponent:具体的主体,比如陶瓷,比如前面的各个单品咖啡
-
Decorator 装饰者:装饰主体,比如盒子,比如后面的各调料。
在如图的 Component 与 ConcreteComponent 之间,如果 ConcreteComponent 类很多,还可以设计一个缓冲层,将共有的部分提取出来,抽象层一个类。
解释:陶瓷放在盒子中,盒子在外层装饰陶瓷,
装饰者套娃,一层包一层就是装饰(继承+聚合)
(聚合是为了装饰(new xxx(xxx)),而继承是为了套娃(new xxx(new xxx)))
我的理解
在不改变原有实体的情况下,对原有实体进行装饰。如 圆→红色的圆。
应用实例
星巴克咖啡订单项目(咖啡馆):
- 咖啡种类/单品咖啡:Espresso(意大利浓咖啡)、ShortBlack、LongBlack(美式咖啡)、Decaf(无因咖啡)
- 调料:Milk、Soy(豆浆)、Chocolate
- 要求在扩展新的咖啡种类时,具有良好的扩展性、改动方便、维护方便
- 使用 OO 的来计算不同种类咖啡的费用: 客户可以点单品咖啡,也可以单品咖啡+调料组合。
使用传统方式
方案 1-解决星巴克咖啡订单项目
类图:
方案 1-解决星巴克咖啡订单问题分析
- Drink 是一个抽象类,表示饮料
- des 就是对咖啡的描述,比如咖啡的名字
- cost() 方法就是计算费用,Drink 类中做成一个抽象方法.
- Decaf 就是单品咖啡,继承 Drink,并实现 cost
- Espress && Milk 就是单品咖啡+调料,这个组合很多
- 问题:这样设计,会有很多类,当我们增加一个单品咖啡,或者一个新的调料,类的数量就会倍增,就会出现类爆炸
方案 2-解决星巴克咖啡订单(好点)
前面分析到方案 1 因为咖啡单品+调料组合会造成类的倍增,因此可以做改进,将调料内置到 Drink 类,这样就不会造成类数量过多。从而提高项目的维护性(如图)
说明: milk,soy,chocolate 可以设计为 Boolean,表示是否要添加相应的调料.
方案 2-解决星巴克咖啡订单问题分析
使用装饰者模式
类图:
装饰者模式下的订单:2 份巧克力+一份牛奶的 LongBlack
装饰者模式咖啡订单项目应用实例
代码实现
Decorator
package com.nemo.decorator;
public class Decorator extends Drink {
private Drink obj;
public Decorator(Drink obj) { //聚合
// TODO Auto-generated constructor stub
this.obj = obj;
}
@Override
public float cost() {
// TODO Auto-generated method stub
// getPrice 自己价格
return super.getPrice() + obj.cost();
}
@Override
public String getDes() {
// TODO Auto-generated method stub
// obj.getDes() 输出被装饰者的信息
return des + " " + getPrice() + " && " + obj.getDes();
}
}
Drink
package com.nemo.decorator;
public abstract class Drink {
public String des; // 描 述
private float price = 0.0f;
public String getDes() {
return des;
}
public void setDes(String des) {
this.des = des;
}
public float getPrice() {
return price;
}
public void setPrice(float price) {
this.price = price;
}
//计算费用的抽象方法
//子类来实现
public abstract float cost();
}
Coffee
package com.nemo.decorator;
public class Coffee extends Drink {
@Override
public float cost() {
// TODO Auto-generated method stub
return super.getPrice();
}
}
DeCaf
package com.nemo.decorator;
public class DeCaf extends Coffee {
public DeCaf() {
setDes(" 无因咖啡 ");
setPrice(1.0f);
}
}
Espresso
package com.nemo.decorator;
public class Espresso extends Coffee {
public Espresso() {
setDes(" 意大利咖啡 "); setPrice(6.0f);
}
}
LongBlack
package com.nemo.decorator;
public class LongBlack extends Coffee {
public LongBlack() {
setDes(" longblack ");
setPrice(5.0f);
}
}
ShortBlack
package com.nemo.decorator;
public class ShortBlack extends Coffee{
public ShortBlack() {
setDes(" shortblack ");
setPrice(4.0f);
}
}
Chocolate
package com.nemo.decorator;
//具体的 Decorator, 这里就是调味品
public class Chocolate extends Decorator {
public Chocolate(Drink obj) {
super(obj);
setDes(" 巧克力 ");
setPrice(3.0f); // 调味品 的价格
}
}
Milk
package com.nemo.decorator;
public class Milk extends Decorator {
public Milk(Drink obj) {
// TODO Auto-generated constructor stub
super(obj);
setDes(" 牛 奶 "); setPrice(2.0f);
}
}
Soy
package com.nemo.decorator;
public class extends Decorator{
public Soy(Drink obj) {
// TODO Auto-generated constructor stub
super(obj);
setDes(" 豆浆 ");
setPrice(1.5f);
}
}
CoffeeBar
package com.nemo.decorator;
public class CoffeeBar {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
// 装饰者模式下的订单:2 份巧克力+一份牛奶的 LongBlack
// 1. 点一份 LongBlack
Drink order = new LongBlack();
System.out.println("费用 1=" + order.cost());
System.out.println("描述=" + order.getDes());
// 2. order 加入一份牛奶
order = new Milk(order);
System.out.println("order 加入一份牛奶 费用 = " + order.cost());
System.out.println("order 加入一份牛奶 描述 = " + order.getDes());
// 3. order 加入一份巧克力
order = new Chocolate(order);
System.out.println("order 加入一份牛奶 加入一份巧克力 费用 = " + order.cost());
System.out.println("order 加入一份牛奶 加入一份巧克力 描述 = " + order.getDes());
// 3. order 加入一份巧克力
order = new Chocolate(order);
System.out.println("order 加入一份牛奶 加入 2 份巧克力 费用 = " + order.cost());
System.out.println("order 加入一份牛奶 加入 2 份巧克力 描述 = " + order.getDes());
System.out.println("===========================");
Drink order2 = new DeCaf();
System.out.println("order2 无因咖啡 费用 = " + order2.cost());
System.out.println("order2 无因咖啡 描述 = " + order2.getDes());
order2 = new Milk(order2);
System.out.println("order2 无因咖啡 加入一份牛奶 费用 = " + order2.cost());
System.out.println("order2 无因咖啡 加入一份牛奶 描述 = " + order2.getDes());
}
}
装饰者模式在 JDK 应用的源码分析
Java 的 IO 结构,FilterInputStream 就是一个装饰者
源码说明
package com.nemo.jdk;
import java.io.DataInputStream;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.InputStream;
public class Decorator {
public static void main(String[] args) throws Exception{
// TODO Auto-generated method stub
//说明
//1. InputStream 是抽象类,类似我们前面讲的 Drink
//2. FileInputStream 是 InputStream 子类,类似我们前面的 DeCaf,LongBlack
//3. FilterInputStream 是 InputStream 子类,类似我们前面 的 Decorator 修饰者
//4. DataInputStream 是 FilterInputStream 子类,具体的修饰者,类似前面的 Milk,Soy 等
//5. FilterInputStream 类 有 protected volatile InputStream in; 即 含被装饰者
//6. 分析得出在 jdk 的 io 体系中,就是使用装饰者模式
DataInputStream dis = new DataInputStream(new FileInputStream("d:\\abc.txt"));
System.out.println(dis.read());
dis.close();
}
}