设计模式——装饰者模式

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装饰者模式

• 定义：
  • 动态地将责任附加到对象身上。若要扩展功能，装饰者提供了比继承更有弹性的替代方案。
• 特点：
  • 装饰者和被装饰着有共同的超类，装饰过的对象可以替代原始对象使用
  • 可以用一个或多个装饰者包装一个对象
  • 装饰者可以在所委托被装饰者的行为之前、之后，加上自己的行为，来达到特定目的
• 注意：
  • 这里用到继承的目的不是“继承行为”，而是“类型匹配”。对象的行为来自于对象的组合。
    这并不违反之前提到的设计原则。
• 优点：
  • 可以很灵活地扩展对象功能，扩展时符合“开闭原则”
• 缺点：
  • 会产生很多对象，增加系统复杂度，加大学习理解成本
  • 使用时更容易出错，错误排查也更加困难（但结合工厂模式和生成器模式后会得到很大改善）
• 案例
  • 咖啡价格计算程序的最初实现：有一个咖啡的超类，所有品种的咖啡都会继承他，并定义自己的描述和价格。
    但带来的问题是：不仅咖啡种类很多，当加入不同的配料（奶，焦糖，奶泡，摩卡）时，又会有不一样的价格。
    如果这样实现，会产生茫茫多的咖啡子类。
  • 装饰者模式改造：
    • 一杯加香草、榛子的美式咖啡的计价过程：
      1. new一个美式咖啡对象
      2. 用香草对象装饰它
      3. 用榛子对象装饰它
      4. 调用cost()方法，并依赖委托将配料的价格加上去
• 代码

/**
 * 饮料抽象超类
 **/
public abstract class Beverage {
    String description = "未知饮料";

    public String getDescription() {
        return description;
    }

    // 金额应该用BigDecimal
    public abstract double cost();
}

/**
 * 配料装饰者超类
 * 继承饮料类
 **/
public abstract class CondimentDecorator extends Beverage {
    /**
     * 这里重写的目的是约束配料类重写获取描述方法，
     * 最终拿到完整的描述链
     * 例如：“美式，香草，榛子”
     */
    @Override
    public abstract String getDescription();
}

/**
 * 美式咖啡类
 */
public class Americano extends Beverage {
    public Americano() {
        description = "美式"; // 构造方法，修改继承自超类的description
    }

    @Override
    public double cost() {
        return 21; // 返回美式本身的价格
    }
}

/**
 * 香草配料
 **/
public class Vanilla extends CondimentDecorator {
    Beverage beverage; // 用来记录被装饰者

    public Vanilla(Beverage beverage) { // 构造函数，被装饰者作为参数
        this.beverage = beverage;
    }

    @Override
    public String getDescription() { // 获取完整的描述
        return beverage.getDescription() + ", 香草";
    }

    @Override
    public double cost() { // 用被装饰者的价格加上香草自己的价格
        return 3 + beverage.cost();
    }
}

/**
 * 榛子配料
 **/
public class Hazelnut extends CondimentDecorator {
    Beverage beverage;

    public Hazelnut(Beverage beverage) {
        this.beverage = beverage;
    }

    @Override
    public String getDescription() {
        return beverage.getDescription() + ", 榛子";
    }

    @Override
    public double cost() {
        return 5 + beverage.cost();
    }
}

/**
 * 测试
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Beverage beverage = new Americano();
        System.out.println(beverage.getDescription() + " ￥" + beverage.cost());

        Beverage beverage2 = new Americano();
        // 加香草
        beverage2 = new Vanilla(beverage2);
        // 加榛子
        beverage2 = new Hazelnut(beverage2);
        System.out.println(beverage2.getDescription() + " ￥" + beverage2.cost());
    }
}

结果
    美式 ￥21.0
    美式, 香草, 榛子 ￥29.0

• Java中的装饰者模式
  • java.io 包中有茫茫多的类，但仔细观察就会发现，其中很多类都是装饰者。
    这也体现了装饰者模式的缺点：对于不明所以的人来说，大料API看起来会很困扰。
  • 感性去的话可以自己编写一个装饰者来装饰io，比如把输入流中的所有小写字母转为大写。