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设计模式 | 用实际案例详解装饰者模式

设计模式 | 用实际案例详解装饰者模式

作者: 一颗白菜_ | 来源:发表于2020-06-07 20:09 被阅读0次

一、星巴克订单案例

有下面的需求:

  • 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

二、咖啡案例的第一个方案

设计一个Drink抽象类,表示饮料,然后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,在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,详情看下图:



这样设计的话有一个很大的问题就是,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。

三、咖啡案例的第二个方案

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,如下图所示:


但是这个方案也有问题,比如在增加或删除调料种类时,代码的维护量很大。
对于这个案例我们可以使用装饰者模式来进行改进。

四、装饰者模式

1、装饰者模式的定义

  • 装饰者模式就是动态地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。

2、装饰者模式的原理

装饰者模式就像打包一个快递

  • 主体(被装饰者)比如:陶瓷、衣服
  • 包装(装饰者)比如:报纸填充、塑料泡沫、纸板、木板

如下图所示:


  • Component:主体,比如类似咖啡案例中的Drink
  • ConcreteComponent和Decorator
    ConcreteComponent:具体的主题,比如前面的各个单品咖啡
    Decorator:装饰者,比如各调料
  • 在图中的Component与ConcreteComponent之间,如果ConcreteComponent类很多,还可以设计一个缓冲层,将总有的部分提取出来,抽象层是一个类。

五、用装饰者模式实现咖啡案例

1、案例类关系图

在这个案例之中,类与类之间的关系如下:


  • Drink类就是前面说的抽象类(被装饰者)
  • ShortBlack等就是单品咖啡
  • Decorator是一个装饰者,含有一个被装饰的对象(Drink drink)
  • Decorator的cost方法进行一个费用的叠加计算,递归的计算价格

比如点:2份巧克力+1份牛奶的LongBlack,那么关系图如下:



这图表明了:

  • Milk包含了一个LongBlack
  • 1份Chocolate包含了(Milk+LongBlack)
  • 再来1份Chocolate包含了(Chocolate+Milk+LongBlack)

这样的话不管是什么形式的单品咖啡+调料组合,都能通过递归方式方便的组合和维护。

2、案例代码实现

(1)定义被装饰者

先定义一个抽象的被装饰者Drink类:

package com.cxc.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
     * @return
     */
    public abstract float cost();
}

coffee类:

package com.cxc.decorator;

public class Coffee extends Drink {

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

三个单品咖啡类:

package com.cxc.decorator;

public class Espresso extends Coffee {

    public Espresso() {
        setDes("意大利咖啡");
        setPrice(6.0f);
    }
}
package com.cxc.decorator;

public class LongBlack extends Coffee {

    public LongBlack() {
        setDes(" longblack ");
        setPrice(5.0f);
    }
}

package com.cxc.decorator;

public class ShortBlack extends Coffee {

    public ShortBlack() {

        setDes("shortblack");
        setPrice(4.0f);
    }
}

(2)定义装饰者

定义装饰者

package com.cxc.decorator;

public class Decorator extends Drink {
    private Drink drink;

    public Decorator(Drink drink) { //组合
        this.drink = drink;
    }

    @Override
    public float cost() {
        //getPrice() : 自己的价格
        //drink.cost() : 单品咖啡的价格
        return getPrice() + drink.cost();
    }

    @Override
    public String getDes() {
        //装饰者描述+装饰者价格+被装饰者描述
        return des + " " + getPrice() + " && " + drink.getDes();
    }
}

定义具体的装饰者子类(调料类):

package com.cxc.decorator;

/**
 * 具体的装饰者,在这里是调料
 */
public class Chocolate extends Decorator {

    public Chocolate(Drink drink) {
        super(drink);
        setDes(" 巧克力 ");
        setPrice(3.0f); //调味品价格
    }
}
package com.cxc.decorator;

public class Soy extends Decorator {
    public Soy(Drink drink) {
        super(drink);
        setDes("豆浆");
        setPrice(1.5f);
    }
}
package com.cxc.decorator;

public class Milk extends Decorator{
    public Milk(Drink drink) {
        super(drink);
        setDes("牛奶");
        setPrice(2.0f);
    }
}

主方法:

package com.cxc.decorator;

public class CofferBar {
    public static void main(String[] args) {

        //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.加入一份牛奶
        order = new Milk(order);
        System.out.println("加入一份牛奶费用="+order.cost());
        System.out.println("加入一份牛奶描述="+order.getDes());

        //3.加一份巧克力
        order = new Chocolate(order);
        System.out.println("加入一份牛奶再加一份巧克力费用="+order.cost());
        System.out.println("加入一份牛奶再加一份巧克力描述="+order.getDes());

        //4.又加一份巧克力
        order = new Chocolate(order);
        System.out.println("加入一份牛奶再加一份巧克力再加一份巧克力费用="+order.cost());
        System.out.println("加入一份牛奶再加一份巧克力再加一份巧克力描述="+order.getDes());
    }
}

结果如下:


这样改进后,当我们需要再添加一个新的单品咖啡,只需要扩展一个新的单品咖啡类然后去继承coffee即可;添加新的调料也是扩展新的调料类然后去继承装饰者即可。

六、JDK源码使用到装饰者模式的场景:IO流

Java的IO结构,FilterInputStream就是一个装饰者:


  • InputStream是一个抽象类,类似我们前面讲的Drink。
  • FileInputStream等是InputStream子类,类似我们前面的LongBlack。
  • FilterInputStream是InputStream子类,类似我们前面的Decorator装饰者。
  • DataInputStream是FilterInputStream子类,具体的装饰者,类似前面的Mile,Soy等。
  • FilterInputStream类有 InputStream成员变量,即含有被装饰者。

由上面的分析,可以得出其用的就是装饰者模式。

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