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Java设计模式之装饰者模式

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2018/11/29 Share

问题引入

咖啡店的类设计:

  1. 一个饮料基类,各种饮料类继承这个基类,并且计算各自的价钱。
  2. 饮料中需要加入各种调料,考虑在基类中加入一些布尔值变量代表是否加入各种调料,基类的cost()中的计算各种调料的价钱,子类覆盖cost(),并且在其中调用超类的cost(),加上特定饮料的价钱,计算出子类特定饮料的价钱。

缺点:类数量爆炸、基类加入的新功能并不适用于所有的子类、调料价钱的改变、新调料的出现都会要求改变现有代码;有的子类并不适合某些调料等情况……

设计原则

  类应该对扩展开放,对修改关闭。

我们的目标是允许类容易扩展,在不修改现有代码的情况下,就可搭配新的行为。

如能实现这样的目标,有什么好处呢?这样的设计具有弹性可以应对改变,可以接受新的功能来应对改变的需求。

要让OO设计同时具备开放性和关闭性,不是一件容易的事,通常来说,没有必要把设计的每个部分都这么设计。

遵循开放-关闭原则,通常会引入新的抽象层次,增加代码的复杂度。

我们需要把注意力集中在设计中最有可能改变的地方,然后应用开放-关闭原则。

用装饰者模式解决问题

解决咖啡店饮料问题的方法:

  以饮料为主体,然后在运行时以调料来“装饰”饮料。

  比如,顾客想要摩卡(Mocha)和奶泡(Whip)深焙咖啡(DarkRoast):

  DarkRoast继承自Beverage,有一个cost()方法。

  第一步,以DarkRoast对象开始;

  第二步,顾客想要摩卡,所以建立一个Mocha装饰者对象,并用它将DarkRoast对象包装(wrap)起来;

  第三步,顾客想要奶泡,所以建立一个Whip装饰者对象,并用它将Mocha对象包起来;(Mocha和Whip也继承自Beverage,有一个cost()方法);

  最后,为顾客算钱,通过调用最外圈装饰者(Whip)的cost()就可以。Whip()的cost()会先委托它装饰的对象(Mocha)计算出价钱,然后在加上奶泡的价钱。Mocha的cost()也是类似。

装饰者模式的特点

  装饰者和被装饰对象有相同的超类型

  可以用一个或多个装饰者包装一个对象。

  因为装饰者和被装饰者具有相同的类型,所以任何需要原始对象的场合,可以用装饰过的对象代替。

  装饰者可以在所委托被装饰者的行为之前与/或之后,加上自己的行为,以达到特定的目的。

  对象可以在任何时候被装饰,所以可以在运行时动态地、不限量地用你喜欢的装饰者来装饰对象。

装饰者模式的定义

装饰者模式动态地将责任附加到对象上。若要扩展功能,装饰者提供了比继承更有弹性的替代方案。

装饰者模式的实现

实现类图

装饰者和被装饰者具有共同的超类,利用继承达到“类型匹配”,而不是利用继承获得“行为”;将装饰者和被装饰者组合时,加入新的行为。

实现Java代码

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// 抽象饮料类(抽象组件)
public abstract class Beverage {

String description = "Unkown Beverage";
public String getDescription() {
return description;
}
/**
* 抽象价格计算方法
* @return
*/
public abstract double cost();
}

// 浓缩饮料
public class Espresso extends Beverage {
public Espresso() {
description = "Espresso";
}
@Override
public double cost() {
return 1.99;
}
}

// 又一饮料
public class HouseBlend extends Beverage {
public HouseBlend() {
description = "House Blend";
}
@Override
public double cost() {
return .20;
}
}

// 抽象装饰者类
public abstract class CondimentDecorator extends Beverage {
/**
* 为了后面的调料都能够获取到自己调料的描述
*/
public abstract String getDescription();
}

/**
* @desc Mocha调料(具体装饰者)
*/
public class Mocha extends CondimentDecorator {
Beverage beverage;

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

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

@Override
public double cost() {
return .20 + beverage.cost();
}
}

/**
* @desc Soy调料(具体装饰者)
*/
public class Soy extends CondimentDecorator {
Beverage beverage;

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

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

@Override
public double cost() {
return .60 + beverage.cost();
}
}


/**
* @desc Whip调料(具体装饰者)
*/
public class Whip extends CondimentDecorator {
Beverage beverage;

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

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

@Override
public double cost() {
return .40 + beverage.cost();
}
}

/**
* @desc 测试装饰者模式
*/
public class MainTest {
public static void main(String[] args) {
// 创建一种调料
Beverage beverage = new Espresso();
// 描述和价格
System.out.println(beverage.getDescription() + " $" + beverage.cost());
Beverage beverage1 = new HouseBlend();

beverage1 = new Mocha(beverage1);
beverage1 = new Whip(beverage1);
beverage1 = new Soy(beverage1);
System.out.println(beverage1.getDescription() + " $" + beverage1.cost());
Beverage beverage2 = new Espresso();

beverage2 = new Mocha(beverage2);
beverage2 = new Whip(beverage2);
beverage2 = new Soy(beverage2);
beverage2 = new Mocha(beverage2);
System.out.println(beverage2.getDescription() + " $" + beverage2.cost());
}

}

测试结果

装饰者和被装饰者具有共同的超类,利用继承达到“类型匹配”,而不是利用继承获得“行为”;将装饰者和被装饰者组合时,加入新的行为。

  解决本文中饮料的具体问题时,图中Component即为Beverage(可以是抽象类或者接口),而ConcreteComponent为各种饮料,Decorator(抽象装饰者)为调料的抽象类或接口,ConcreteDecoratorX则为各种具体的调料。

  因为使用对象组合,可以把饮料和调料更有弹性地加以混合与匹配。

  代码外部细节:

  代码中实现的时候,通过构造函数将被装饰者传入装饰者中即可,如最后的调用形式如下:

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Beverage beverage = new DarkRoast();
beverage = new Mocha(beverage);
beverage = new Whip(beverage);

即完成了两层包装,此时再调用beverage的cost()函数即可得到总价。

java.io包内的装饰者模式

装饰者模式的缺点:在设计中加入大量的小类,如果过度使用,会让程序变得复杂。

参考:http://www.cnblogs.com/mengdd/archive/2013/01/03/2843439.html

CATALOG
  1. 1. 问题引入
  2. 2. 设计原则
  3. 3. 用装饰者模式解决问题
  4. 4. 装饰者模式的特点
  5. 5. 装饰者模式的定义
  6. 6. 装饰者模式的实现
    1. 6.1. 实现类图
    2. 6.2. 实现Java代码
    3. 6.3. 测试结果
  7. 7. java.io包内的装饰者模式