Java 設計模式之裝飾者模式

時間 2020-01-21

標籤 java 設計模式裝飾者欄目 Java 简体版

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1、瞭解裝飾者模式

1.1 什麼是裝飾者模式java

裝飾者模式指的是在沒必要改變原類文件和使用繼承的狀況下，動態地擴展一個對象的功能。它是經過建立一個包裝對象，也就是裝飾者來包裹真實的對象。編程

因此裝飾者能夠動態地將責任附加到對象上。若要擴展功能，裝飾者提供了比繼承更有彈性的方案。設計模式

1.2 裝飾者模式組成結構架構

抽象構件 (Component)：給出抽象接口或抽象類，以規範準備接收附加功能的對象。
具體構件 (ConcreteComponent)：定義將要接收附加功能的類。
抽象裝飾 (Decorator)：裝飾者共同要實現的接口，也能夠是抽象類。
具體裝飾 (ConcreteDecorator)：持有一個 Component 對象，負責給構件對象「貼上」附加的功能。

1.3 裝飾者模式 UML 圖解ide

1.4 裝飾者模式應用場景函數

須要擴展一個類的功能，或給一個類添加附加職責。
須要動態的給一個對象添加功能，這些功能能夠再動態的撤銷。
須要增長由一些基本功能的排列組合而產生的很是大量的功能，從而使繼承關係變的不現實。
當不能採用生成子類的方法進行擴充時。可能有大量獨立的擴展，爲支持每一種組合將產生大量的子類，使得子類數目呈爆炸性增加。

1.5 裝飾者模式特色測試

裝飾者對象和具體構件有相同的接口。這樣客戶端對象就能以和真實對象相同的方式和裝飾對象交互。
裝飾者對象包含一個具體構件的引用（reference）。
裝飾者對象接受全部來自客戶端的請求。它把這些請求轉發給具體構件。
裝飾者對象能夠在轉發這些請求之前或之後動態增長一些功能。

2、裝飾者模式具體應用

2.1 問題描述this

星巴茲咖啡訂單系統：星巴茲店提供了各式各樣的咖啡，以及各類咖啡調料。爲了適應飲料需求供應，因此讓你設計一個更新訂單系統。spa

2.2 使用繼承設計

在購買咖啡時，能夠要求在咖啡中添加各類調料，例如：豆漿 (Soy)、摩卡 (Mocha)、奶泡等。因爲各類調料的價格不相同，因此訂單系統必需要考慮這些因素。因而就有了下面的嘗試

2.3 繼承類圖

這還只是列出了一部分的類，這簡直是類爆炸，能夠看出這樣作顯然是不行的。因此咱們要慎用繼承，儘可能用組合和委託。

2.4 裝飾者模式登場

裝飾者模式涉及到的一個重要的設計原則 (固然還涉及到了其餘的設計原則，好比多用組合，少用繼承等)：類應該對擴展開放，對修改關閉。

在設計過程當中，咱們容許類容易擴展，在不修改原有代碼的狀況下，就能夠擴展新的行爲。這樣的設計具備彈性能夠應對改變，能夠接受新的功能來應對新的需求。

將裝飾者模式應用到問題中去：假如咱們想要摩卡和豆漿深焙咖啡，那麼，要作的是：

拿一個深焙咖啡 (DarkRoast) 對象
以摩卡 (Mocha) 裝飾它
以豆漿 (Soy) 裝飾它
調用 cost() 方法，並依賴委託將調料的價錢加上去

（1）裝飾者模式設計圖

（2）代碼實現

飲料 Beverage 抽象類 (抽象構件)

package com.jas.decorator;

public abstract class Beverage {
    String description = "Unknown Beverage";

    public String getDescription() {
        return description;
    }
    
    public abstract double cost();
}

濃咖啡 Espresso 類 (具體構件)

package com.jas.decorator;

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

黑咖啡 HouseBlend 類 (具體構件)

package com.jas.decorator;

public class HouseBlend extends Beverage {
    public HouseBlend(){
        description = "House Blend Coffee ";
    }
    
    @Override
    public double cost() {
        return 0.80;
    }
}

調料 CondimentDecorator 抽象類 (抽象裝飾構件)

package com.jas.decorator;

public abstract class CondimentDecorator extends Beverage{
    @Override
    public abstract String getDescription();
}

摩卡 Mocha 類 (具體裝飾構件)

package com.jas.decorator;

public class Mocha extends CondimentDecorator {
    private Beverage beverage = null;    //用一個實例變量來記錄飲料，也就是被裝飾者
    
    public Mocha(Beverage beverage){
        this.beverage = beverage;    //經過構造函數將被裝飾者實例化
    }
    
    @Override
    public String getDescription() {
        return beverage.getDescription() + ", Mocha ";    //用來加上調料，一塊兒描述飲料
    }

    @Override
    public double cost() {
        return 0.2 + beverage.cost();    //計算摩卡飲料的價錢，爲摩卡價錢 + 飲料價錢
    }
}

豆漿 Soy 類 (具體裝飾構件)

package com.jas.decorator;

public class Soy extends CondimentDecorator {
    private Beverage beverage = null;
    
    public Soy(Beverage beverage){
        this.beverage = beverage;
    }
    
    @Override
    public String getDescription() {
        return beverage.getDescription() + ", Soy ";
    }

    @Override
    public double cost() {
        return 0.1 + beverage.cost();
    }
}

測試代碼 StarbuzzCoffee 類

package com.jas.decorator;

public class StarbuzzCoffee {
    public static void main(String[] args) {
        
        //簡單要一杯濃咖啡
        Beverage beverage1 = new Espresso();
        System.out.println(beverage1.getDescription() + "$" +  beverage1.cost());
        
        //兩份摩卡加一份豆漿的濃咖啡
        Beverage beverage2 = new Espresso();
        beverage2 = new Mocha(beverage2);
        beverage2 = new Mocha(beverage2);
        beverage2 = new Soy(beverage2);
        System.out.println(beverage2.getDescription() + "$" + beverage2.cost());
        
        //一份摩卡加一份豆漿的黑咖啡
        Beverage beverage3 = new HouseBlend();
        beverage3 = new Mocha(beverage3);
        beverage3 = new Soy(beverage3);
        System.out.println(beverage3.getDescription() + "$" +  beverage3.cost());
    }
}

    /**
     * 輸出
     * Espresso $1.99
     * Espresso , Mocha , Mocha , Soy $2.49
     * House Blend Coffee , Mocha , Soy $1.1
     */

2.5 裝飾者模式問題總結

裝飾者與被裝飾對象有相同的超類型 (DarkRoast 與裝飾類 Mocha 和 Soy 都繼承自 Beverage(飲料))。
可使用一個或多個裝飾對象包裝一個對象。
由於裝飾者與被裝飾者具備相同的超類型，因此在任何須要原始對象的狀況下，均可以用裝飾過的對象去代替它。
裝飾者能夠在所委託被裝飾者的行爲以前與以後，加上本身的行爲，以達到特定的目的。
對象能夠在任什麼時候候被裝飾，因此在運行時動態地、不限量地用你喜歡的裝飾者去裝飾對象。

3、真實世界的裝飾者 Java I/O

3.1 瞭解 Java I/O 裝飾者模式

在瞭解了裝飾者模式以後，I/O 相關的類對你來講就更有意義了，由於這其中不少類都是裝飾者。好比下面相關的類

裝飾 I/O 類

3.2 自定義 Java I/O 裝飾者

問題描述：讀取文件，把輸入流內的全部大寫字符轉爲小寫。

裝飾者 LowerCaseInputStream 類

package com.jas.decorator;

import java.io.FilterInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;

/**
 * 擴展 FilterInputStream，這是全部 InputStream 的抽象裝飾者
 */
public class LowerCaseInputStream extends FilterInputStream {
    
    public LowerCaseInputStream(InputStream inputStream){
        super(inputStream);
    }
    
    @Override
    public int read() throws IOException{
        int c = super.read();
        return (c == -1 ? c : Character.toLowerCase((char)c));
    }
    
    @Override
    public int read(byte[] bytes, int offset, int len) throws IOException{
        int result = super.read(bytes, offset, len);
        for (int i = offset; i < offset + result; i++) {
            bytes[i] = (byte) Character.toLowerCase((char)bytes[i]);
        }
        return result;
    }
}

測試 InputTest 類

package com.jas.decorator;

import java.io.*;

public class InputTest {
    public static void main(String[] args) {
        
        int c = 0;
        InputStream in = null;

        try {
            //設置 FileInputStream ,先用 BufferedInputStream 裝飾它，再用 LowerCaseInputStream 進行裝飾
            in = new LowerCaseInputStream(
                    new BufferedInputStream(
                            new FileInputStream("test.txt")));
            while ((c = in.read()) >= 0){
                System.out.print((char)c);
            }
            in.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

     /**在文件中爲「HELLO WORLD」
     *
     * 輸出
     * hello world
     */