案例分析：设计模式与代码的结构特性

 

　　我选择的是设计模式是装饰模式，采用一个穿衣服的应用范例来分析其代码结构特性。

• 定义

 

　　23种设计模式之一，英文叫Decorator Pattern，又叫装饰者模式。装饰模式是在不必改变原类文件和使用继承的情况下，动态地扩展一个对象的功能。它是通过创建一个包装对象，也就是装饰来包裹真实的对象。

• 特点

（1） 装饰对象和真实对象有相同的接口。这样客户端对象就能以和真实对象相同的方式和装饰对象交互。

（2） 装饰对象包含一个真实对象的引用（reference）

• 适用性

以下情况使用Decorator模式

1. 需要扩展一个类的功能，或给一个类添加附加职责。

2. 需要动态的给一个对象添加功能，这些功能可以再动态的撤销。

3. 需要增加由一些基本功能的排列组合而产生的非常大量的功能，从而使继承关系变的不现实。

4. 当不能采用生成子类的方法进行扩充时。一种情况是，可能有大量独立的扩展，为支持每一种组合将产生大量的子类，使得子类数目呈爆炸性增长。另一种情况可能是因为类定义被隐藏，或类定义不能用于生成子类。

• 缺点

1. 这种比继承更加灵活机动的特性，也同时意味着更加多的复杂性。

2. 装饰模式会导致设计中出现许多小类，如果过度使用，会使程序变得很复杂。

3. 装饰模式是针对抽象组件（Component）类型编程。但是，如果你要针对具体组件编程时，就应该重新思考你的应用架构，以及装饰者是否合适。当然也可以改变Component接口，增加新的公开的行为，实现“半透明”的装饰者模式。在实际项目中要做出最佳选择。

（4） 装饰对象可以在转发这些请求以前或以后增加一些附加功能。这样就确保了在运行时，不用修改给定对象的结构就可以在外部增加附加的功能。在面向对象的设计中，通常是通过继承来实现对给定类的功能扩展。

• 优点

1. Decorator模式与继承关系的目的都是要扩展对象的功能，但是Decorator可以提供比继承更多的灵活性。

2. 通过使用不同的具体装饰类以及这些装饰类的排列组合，设计师可以创造出很多不同行为的组合。

• 设计原则

1. 多组合，少继承。

利用继承设计子类的行为，是在编译时静态决定的，而且所有的子类都会继承到相同的行为。然而，如果能够利用组合的做法扩展对象的行为，就可以在运行时动态地进行扩展。

2. 类应设计的对扩展开放，对修改关闭。

 

• 相关区别

1.关于新职责：适配器也可以在转换时增加新的职责，但主要目的不在此。装饰者模式主要是给被装饰者增加新职责的。

2.关于原接口：适配器模式是用新接口来调用原接口，原接口对新系统是不可见或者说不可用的。装饰者模式原封不动的使用原接口，系统对装饰的对象也通过原接口来完成使用。（增加新接口的装饰者模式可以认为是其变种--“半透明”装饰者）

3.关于其包裹的对象：适配器是知道被适配者的详细情况的（就是那个类或那个接口）。装饰者只知道其接口是什么，至于其具体类型（是基类还是其他派生类）只有在运行期间才知道。

• 类图

 

Component（抽象组件）：接口或者抽象类，被装饰的最原始的对象。
ConcreteComponent（具体组件）：实现抽象组件的接口。
Decorator（抽象装饰角色）：一般是抽象类，持有一个被装饰者的引用，用来调用被装饰者的方法，同时可以给被装饰者增加新的职责。
ConcreteDecorator（具体装饰类）：抽象装饰角色的具体实现。

• 原始代码

新建一个男人类

public class Man {
    public String name;

    public Man(String name) {
        this.name = name;
    }

    public void dress() {
        System.out.println("装扮的" + name);
    }

    public void dressTie() {
        System.out.println("系一条领带");
    }

    public void dressTShirt() {
        System.out.println("穿一件TShirt");
    }

    public void dressSuit() {
        System.out.println("穿一件西装");
    }

    public void dressSportShoes(){
        System.out.println("穿运动鞋");
    }

    //......
}

调用这个男人类，根据不同场合任意搭配

public static void main(String[] args) {
    //场合一：
    Man xiaoMing = new Man("小软");
    xiaoMing.dressTShirt();
    xiaoMing.dressTie();
    xiaoMing.dressSuit();

    //场合二：......
}

需要为新场合新增衣服时，改动了原来的类，违背了开闭原则，用继承的方法会令到子类的数量暴增并且可能存在大量重复代码，造成代码臃肿，最终就是难以维护。

 

• 装饰模式

使用场景：
　　1. 相同的方法，不同的执行顺序，产生不同的事件结果时，可以采用建造者模式。
　　2.多个部件或零件，都可以装配到一个对象中，但是产生的运行结果又不相同时，则可以使用该模式。
　　3.产品类非常复杂，或者产品类中的调用顺序不同产生了不同的效能，这个时候使用建造者模式非常合适。

　　因此在此场景下利用装饰模式，可以有效地解决

增加一个dress方法：

public class Man {
    public String name;

    public Man(){

    }

    public Man(String name) {
        this.name = name;
    }

    public void dress() {
        System.out.println("装扮的" + name);
    }
}

创建一个装饰者类，命名为Finery(服饰)：

public class Finery extends Man{
    protected Man man;

    public void decorate(Man man){
        this.man = man;
    }

    public void dress(){
        if (man != null){
            man.dress();
        }
    }
}

创建一堆具体装饰者类，它们继承自Finery：

public class TShirt extends Finery {

    @Override
    public void dress() {
        System.out.println("T恤衫");
        super.dress();
    }
}

public class SportShoes extends Finery {
    @Override
    public void dress() {
        System.out.println("运动鞋");
        super.dress();
    }
}

//......

实现：

public static void main(String[] args) {
    Man xiaoMing = new Man("小软");

    //场合一：运动
    Finery sportShoes = new SportShoes();
    sportShoes.decorate(xiaoMing);   //穿了运动鞋的小软

    Finery tShirt = new TShirt();
    tShirt.decorate(sportShoes);     //穿了运动鞋的小软再穿一件T恤衫
    tShirt.dress();                  //装扮好了

    //场合二：......
}

 

 

• 引入该设计模式后对系统架构和代码结构带来了哪些好处？

　　引入该设计模式后，在新增场景的情况又不需要改动原来的类，随心所欲增加任何的功能，相比继承的方法，引用该种设计模式只需要实例化对象，而并不会继承大量Man的子类，不会导致代码臃肿不宜维护。装饰模式属于结构型模式。它动态地给一个对象添加额外的职责，就增加功能来说，装饰模式比生成子类更加灵活。

• 解释其中用到的多态机制

　　在引入装饰模式后，创建一堆具体装饰者类，它们继承自Finery，而Finert则是继承自Man，在不同的场景下，只需要创建具体装饰类的对象，在decorate函数中每次通过参数传递赋值给父类对象man，每次装饰之后都重写dress方法，通过super()，再调用父类对象的dress()方法，通过父类对象的man.dress便可以实现装饰的需求。

• 说明模块抽象封装的方法

　　在装饰模式中，将需要被装饰的对象抽象成Man类，装饰器继承自Man，各种服饰类又继承自Finery。把装饰这个过程封装乘一个类，在Finery类中，对Man对象隐藏，通过装饰方法decorate对其进行修改。