吃透设计模式第六篇-装饰者模式

设计模式的重要性对于程序员来说,相当于盾牌对于美国队长,暴风战斧相对于雷神,内裤对于绿巨人(绿巨人最强武器,手动狗头)来说,是必不可少的。

在此,特别总结下23钟设计模式:

• 创建型模式：单例模式、抽象工厂模式、原型模式、建造者模式、工厂模式。
• 结构型模式：适配器模式、桥接模式、装饰模式、组合模式、外观模式、享元模式、代理模式。
• 行为型模式：模版方法模式、命令模式、访问者模式、迭代器模式、观察者模式、中介者模式、备忘录模式、 解释器模式（Interpreter 模式）、状态模式、策略模式、职责链模式(责任链模式)。

本人将会以专栏形式详细介绍下每种设计模式,文章代码使用java语言,希望能够帮助读者打造一柄编码前行路上的神兵利器。

本文主要针对设计模式的第六种,装饰者模式进行详细介绍

1.首先看一个需求订购奶茶

1. 奶茶的种类:焦糖奶茶,鲜芋奶茶,港式奶茶等
2. 配料:红豆,珍珠,椰果等
3. 要求在增加新的奶茶种类和新的配料时候有良好的拓展性
4. 计算不同奶茶的费用:可以单点,也可以添加多种配料

2.对于需求的初步分析,给出方案一

3. 方案一分析

1. MilkTea是一个抽象类,表示奶茶
2. description为描述
3. cost()计算价格,是MilkTea的一个抽象方法
4. GangshiMikeTea(港式),JiaotangMikeTea(焦糖),XianyuMikeTea(鲜芋)为单品奶茶
5. JiaotangMikeTea&&Zhenzhu,GangshiMikeTea&&RedBean为单品加配料,这个组合有很多种

问题:这样设计,会有很多类,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

4.方案二解决奶茶问题(方案一的改进)

前面分析到方案 一 因为奶茶单品+配料组合会造成类的倍增，因此可以做改进，将配料内置到 MilkTea 类，这样就不会造成类数量过多。从而提高项目的维护性(如图)

说明: redBean,coconut,zhenzhu可以设计为 Boolean,表示是否要添加相应的配料

5. 方案二的分析

1. 方案二可以控制类的数量，不至于造成很多的类
2. 在增加配料时候,涉及到的改动,代码维护量很大
3. 用户需要多份配料可以更改hasXXX方法放回int表示份数
4. 违反了开闭原则
5. 考虑使用装饰者模式

6. 装饰者模式基本介绍

• 装饰者模式：动态的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(ocp)
• 这里提到的动态的将新功能附加到对象和 ocp 原则，读者可以从后续的代码演示中理解

7. 装饰者模式原理

• 装饰者模式就像打包一个快递 主体：比如：陶瓷、衣服 (Component) // 被装饰者 包装：比如：报纸填充、塑料泡沫、纸板、木板(Decorator)
• Component 主体：比如类似前面的 MilkTea
• ConcreteComponent 和 Decorator,ConcreteComponent：具体的主体,比如前面的各个单品奶茶
• Decorator: 装饰者，比如各配料

在如图的 Component 与 ConcreteComponent 之间，如果 ConcreteComponent 类很多,还可以设计一个缓冲层，将共有的部分提取出来，抽象层一个类。

8. 装饰者模式解决奶茶订单

• 装饰者模式下的订单：2 份珍珠+一份红豆的港式奶茶
  
  说明:

• RedBeans包含了GangshiMilkTea

• 中层的Zhenzhu包含了(GangshiMilkTea+RedBeans)

• 最外层的Zhenzhu包含了(GangshiMilkTea+RedBeans+Zhenzhu)

9.装饰者模式奶茶订单项目应用实例

/**
 * 奶茶
 */
public abstract class MilkTea {
	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
	public abstract float cost();
}

/**
 * Coco奶茶
 */
public class Coco extends MilkTea {
	@Override
	public float cost() {
		return super.getPrice();
	}
}

/**
 * 港式奶茶
 */
public class GangshiMilkTea extends Coco{
	public GangshiMilkTea() {
		setDes("港式奶茶...........");
		setPrice(10.0f);
	}
}

/**
 * 焦糖奶茶
 */
public class JiaotangMilkTea extends Coco{
	public JiaotangMilkTea() {
		setDes("焦糖奶茶...........");
		setPrice(12.0f);
	}
}

/**
 * 鲜芋奶茶
 */
public class XianyuMilkTea extends Coco{
	public XianyuMilkTea() {
		setDes("鲜芋奶茶...........");
		setPrice(13.0f);
	}
}

/**
 * 装饰器
 */
public class Decorator extends MilkTea {
	private MilkTea milkTea;

	public Decorator(MilkTea milkTea) {
		this.milkTea = milkTea;
	}

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

/**
 * 配料红豆
 */
public class RedBeans extends Decorator{
	public RedBeans(MilkTea milkTea) {
		super(milkTea);
		setDes("加红豆");
		setPrice(2.0f);
	}
}

/**
 * 配料椰果
 */
public class Coconut extends Decorator{
	public Coconut(MilkTea milkTea) {
		super(milkTea);
		setDes("加椰果");
		setPrice(3.0f);
	}
}

/**
 * 配料珍珠
 */
public class Zhenzhu extends Decorator{
	public Zhenzhu(MilkTea milkTea) {
		super(milkTea);
		setDes("加珍珠");
		setPrice(4.0f);
	}
}

/**
 * 下单
 */
public class OrderClient {
	public static void main(String[] args) {
		//1.点一杯港式奶茶
		MilkTea milkTea = new GangshiMilkTea();
		System.out.println("港式奶茶的费用: "+milkTea.cost());
		System.out.println("港式奶茶的描述: "+milkTea.getDes());


		//加红豆
		milkTea = new RedBeans(milkTea);
		System.out.println("港式奶茶加红豆的费用: "+milkTea.cost());
		System.out.println("港式奶茶加红豆的描述: "+milkTea.getDes());

		//加椰果
		milkTea = new Coconut(milkTea);
		System.out.println("港式奶茶加红豆再加椰果的费用: "+milkTea.cost());
		System.out.println("港式奶茶加红豆再加椰果的描述: "+milkTea.getDes());

		//加珍珠
		milkTea = new Zhenzhu(milkTea);
		System.out.println("港式奶茶加红豆再加椰果再加珍珠的费用: "+milkTea.cost());
		System.out.println("港式奶茶加红豆再加椰果再加珍珠的描述: "+milkTea.getDes());

		//加珍珠
		milkTea = new Zhenzhu(milkTea);
		System.out.println("港式奶茶加红豆再加椰果再加2份珍珠的费用: "+milkTea.cost());
		System.out.println("港式奶茶加红豆再加椰果再加2份珍珠的描述: "+milkTea.getDes());


	}
}

最终的结果:

10. 装饰者模式在 JDK 应用的源码分析

Java 的 IO 结构，FilterInputStream 就是一个装饰者

上图引用自JAVA IO流结构图概览

• InputStream 是抽象类, 类似我们前面讲的 MilkTea
• FileInputStream 是 InputStream 子类，类似我们前面的 GangshiMilkTea, JiaotangMilkTea
• FilterInputStream 是 InputStream 子类：类似我们前面 的 Decorator 修饰者
• DataInputStream 是 FilterInputStream 子类，具体的修饰者，类似前面的 RedBeans, Zhenzhu等
• FilterInputStream 类 有 protected volatile InputStream in; 即含被装饰者
• 分析得出在 jdk 的 io 体系中，就是使用装饰者模式