【设计模式】装饰者模式 ( 概念 | 适用场景 | 优缺点 | 与继承对比 | 定义流程 | 运行机制 | 案例分析 )

I . 装饰者模式概念

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装饰者模式概念 :

① 设计模式类型 : 结构性 ;

② 概念 : 不改变原有类的对象 , 动态地将额外的功能附加到该对象上 ;

③ 扩展对象功能 : 这种功能扩展方式比类继承更加灵活 ;

④ 装饰者模式 : 移除类中的被装饰功能 , 将被装饰类简化 , 区分类的核心职责 和 装饰功能 ;

II . 装饰者模式适用场景

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装饰者模式适用场景 :

① 功能扩展 : 为一个类扩展功能 , 为其添加额外的职责 ; ( 强调扩展 )

② 动态添加撤销功能 : 为一个对象动态添加额外功能 , 同时这些被添加的功能还能被动态撤销 ; ( 强调动态 )

III . 装饰者模式优缺点

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装饰者模式优点 :

① 扩展灵活 : 使用装饰者模式 , 比继承更加灵活 ; 使用装饰者模式扩展类功能 , 不会改变原来的类 ;

② 排列组合 : 对装饰类进行各种排列组合 , 可实现不同的扩展功能 ;

③ 开闭原则 : 装饰者模式符合开闭原则 , 被装饰的类 , 和装饰类相互独立 , 互不干扰 ;

装饰者模式缺点 :

① 程序复杂 : 需要编写更多的代码 , 生成更多的类 , 程序的复杂性增加了 ;

② 动态 / 多层 装饰 : 动态 / 多层 装饰一个类时 , 程序更复杂 ;

IV . 装饰者模式与继承对比

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继承与装饰者模式对比 :

① 继承复杂 : 使用继承扩展功能 , 需要生成很多子类 , 系统复杂性增加 ;

② 继承静态 : 继承在编译时就要确定扩展的功能 , 是静态的 ;

③ 装饰者模式动态扩展 : 装饰者模式可以动态扩展功能 , 可以在代码运行时扩展功能 ;

V . 装饰者模式相关设计模式

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1 . 装饰者模式与代理模式 :

① 注重点 : 装饰者模式注重动态扩展功能 ; 代理模式注重对对象访问的控制 , 代理类对用户隐藏具体细节 ;

② 实例对象的使用 : 装饰者模式将原始对象作为参数传递给装饰者类构造器 ; 代理模式中在代理类中创建实例对象 ;

2 . 装饰者模式与适配器模式 : 二者都是包装模式 ;

① 装饰者模式 : 装饰者模式中 , 装饰者和被装饰这实现相同的接口 , 或装饰者是被装饰者的子类 ;

② 适配器模式 : 适配器模式中 , 适配器和被适配的类有不同的接口 , 可能有部分接口重合 ;

VI . 装饰者模式四个相关类

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装饰者模式四个相关类 :

① 抽象的 被装饰者类 : 这是核心 , 后面的三个类都需要继承该类 ;

② 实体的被装饰者类 : 定义装饰者模式时 , 用不到 , 在客户端被用户调用时 , 才初始化 ;

③ 抽象的装饰者类 : 所有装饰者类的父类 , 需要继承抽象的被装饰者类 ; ( 该类可选配 , 不是必须 )

④ 实体的装饰者类 : 继承 抽象的装饰者类 , 在该类中维护一个 抽象装饰者类对象 , 通过构造函数传入实体的被装饰者类 , 其实现的 抽象的装饰者类 方法中 , 需要调用传入的实体对象的对应方法 , 然后加入额外的操作 ;

VII . 装饰者模式实体装饰者类运行机制

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实体的装饰者类运行机制 :

① 核心 : 核心是 抽象的 被装饰者类 类型 ,

② 装饰者类型 : 实体的装饰者类是 抽象的 被装饰者类 类型的 ,

③ 装饰者中维护的变量类型 : 其中维护的实例成员变量也是 抽象的 被装饰者类 类型的 ,

④ 装饰者模式运行 : 装饰者模式使用时 , 先创建一个 抽象的 被装饰者类 实例对象 , 创建一个装饰者对象 , 通过构造函数将上面的实例对象传入 , 整个装饰者模式就是为该实例对象进行扩展的 ;

⑤ 装饰可循环嵌套 : 实体的被装饰类类型是 抽象的 被装饰者类 类型的 , 其被装饰后 , 还是 抽象的 被装饰者类 类型的 , 然后还可以再次装饰 , 实体的被装饰类的动态功能的扩展 , 可以被无限装饰扩展 ;

VIII . 装饰者模式定义使用流程 ( 重点 )

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1 . 定义抽象被装饰者 : 定义 抽象的 被装饰者类 , 将其要扩展的方法定义成抽象方法 ;

2 . 定义 ( 抽象的 ) 装饰者类 :

① 继承 抽象的 被装饰者类 : 装饰者类 继承 抽象的 被装饰者类 ;

② 维护 抽象的 被装饰者类 成员 : 在该类中维护一个 抽象的 被装饰者类 对象 , 该对象通过构造函数传入 ;

③ 实现抽象方法委托 : 装饰者类中的抽象方法 , 需要委托给类中维护的 抽象的 被装饰者类 对象 , 在实现的该抽象方法中 , 调用上面对象的对应方法 , 然后加上要扩展的代码 , 这些扩展的代码 , 就是装饰者模式位该对象动态扩展的功能 ;

3 . 定义实体对象 : 该对象是 抽象的 被装饰者类 类型的 , 是具体的实体功能 , 要实现实际的大块代码逻辑 , 所有的操作 , 装饰 , 都基于该实体对象类 ;

上面的装饰者类 只关心被装饰的方法 , 不定义其它内容 ;

4 . 使用装饰者模式 :

① 创建 抽象的 被装饰者类 实体对象 ;

② 装饰实体对象类 : 创建 抽象的 被装饰者类 类型的装饰者类 , 在构造函数中 , 传入 ① 中创建的 抽象的 被装饰者类 类型的 实体对象 ;

③ 再次装饰实体对象类 : 再次创建 抽象的 被装饰者类 类型的装饰者类 , 在构造函数中 , 传入 ② 中创建的 抽象的 被装饰者类 类型的 装饰者实体对象 , 这样就实现了二次装饰 ;

使用的对象类型是 抽象的 被装饰者类 , 被装饰的对象 , 传入装饰者类 , 相当于包装了一层 , 其对象类型还是 抽象的 被装饰者类 , 这个包装装饰可以循环嵌套 ;

IX . 装饰者模式 案例

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1 . 案例需求 :

① 实体类对象 : 刚入学的学生 , 默认学习大学公共课 ,

② 装饰类对象 : 如果是计算机专业的学生 , 还要继续学习计算机专业课程 ,

③ 装饰类对象 : 如果是音乐专业的学生 , 需要继续学习音乐专业课程 ,

④ 二次装饰类对象 : 如果是先学习计算机 , 然后专修音乐 , 那么需要先学习计算机专业课程 , 然后学习音乐专业课程 ;

2 . 抽象的 被装饰者类 : 抽象的学生类 , 后面的计算机专业学生装饰者 , 音乐专业学生装饰者都继承该类 ;

package kim.hsl.design.decorator;

/**
 * 装饰者
 * 抽象的装饰者
 * 该类也继承 被装饰者 的抽象类
 */
public abstract class AbstractDecorator extends AbstractStudent {

    //声明抽象的被装饰者, 通过构造器将其类型 ( 或子类类型 ) 对象传入 , 注入实体类
    private AbstractStudent abstractStudent;

    public AbstractDecorator(AbstractStudent abstractStudent) {
        this.abstractStudent = abstractStudent;
    }

    /*
       调用实现的两个 抽象装饰者 方法
       实际上委托给了注入的 抽象装饰者 类型的对象执行的
       抽象装饰者 类型的对象是其子类对象
     */

    @Override
    protected String studyCourses() {
        return this.abstractStudent.studyCourses();
    }
}

3 . 刚入学的学生类 : 这是最普通的实体 , 是被装饰的实体类 , 一切装饰都是围绕着该实体来的 ;

package kim.hsl.design.decorator;

/**
 * 被装饰对象
 * 确定的实体类
 */
public class Student extends AbstractStudent {

    @Override
    protected String studyCourses() {
        return "学习大学公共课";
    }
}

4 . 抽象的被装饰者类 : 该类也是 抽象的被装饰者 类 AbstractStudent 的子类 , 该类中维护了 AbstractStudent 类型的成员变量 , 通过构造函数初始化 ; 其 studyCourses 方法需要委托给 abstractStudent 成员变量的 abstractStudent 方法 ;

package kim.hsl.design.decorator;

/**
 * 装饰者
 * 抽象的装饰者
 * 该类也继承 被装饰者 的抽象类
 */
public abstract class AbstractDecorator extends AbstractStudent {

    //声明抽象的被装饰者, 通过构造器将其类型 ( 或子类类型 ) 对象传入 , 注入实体类
    private AbstractStudent abstractStudent;

    public AbstractDecorator(AbstractStudent abstractStudent) {
        this.abstractStudent = abstractStudent;
    }

    /*
       调用实现的两个 抽象装饰者 方法
       实际上委托给了注入的 抽象装饰者 类型的对象执行的
       抽象装饰者 类型的对象是其子类对象
     */

    @Override
    protected String studyCourses() {
        return this.abstractStudent.studyCourses();
    }
}

5 . 计算机专业学生装饰者类 : 传入 AbstractStudent 成员变量 , studyCourses 方法中 , 在学习公共课基础上 ( 委托成员变量 ) , 还学习 计算机专业课程 ;

package kim.hsl.design.decorator;

/**
 * 实体装饰者类
 * 必须实现其带参数的构造器
 */
public class ComputerStudentDecorator extends AbstractDecorator {

    public ComputerStudentDecorator(AbstractStudent abstractStudent) {
        super(abstractStudent);
    }

    @Override
    protected String studyCourses() {
        return super.studyCourses() + " , 学习计算机专业课程";
    }
}

6 . 音乐专业学生装饰者类 :

package kim.hsl.design.decorator;

public class MusicStudentDecorator extends AbstractDecorator {

    public MusicStudentDecorator(AbstractStudent abstractStudent) {
        super(abstractStudent);
    }

    @Override
    protected String studyCourses() {
        return super.studyCourses() + " , 学习音乐专业课程";
    }
}

7 . 测试装饰者模式 : 其中测试了没有装饰的实体类 , 将其装饰成计算机专业学生 , 将其装饰成音乐专业学生 , 将其装饰成计算机转音乐专业的学生 ;

package kim.hsl.design.decorator;

public class Main {

    public static void main(String[] args) {

        //刚入学的学生
	    Student student = new Student();
	    System.out.println(student.studyCourses());

	    //大二学习计算机专业课程
        AbstractStudent computerStudent = new ComputerStudentDecorator(student);
        System.out.println(computerStudent.studyCourses());

        //大二学习音乐专业课程
        AbstractStudent musicStudent = new MusicStudentDecorator(student);
        System.out.println(musicStudent.studyCourses());

        //先学计算机 , 专修音乐的学生
        AbstractStudent computerMusicStudent = new ComputerStudentDecorator(computerStudent);
        System.out.println(computerMusicStudent.studyCourses());

    }
}