结构型模式——装饰者模式（二）

该项目源码地址：https://github.com/lastwhispers/code/tree/master/java-basic/design-pattern
（设计模式相关代码与笔记）

1. 定义

在不改变原有对象的基础之上，动态地给一个对象添加一些额外的职责。

2. 适用场景

• 扩展一个类的功能或给一个类添加附加职责
• 动态的给一个对象添加功能，这些功能可以再动态的撤销
• 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。

例如：在java的I/O类中有很深刻的体现。

3. 类图与角色

装饰者模式类图

• Component（被装饰对象的基类）
  ​ 定义一个对象接口，可以给这些对象动态地添加职责。
• ConcreteComponent（具体被装饰对象）
  ​ 定义一个对象，可以给这个对象添加一些职责。
• Decorator（装饰者抽象类）
  ​ 维持一个指向Component实例的引用，并定义一个与Component接口一致的接口。
• ConcreteDecorator（具体装饰者）
  ​ 具体的装饰对象，给内部持有的具体被装饰对象，增加具体的职责。

4. 相关设计模式

装饰者模式和代理模式

• 装饰者模式：关注在一个对象上动态添加方法。
• 代理模式：关注在控制对对象的访问，代理模式的代理类可以对客户隐藏一个对象具体的信息。
• 在使用代理模式的时候，常常在一个代理对象中创建对象的实例。而当我们在使用装饰者模式时，通常会把原始对象作为参数，传给装饰者的构造器

装饰者模式和适配器模式

• 装饰者模式和适配器模式都叫做包装模式。在装饰者模式中，装饰者与被装饰者都可以实现相同的接口，或者装饰者是被装饰者的子类。在适配器模式中，适配类与被适配类具有不同的接口，当然也有可能有部分接口是重合的。

5. 模式实例

背景：公司门口有一个小摊卖煎饼的，点了煎饼之后往往还可以在这个基础之上增加一些配料，例如煎蛋，火腿等等，每个配料的价格都不一样，不管你怎么配配料，最终价格是煎饼基础价加上每一种所选配料价格的总和。

5.1 V1版本

（1）相关类

有一个煎饼类：

public class Battercake {
    protected String getDesc() {
        return "煎饼";
    }
    protected int cost() {
        return 8;
    }
}

如果此时需要一个加鸡蛋的煎饼，只需要让煎饼加鸡蛋类继承煎饼类即可。

煎饼加鸡蛋类：

public class BattercakeWithEgg extends Battercake {
    @Override
    public String getDesc() {
        return super.getDesc()+"加一个鸡蛋";
    }

    @Override
    public int cost() {
        return super.cost()+1;
    }

}

如果此时需要一个加鸡蛋加香肠的煎饼，只需要让煎饼加鸡蛋加香肠类继承煎饼加鸡蛋类即可。

煎饼加鸡蛋加香肠类：

public class BattercakeWithEggSausage extends BattercakeWithEgg{
    @Override
    public String getDesc() {
        return super.getDesc()+"一个香肠";
    }

    @Override
    public int cost() {
        return super.cost()+2;
    }
}

（2）测试

public class Test {
    public static void main(String[]args){
        Battercake battercake = new Battercake();
        System.out.println(battercake.getDesc()+"销售价格:"+battercake.cost());

        BattercakeWithEgg battercakeWithEgg = new BattercakeWithEgg();
        System.out.println(battercakeWithEgg.getDesc()+"销售价格:"+battercakeWithEgg.cost());

        BattercakeWithEggSausage battercakeWithEggSausage = new BattercakeWithEggSausage();
        System.out.println(battercakeWithEggSausage.getDesc()+"销售价格:"+battercakeWithEggSausage.cost());

    }
}

测试结果：

测试结果

此时类图，单纯的继承结构：

类图

如果我们此时想要一个煎饼加两个鸡蛋，就需要重新继承煎饼类Battercake，生成一个“加两个鸡蛋的煎饼类”。加三个鸡蛋...以此类推，每加一种类型的煎饼就会多生成一个类。下面使用装饰者模式进行改造。

5.2 V2版本

现在，我们用装饰者模式来改写V1版本：

（1）相关类

Component 有一个抽象的煎饼类：

public abstract class ABattercake {
    protected abstract String getDesc();
    protected abstract int cost();
}

ConcreteComponent 煎饼类继承于上面的抽象兼饼类：

public class Battercate extends ABattercake {
    @Override
    protected String getDesc() {
        return "煎饼";
    }

    @Override
    protected int cost() {
        return 8;
    }
}

Decorator 我们让抽象的装饰者类继承抽象的实体：

public class AbstractDecorator extends ABattercake{
    private ABattercake aBattercake;

    public AbstractDecorator(ABattercake aBattercake) {
        this.aBattercake = aBattercake;
    }

    @Override
    protected String getDesc() {
        return aBattercake.getDesc();
    }

    @Override
    protected int cost() {
        return aBattercake.cost();
    }
}

ConcreteDectrator 煎饼添加鸡蛋的装饰类继承于抽象的装饰类：

public class EggDecorator extends AbstractDecorator{

    public EggDecorator(ABattercake aBattercake) {
        super(aBattercake);
    }

    @Override
    protected String getDesc() {
        return super.getDesc()+"加一个鸡蛋";
    }

    @Override
    protected int cost() {
        return super.cost()+1;
    }
}

ConcreteDectrator 煎饼添加香肠的装饰类，继承于抽象的装饰类：

public class SausageDecorator extends AbstractDecorator{

    public SausageDecorator(ABattercake aBattercake) {
        super(aBattercake);
    }

    @Override
    protected String getDesc() {
        return super.getDesc()+"加一根香肠";
    }

    @Override
    protected int cost() {
        return super.cost()+2;
    }
}

（2）测试

public class Test {
    public static void main(String[]args){
        ABattercake aBattercake;
        aBattercake = new Battercate();
        aBattercake = new EggDecorator(aBattercake);
        aBattercake = new EggDecorator(aBattercake);
        aBattercake = new SausageDecorator(aBattercake);
        System.out.println(aBattercake.getDesc()+"价格为:"+aBattercake.cost());
    }
}

测试结果：

测试结果

此时不管想加多少个鸡蛋还是香肠，都可以很灵活的添加上。

此时的类图：

V2版本类图

6. 优缺点

优点：

• 继承的有力补充，比继承灵活，不改变原有对象的情况下给一个对象扩展功能
• 通过使用不同装饰类以及这些装饰类的排列组合，可以实现不同效果
• 符合开闭原则

缺点：

• 会出现更多的代码，更多的类，增加程序复杂性
• 动态装饰时，多层装饰时会使程序更复杂

7. 扩展-JDK1.7以及框架源码中的装饰者模式

7.1 Java I/O

Reader与java.io.BufferedReader

Reader

BufferedReader

Reader是被装饰者，BufferedReader是装饰者

InputStream与FilterInputStream

InputStream

FilterInputStream

InputStream是被装饰者，FilterInputStream是装饰者

下面是InputStream相关类图的装饰者模式体现。

InputStream类结构

7.2 Spring

TransactionAwareCacheDecorator

Cache

TransactionAwareCacheDecorator

7.3 Spring-session

org.springframework.session.web.http.SessionRepositoryFilter.SessionRepositoryRequestWrapper

7.4 Tomcat

javax.servlet.ServletRequestWrapper

ServletRequestWrapper

7.5 Mybatis

org.apache.ibatis.cache.Cache

org.apache.ibatis.cache.Cache