设计模式篇(Java)：装饰者模式

‍本文专栏：设计模式篇-装饰者模式
‍本文简述：装饰者模式的详解以及jdk中的应用
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十、装饰者模式

10.1 装饰者模式基本介绍

引出装饰者模式的示例

咖啡吧订单问题：

• 咖啡种类/单品咖啡：Espresso(意大利浓咖啡)、ShortBlack、LongBlack(美式 咖啡)、Decaf(无因咖啡)
• 调料：Milk、Soy(豆浆)、Chocolate
• 要求在扩展新的咖啡种类时，具有良好的扩展性、改动方便、维护方便
• 使用OO的来计算不同种类咖啡的费用: 客户可以点单品咖啡，也可以单品咖啡+调料组合

那么使用传统方法(最笨的)

问题分析

• Drink 是一个抽象类，表示饮料
• des就是对咖啡的描述, 比如咖啡的名字
• cost() 方法就是计算费用，Drink 类中做成一个抽象方法
• Decaf 就是单品咖啡， 继承Drink, 并实现cost
• Espress && Milk 就是单品咖啡+调料， 这个组合很多
• 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

优化方法一

前面分析到方案1因为咖啡单品+调料 组合会造成类的倍增，因此可以做改进，将调料内置到Drink类，这样就不会造成类数量过多。从而提高项目的维护性。

问题分析：

• 有效的缓解了类爆炸的问题
• 但是在扩展的时候（新增或修改配料的时候）代码维护量过大，不仅要新增类，还需要修改drink

优化方法二：装饰者模式

装饰者模式定义

• 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)

装饰者模式原理

1. 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)

2. Component 主体：比如类似前面的Drink

3. ConcreteComponent和Decorator

   1. ConcreteComponent：具体的主体， 比如前面的各个单品咖啡
   2. Decorator: 装饰者，比如各调料

4. 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

10.2 装饰者模式解决需求

使用装饰者模式设计的方案

说明：

• Drink 类就是前面说的抽象类， Component
• ACoffee 就单品咖啡
• Decorator 是一个装饰类，含有一个被装饰的对象(Drink obj)
• Decorator 的cost 方法进行一个费用的叠加计算，递归的计算价格

代码示例

Drink类

/**
 * Drink类就是抽象的被装饰者，给具体的装饰者和被修饰者继承
 * @author cVzhanshi
 * @create 2023-09-05 15:16
 */
@Data
public abstract class Drink {
    // 描述
    private String des;

    // 价格
    private float price = 0.0f;

    // 计算费用的抽象方法
    // 子类来实现
    public abstract float cost();
}

Coffee类（缓冲层）

/**
 * 缓冲层
 * @author cVzhanshi
 * @create 2023-09-05 15:32
 */
public class Coffee extends Drink {
    @Override
    public float cost() {
        return super.getPrice();
    }
}

具体的被装饰者——各种咖啡

/**
 * @author cVzhanshi
 * @create 2023-09-05 15:33
 */
public class BCoffee extends Coffee {
    public BCoffee() {
        setDes("BCoffee");
        setPrice(3.0f);
    }
}

/**
 * @author cVzhanshi
 * @create 2023-09-05 15:33
 */
public class ACoffee extends Coffee {
    public ACoffee() {
        setDes("ACoffee");
        setPrice(5.0f);
    }
}

Decorator装饰类

/**
 * Decorator 是一个装饰类，含有一个被装饰的对象(Drink obj)
 * @author cVzhanshi
 * @create 2023-09-05 15:59
 */
public class Decorator extends Drink{

    private Drink coffee;

    public Decorator(Drink coffee) {
        this.coffee = coffee;
    }

    @Override
    public float cost() {
        // 调料的价格 + coffee的总价格
        return coffee.cost() + super.getPrice();
    }

    @Override
    public String getDes() {
        return super.getDes() + " || " + coffee.getDes();
    }
}

具体的装饰类

/**
 * @author cVzhanshi
 * @create 2023-09-05 16:09
 */
public class Milk extends Decorator {
    public Milk(Drink coffee) {
        super(coffee);
        setPrice(1.0f);
        setDes(" 牛奶 ");
    }
}

/**
 * @author cVzhanshi
 * @create 2023-09-05 16:10
 */
public class Soy extends Decorator {
    public Soy(Drink coffee) {
        super(coffee);
        setDes(" 糖 ");
        setPrice(9.0f);
    }
}

制作咖啡（允许效果）

/**
 * @author cVzhanshi
 * @create 2023-09-05 16:11
 */
public class CoffeeBar {
    public static void main(String[] args) {
        // 装饰者模式下订一份A咖啡 + 一份糖 + 两份牛奶

        // 1、点一份a咖啡
        Drink aCoffee = new ACoffee();

        System.out.println("费用1 = " + aCoffee.cost());
        System.out.println("描述 = " + aCoffee.getDes());

        // 2、a咖啡加入一份糖
        aCoffee = new Soy(aCoffee);

        System.out.println("aCoffee 加入一份糖 费用 = " + aCoffee.cost());
        System.out.println("aCoffee 加入一份糖 描述 = " + aCoffee.getDes());

        //2、再加入两份份牛奶
        aCoffee = new Milk(aCoffee);
        System.out.println("aCoffee 加入一份糖 一份牛奶 费用 = " + aCoffee.cost());
        System.out.println("aCoffee 加入一份糖 一份牛奶 描述 = " + aCoffee.getDes());
        aCoffee = new Milk(aCoffee);
        System.out.println("aCoffee 加入一份糖 两份牛奶 费用 = " + aCoffee.cost());
        System.out.println("aCoffee 加入一份糖 两份牛奶 描述 = " + aCoffee.getDes());
    }
}

//   允许效果
//        费用1 = 5.0
//        描述 = ACoffee
//        aCoffee 加入一份糖 费用 = 14.0
//        aCoffee 加入一份糖 描述 =  糖  || ACoffee
//        aCoffee 加入一份糖 一份牛奶 费用 = 15.0
//        aCoffee 加入一份糖 一份牛奶 描述 =  牛奶  ||  糖  || ACoffee
//        aCoffee 加入一份糖 两份牛奶 费用 = 16.0
//        aCoffee 加入一份糖 两份牛奶 描述 =  牛奶  ||  牛奶  ||  糖  || ACoffee

10.3 装饰者模式在JDK中的应用

通过阅读源码可知jdk中的io结构就是一个很典型的装饰者模式

结构如下：

1. InputStream 是抽象类，类似我们前面讲的 Drink

public abstract class InputStream implements Closeable {
  // ....
}

2. FilelnputStrearm 是 InputStream 子类，是具体的被装饰者类似我们前面的ACoffee、BCofee

3. FilterInputStream 是InputStream 子类：类似我们前面的 Decorator 修饰者

public class FilterInputStream extends InputStream {
  /**
  FilterinputStream 类有 protected volatile InputStream in；即含被装饰者 
   * The input stream to be filtered.
   */
  protected volatile InputStream in;
  // ...
  }

4. DatalnputStream 是 FilterinputStrcam 子类，具体的修饰者，类似前面的 Milk，Soy 等