设计模式学习专栏四--------装饰者模式

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场景

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设计星巴兹咖啡, 主体(DarkRoast等) + 配料 (摩卡,奶泡等) , 顾客在购买咖啡时, 也可以要求在其中加入各种调料, 如蒸奶(Steamed Milk) , 豆浆(Soy) , 摩卡(Mocha) 或者奶泡. 星巴兹会根据所加入的调料收取不同的费用.所以 订单系统必须考虑到这些调料部分

刚开始的实现方式

思路: 为每一种 主体+配料的搭配生成一个类, 然后计算价格

• 主体咖啡
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• 加上了各种调料的咖啡

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• 出现问题: 在这种设计下,各种调料的组合 会出现"类爆炸"的情况

第一次重构后的设计

使用布尔值来定义 该主体咖啡是否加入某配料

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• 出现的问题

  • 当删除/添加配料时, 当前咖啡类需要改动,cost()方法出现大量的判断

    public double cost(){
        if(hasMilk())
            totalMoney += milkMoney;
        if(hasSoy())
            totalMoney += soyMoney;
        ....
    }
    

  • 如果顾客需要2份奶泡,3份豆浆配料怎么办呢?

如何解决

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• 找出可变部分
  • 需要在主体咖啡的基础上 加上各式各样的调料,然后计算价格
• 使用继承的方式已无法解决问题, 在星巴兹中遇到的问题: 类爆炸,设计死板,基类加入的功能并不适用于所有的子类
• 不一样的做法 : 以咖啡为主体, 然后在运行时 用调料来"装饰"主体. 比如想要 Mocha和Whip的 深焙咖啡
  • 拿一个深焙咖啡(DarkRoast)对象
  • 以摩卡对象装饰它
  • 以奶泡对象装饰它
  • 调用cost()方法,并依赖委托(delegate)将调料的价钱加上去
• 如此一来, 咖啡主体不需要关心调料的存在. 计算好自己的价格就可以了. 并且可以给主体进行任意装饰(添加调料) , 计算总价格时直接调用装饰者的cost()方法即可.

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装饰者模式总览

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定义:动态地将责任附加到对象上.想要扩展功能,装饰者提供有别于继承的另一种选择(组合)

• 类图

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• 模式的理解

  • 角色
    • 组件Component(被装饰者): 组件是我们将要动态地添加新行为的对象. 每个组件都可以单独使用,或者被装饰者包起来使用
    • 装饰者Decorator: 每个装饰者都"有一个"组件. 装饰者可以在被组件的行为之前或之后,加上自己的行为,以达到特定的目的
  • 细节
    • 组合 和 委托可用于在运行时动态地添加新的行为
    • 装饰者和被装饰对象有相同的超类型,所以在任何需要原始对象的场合,可以使用装饰过的对象代替它
    • 可以用一个或多个装饰者包装一个对象
    • 装饰者可以在所委托被装饰者的行为之前 或 之后,加上自己的行为,以达到特定的目的
    • 对象可以在任何时候被装饰, 所以可以在运行时动态地 , 不限量地使用你喜欢的装饰者来装饰对象
    • 装饰者对组件的客户是透明的
  • 缺点
    • 装饰者会导致设计中出现许多小对象,如果过度使用,会让程序变得很复杂( 我要50份摩卡+奶泡的DarkRoast)

核心代码部分

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• Beverage.java

  public abstract class Beverage {
    String description = "Unknown Beverage";
    
    public String getDescription() {
        return description;
    }
   
    public abstract double cost();
  }
  

• CondimentDecorator.java

  public abstract class CondimentDecorator extends Beverage {
    public abstract String getDescription();
  }
  
  

• 具体装饰者Mocha.java

  public class Mocha extends CondimentDecorator {
    Beverage beverage;  //持有被修饰主体的引用
   
    public Mocha(Beverage beverage) {
        this.beverage = beverage;
    }
   
    public String getDescription() {
        return beverage.getDescription() + ", Mocha";
    }
   
    public double cost() {
        return .20 + beverage.cost();//先委托装饰的对象(DarkRoast)计算价格,再加上当前配料Mocha的价格  
    }
  }
  
  

• 被装饰者DarkRoast.java

  public class DarkRoast extends Beverage {
    public DarkRoast() {
        description = "Dark Roast Coffee";
    }
   
    public double cost() {
        return .99;
    }
  }
  

• 主程序

  public class StarbuzzCoffee {
   
    public static void main(String args[]) {
        Beverage beverage = new Espresso();
        System.out.println(beverage.getDescription() + " $" + beverage.cost());
   
        Beverage beverage2 = new DarkRoast();
        beverage2 = new Mocha(beverage2);
        beverage2 = new Mocha(beverage2);
        beverage2 = new Whip(beverage2);
        System.out.println(beverage2.getDescription() + " $" + beverage2.cost());
   
        Beverage beverage3 = new HouseBlend();
        beverage3 = new Soy(beverage3);
        beverage3 = new Mocha(beverage3);
        beverage3 = new Whip(beverage3);
        System.out.println(beverage3.getDescription() + " $" + beverage3.cost());
    }
  }
  

• 输出结果

  Espresso $1.99
  Dark Roast Coffee, Mocha, Mocha, Whip $1.49
  House Blend Coffee, Soy, Mocha, Whip $1.34
  

真实世界的装饰者: Java I/O

• IO模型

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• 类图

  • image

• 实现功能: 将读取的内容转化为小写

  • 主程序

    public class InputTest {
        public static void main(String[] args) throws IOException {
            int c;
    
            try {
                InputStream in =
                    new LowerCaseInputStream(
                        new BufferedInputStream(
                            new FileInputStream("test.txt")));
    
                while((c = in.read()) >= 0) {
                    System.out.print((char)c);
                }
    
                in.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    

  • 自定义装饰流

    public class LowerCaseInputStream extends FilterInputStream {
    
        public LowerCaseInputStream(InputStream in) {
            super(in);
        }
     
        public int read() throws IOException {
            int c = in.read();
            return (c == -1 ? c : Character.toLowerCase((char)c));
        }
            
        public int read(byte[] b, int offset, int len) throws IOException {
            int result = in.read(b, offset, len);
            for (int i = offset; i < offset+result; i++) {
                b[i] = (byte)Character.toLowerCase((char)b[i]);
            }
            return result;
        }
    }
    

  • 输出结果

    源文件:
    This is my LowerCaseInputStream Test...
    
    输出结果:
    this is my lowercaseinputstream test...
    

参考

​ 书籍: HeadFirst设计模式

​ 代码参考地址: 我就是那个地址