Android开发笔记（九十三）装饰模式

基本概念

装饰模式是扩展功能用的一种设计模式，
一般要扩展功能，我们都会想到继承，可是继承只能继承一个基类，如果有多个条件需要分别进行扩展，那得写好几个派生类，条件越多派生类的数量也越多。


上面描述比较抽象，还是举个例子来说明。比如人分男人和女人，先建个Human基类，再建Man和Woman两个派生类。同时人又有不同国籍，比如说中国男人、日本女人等等，此时再创建ChinaMan、ChinaWoman、JapanMan、JapanWoman四个派生类，其中ChinaMan和JapanMan继承自Man类，ChinaWoman和JapanWoman继承自Woman类。同时，同一国籍的人又有相同的行为动作，比如说中国人写中文，日本人写日文，所以ChinaMan和ChinaWoman理应继承自一个名为中国人的类，JapanMan和JapanWoman理应继承自一个名为日本人的类；但现实情况是，ChinaMan继承自Man类，ChinaWoman继承自Woman类，已经无法再继承其他类了，因此只能在这两个类中各自实现中国人的动作，当然实现一个中国人的接口也是办法。


为解决上面这个窘境，我们可以引入装饰模式加以优化。装饰模式把成员分为四个角色：
1、抽象基类：定义该集合将要使用的基本属性和方法。
2、初步实现的派生类：由抽象基类简单派生而来，并实现普通的构造函数。
3、待装饰的基类：定义抽象基类的一个实例，并实现一个基于对象的构造函数。
4、装饰好的派生类：由待装饰的基类派生出来，可进行定制化处理。

简单用法

讲概念很容易把人搞得一头雾水，博主也是一样，接下来还是直接上个代码例子好了，通过装饰模式实现男人、女人、中国人、美国人的交叉继承。


磨刀不误砍柴工，我们规划一下四个成员角色的类名分布，如下所示：
1、抽象基类：Human
2、初步实现的派生类：Person
3、待装饰的基类：People
4、装饰好的派生类：Man/Woman/Chinese/American


首先创建一个抽象基类Human，代码示例如下：

public abstract class Human {
	private String name;
	private String nation;
	private int sex;
	
	protected void setName(String name) {
		this.name = name;
	}

	protected String getName() {
		return this.name;
	}

	protected void setNation(String nation) {
		this.nation = nation;
	}

	protected String getNation() {
		return this.nation;
	}

	protected void setSex(int sex) {
		this.sex = sex;
	}

	protected int getSex() {
		return this.sex;
	}

	protected String showInfo() {
		String desc = String.format("%s是个%s人，%s是%s人", 
				getName(), (getSex()==0)?"男":"女", (getSex()==0)?"他":"她", getNation());
		return desc;
	}
	
}

然后创建初步实现的派生类Person，代码示例如下：

public class Person extends Human {
	public Person(String name) {
		setName(name);
	}
}

接着创建待装饰的基类People，代码示例如下：

public abstract class People extends Human {
	private Human mBase;

	public People(Human base) {
		mBase = base;
	}

	protected void setName(String name) {
		mBase.setName(name);
	}

	protected String getName() {
		return mBase.getName();
	}

	protected void setNation(String nation) {
		mBase.setNation(nation);
	}

	protected String getNation() {
		return mBase.getNation();
	}

	protected void setSex(int sex) {
		mBase.setSex(sex);
	}

	protected int getSex() {
		return mBase.getSex();
	}
	
}

再来创建各个装饰好的派生类，如男人的类Man、女人的类Woman、中国人的类Chinese、美国人的类American，代码示例如下：
Man.java

public class Man extends People {

	public Man(Human base) {
		super(base);
		setSex(0);
	}

}

Woman.java

public class Woman extends People {

	public Woman(Human base) {
		super(base);
		setSex(1);
	}

}

Chinese.java

public class Chinese extends People {

	public Chinese(Human base) {
		super(base);
		setNation("中国");
	}

}

American.java

public class American extends People {

	public American(Human base) {
		super(base);
		setNation("美国");
	}

}

最后是装饰类的调用代码例子：

public class Wrapper {
	public static void main(String[] arg) {
		Human one = new Chinese(new Man(new Person("张三")));
		Human two = new Chinese(new Woman(new Person("邓丽君")));
		Human three = new American(new Man(new Person("乔布斯")));
		Human four = new American(new Woman(new Person("露茜")));
		System.out.println(one.showInfo());
		System.out.println(two.showInfo());
		System.out.println(three.showInfo());
		System.out.println(four.showInfo());
	}
}

下面是程序运行结果：

张三是个男人，他是中国人
邓丽君是个女人，她是中国人
乔布斯是个男人，他是美国人
露茜是个女人，她是美国人

Android中的使用场合

Android开发中不用装饰模式则已，一用装饰模式都是用在复杂之处，具体的说，主要有输入输出流、ContextWrapper两类例子。

输入输出流

java.io包下的InputStream和OutputStream类及其派生类，构成了装饰模式的一大家族，比如下面这行代码：

		BufferedReader input = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

分析可知，这行代码用到的类与装饰模式角色的对应关系如下：
Reader类对应抽象基类，InputStreamReader类对应初步实现的派生类，BufferedReader类同时对应待装饰的基类与装饰好的派生类，因为这里业务不复杂，所以BufferedReader类同时身兼两职务。


另外一个io流的装饰模式角色如下：
1、抽象基类：InputStream
2、初步实现的派生类：FileInputStream
3、待装饰的基类：FilterInputStream
4、装饰好的派生类：BufferedInputStream/DataInputStream/LineNumberInputStream


下面是文件io流中运用装饰模式的代码例子，有关文件读写的介绍参见《 Android开发笔记（三十三）文本文件和图片文件的读写》。

	private Bitmap openBitmap(String path) {
		Bitmap bitmap = null;
		try {
			BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(
					new FileInputStream(path));
			bitmap = BitmapFactory.decodeStream(bis);
			bis.close();
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
		return bitmap;
	}

ContextWrapper

我们熟悉的Activity和Service就使用了装饰者模式，博主这种小白刚发现时连嘴巴都惊讶的合不拢了。我们先列出装饰模式四种角色与相关类的对应关系：
1、抽象基类：Context。Context是一个抽象类，里面包含了各种方法的声明，如setTheme、getPackageName、getSharedPreferences、getSystemService、startActivity、sendBroadcast、registerReceiver、unregisterReceiver、startService、stopService等等。
2、初步实现的派生类：ContextImpl。ContextImpl是真正实现Context的类，该类在android.jar里面找不到，要查看sdk的源码才能找到。
3、待装饰的基类：ContextWrapper。ContextWrapper是Context的包装器，里面定义了Context的一个实例mBase，以及基于Context对象的构造函数，内部所有的操作都是调用mBase的方法。
4、装饰好的派生类：Activity/Service/Application。这几个类都是从ContextWrapper派生而来。


Context使用装饰模式的好处，除了在Activity/Service/Application上体现外，还体现在如下两个方面：
1、BroadcastReciver。虽然它本身不是继承自Context，内部也没有Context实例，但是每当一个新广播到达时，框架都传递一个Context对象给onReceive()。这个Context对象是一个ReceiverRestrictedContext实例，它禁用了两个函数：registerReceiver()和bindService()，即在接收广播时不允许注册新广播，也不允许绑定服务。
2、ContentProvider。它本身也不是继承自Context，但是它可以通过getContext()函数返回一个Context对象。如果ContentProvider是在同一个进程中调用，getContext()将返回当前Application的实例。但是，如果ContentProvider在其它进程中调用，getContext()将返回一个代表运行包的新实例。


以上提到与Context相关的Android四大组件的介绍参见：
《 Android开发笔记（三十九）Activity的生命周期》
《 Android开发笔记（四十一）Service的生命周期》
《 Android开发笔记（四十二）Broadcast的生命周期》
《 Android开发笔记（五十四）数据共享接口ContentProvider》





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