在现实生活中,常常需要对现有产品增加新的功能或美化其外观,如房子装修、相片加相框等。在软件开发过程中,有时想用一些现存的组件。这些组件可能只是完成了一些核心功能。但在不改变其结构的情况下,可以动态地扩展其功能。所有这些都可以釆用装饰模式来实现。
装饰器模式的定义与特点
装饰(Decorator
)模式的定义
:指在不改变现有对象结构的情况下,动态地给该对象增加一些职责(即增加其额外功能)的模式,它属于对象结构型模式。
装饰(Decorator)模式的主要优点
有:
1.采用装饰模式扩展对象的功能比采用继承方式更加灵活。
2.可以设计出多个不同的具体装饰类,创造出多个不同行为的组合,实现不同的效果。
其主要缺点
是:
装饰模式增加了许多子类,如果过度使用会使程序变得很复杂。
装饰器模式的结构
通常情况下,扩展一个类的功能会使用继承方式来实现。但继承具有静态特征,耦合度高,并且随着扩展功能的增多,子类会很膨胀。如果使用组合关系来创建一个包装对象(即装饰对象)来包裹真实对象,并在保持真实对象的类结构不变的前提下,为其提供额外的功能,这就是装饰模式的目标。
装饰模式主要包含以下角色:
抽象组件(Component
)角色:可以是一个接口或抽象类以规定被装饰对象的行为。
具体组件(ConcreteComponent
)角色:实现/继承Component的具体对象,即被装饰对象。
抽象装饰(Decorator
)角色:通常是装饰ConcreteComponent的装饰器,其内部必然有一个属性指向Component抽象组件;其实现一般是一个抽象类,主要为了让其子类按照其构造形式传入一个Component抽象组件,这是强制的通用行为。(当然,如果系统中装饰逻辑 单一,并不需要实现许多装饰器,那么我们可以直接忽略该类,而直接实现一个具体的装饰器ConcreteDecorator即可)
具体装饰(ConcreteDecorator
)角色:Decorator的具体实现类,理论上每个ConcreteDecorator扩展了Component对象的一种功能。
装饰器模式的实现
装饰器模式的核心是功能的扩展。使用装饰器模式可以透明且动态的扩展类的功能。
其实现原理为:让装饰器实现被包装类(ConcreteComponent)相同的接口(Component)使得装饰器与被扩展类类型一致,并在构造函数中传入该接口(Component)对象,然后就可以在接口需要实现的方法中在被包装类的现有功能上添加新功能了。而且,由于装饰器与被包装类属于同一类型(均为Component),切构造函数的参数其实现接口类(Component),因此装饰器模式具备嵌套扩展功能,这样我们就可以使用装饰器模式一层一层的对最底层包装类进行功能扩展。
举例:买煎饼果子,不管你是加香肠还是加鸡蛋,最终都是一个煎饼果子吧,只是其包装的不同而已。
/**
*抽象组件(`Component`):煎饼
*/
public abstract class Battercake {
protected abstract String getMsg();//煎饼的信息
protected abstract int getPrice();//煎饼的价钱
}
/**
* 具体组件(`ConcreteComponent`):没有被包装的煎饼(不加肠,不加蛋)
*/
public class BaseBattercake extends Battercake{
protected String getMsg(){ return "煎饼";}
public int getPrice(){ return 5;}
}
/**
*抽象装饰类(`Decorator`):装饰煎饼的装饰器
*/
public abstract class BattercakeDecorator extends Battercake{
private Battercake battercake;
public BattercakeDecorator(Battercake battercake) {
this.battercake = battercake;
}
protected String getMsg(){ return this.battercake.getMsg();}
public int getPrice(){ return this.battercake.getPrice();}
}
/**
* 具体装饰类(`ConcreteDecorator`):给煎饼加个蛋,价格也贵了
*/
public class EggDecorator extends BattercakeDecorator{
public EggDecorator(Battercake battercake) {
super(battercake);
}
protected String getMsg(){ return super.getMsg() + "夹1个鸡蛋";}
public int getPrice(){ return super.getPrice() + 1;}
}
/**
* 具体装饰类(`ConcreteDecorator`):给煎饼加根香肠,价格加2块
*/
public class SauageDecorator extends BattercakeDecorator{
public SauageDecorator(Battercake battercake) {
super(battercake);
}
protected String getMsg(){ return super.getMsg() + "夹1根香肠";}
public int getPrice(){ return super.getPrice() + 2;}
}
/**
* 测试类
*/
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Battercake battercake;
battercake = new BaseBattercake();
System.out.println(battercake.getMsg() + ",总价" + battercake.getPrice());
battercake = new EggDecorator(battercake);
System.out.println(battercake.getMsg() + ",总价" + battercake.getPrice());
battercake = new SauageDecorator(battercake);
System.out.println(battercake.getMsg() + ",总价" + battercake.getPrice());
}
}
装饰器模式的应用场景
装饰器模式在我们生活中非常常见:给煎饼加鸡蛋,给蛋糕加点水果,给房子装修等等。
为对象扩展一些额外的职责,装饰器模式在代码中适用于以下场景:
1.用于扩展一个类的功能或给一个类添加额外的职责。
2.动态的给一个对象添加功能,这些功能可以再动态的撤销。
3.需要为一批的兄弟类进行改装或加装功能。
装饰模式在 Java 语言中的最著名的应用莫过于 Java I/O 标准库的设计了。例如,InputStream 的子类 FilterInputStream,OutputStream 的子类 FilterOutputStream,Reader 的子类 BufferedReader 以及 FilterReader,还有 Writer 的子类 BufferedWriter、FilterWriter 以及PrintWriter 等,它们都是抽象装饰类。