8.java設計模式之裝飾者模式

xiaokantianse發表於2020-11-18
Java設計模式

基本需求：

  • 咖啡的種類有很多種，調料也有很多種，下單時，可以點單品咖啡也可以點單品咖啡+調料的組合，並計算下單時花費的金額

傳統方式：

  • 方式一
    • 建立一個抽象類Drink，讓所有的單品咖啡和組合咖啡都繼承Drink類(組合很多)
    • UML類圖
    • 如果新增加一個單品咖啡或者調料，類的數量就會倍增，產生類爆炸
  • 方式二
    • 建立一個抽象類Drink，在Drink類中將所有的調料聚合進去，再讓我們的單品咖啡繼承Drink類
    • UML類圖
    • 此種方式解決了類爆炸的問題，但是新增或者刪除調料時，需要修改Drink類中的內容，違反了ocp原則

基本介紹：

  • 動態的將新功能加到物件上，不改變其結構，屬於結構型模式

  • UML類圖（原理圖）

  • 裝飾者模式就像打包一個快遞

    • 主體為打包的東西（Component）-> 被裝飾者
    • 包裝的東西（Decorator）-> 裝飾者
    • Drink為主體（Component）
    • 單品咖啡為具體的主體（ConcreteComponent）
    • 調料為裝飾者（Decorator）
    • 如果ConcreteComponent類很多，還可以向上抽取一個緩衝層
    • 讓裝飾者和具體的主體繼承同一類可以對同一個具體的主體，進行多次包裝，通過遞迴的方式
    • 如果ConcreteComponent和Decorator不是繼承同一類，則用遞迴不容易,Decorator不僅需要維護自身還需維護ConcreteComponent的變數（不一定行），繼承同一個抽象類，只需要在Decorator中維護一個抽象父類即可
    • 例如：點兩個chocolate和一個milk + Espresso咖啡，示例

  • UML類圖（案例）

  • 程式碼實現

    • @Data
public abstract class Drink {

   // Component類 ConcreteComponent類和Decorator類都繼承該類

   private String description;

   private float price = 0f;

   public abstract float cost();

}

    • public abstract class Coffee extends Drink{

   // 對具體的被裝飾者進行了緩衝設計
   @Override
   public float cost() {
       return super.getPrice();
   }

}

// 子類一 義大利咖啡
class Espresso extends Coffee {

   public Espresso() {
       super.setDescription("Espresso");
       super.setPrice(3.0f);
   }

}

// 子類二 濃縮咖啡
class ShortBlack extends Coffee {

   public ShortBlack() {
       super.setDescription("ShortBlack");
       super.setPrice(5.0f);
   }

}

    • public abstract class Decorator extends Drink {

   // 對裝飾者進行了緩衝設計

   // 聚合被裝飾者
   protected Drink drink;

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

   @Override
   public float cost() {
       // 金額除自己的金額外還需要加上被裝飾者的金額
       return this.drink.cost() + super.getPrice();
   }

   @Override
   public String getDescription() {
       // 輸出被裝飾者的資訊
       return this.drink.getDescription() + "&" + super.getDescription();
   }
}

// 子類一 牛奶
class Milk extends Decorator {

   public Milk(Drink drink) {
       super(drink);
       super.setDescription("Milk");
       super.setPrice(1f);
   }

}

// 子類二 巧克力
class Chocolate extends Decorator {

   public Chocolate(Drink drink) {
       super(drink);
       super.setDescription("Chocolate");
       super.setPrice(2f);
   }

}

    • public class Client {
   public static void main(String[] args) {
       // 單點義大利咖啡 + Milk
       Drink order = new Espresso();
       System.out.println("總費用：" + order.cost());
       System.out.println("描述：" + order.getDescription());
       // 新增一份 Milk
       order = new Milk(order);
       System.out.println("總費用：" + order.cost());
       System.out.println("描述：" + order.getDescription());
       // 新增第一份 Chocolate
       order = new Chocolate(order);
       System.out.println("總費用：" + order.cost());
       System.out.println("描述：" + order.getDescription());
       // 新增第二份 Chocolate
       order = new Chocolate(order);
       System.out.println("總費用：" + order.cost());
       System.out.println("描述：" + order.getDescription());
   }
}

    • 如果再增加單品咖啡或者調料時，只需繼承Coffee或者Decorator類即可，系統的擴充套件性提高了，解決了類爆炸，體現了ocp原則，動態的為被裝飾的類新增功能

jdk原始碼：

  • 在jdk的io原始碼中就使用到的裝飾者模式

  • UMl類圖

    • InputStream作為抽象父類，相當於Drink類

    • FileInputStream、StringBufferInputStream、ByteArrayInputStream繼承了InputStream相當於咖啡單品（並沒有再進行抽象），被裝飾者

    • FilterInputStream繼承了InputSteam並且內部維護了一個其父類InputStream相當於一個Decorator裝飾者

    • BufferInputStream、DataInputStream、LineNumberInputStream繼承了FilterInputStream，相當於Milk、ChocolateD等，為裝飾者的子類

    • 關鍵程式碼

      • public class FilterInputStream extends InputStream {
   /**
    * The input stream to be filtered.
    */
   protected volatile InputStream in;
   
   ......
}

注意事項：

  • 裝飾類和被裝飾類可以獨立發展，不會相互耦合，裝飾模式是繼承的一個替代模式，裝飾模式可以動態擴充套件一個實現類的功能，多層裝飾比較複雜
  • 擴充套件一個類的功能，動態增加功能，動態撤銷

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