裝飾者模式-動態的包裝原有物件的行為

碼農充電站發表於2020-12-30

模式物件

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今天來介紹裝飾者模式（Decorator Design Pattern）。

假設我們需要給一家火鍋店設計一套結賬系統，也就是統計顧客消費的總價格。怎樣才能設計出一個好的系統呢？

1，結賬系統需求分析

既然要設計一個結賬系統，當然需要知道火鍋店都有哪些食品及食品的價格，假如我們從火鍋店老闆那裡得到以下食品清單：

鍋底類：
- 清湯鍋底：5 元
- 麻辣鍋底：7 元
- 其它
配菜類：
- 青菜：3 元
- 羊肉：6 元
- 其它
飲料類：
- 可樂：2 元
- 其它

可以看到，食品共有三大類，分別是：鍋底類，配菜類和飲料類，每個大類下邊都有很多具體的食品。

為了設計出一個可維護，可擴充套件，有彈性的系統，應該怎樣設計呢？

我們可以這樣看待食品之間的關係，將鍋底類看作主品，所有其它的都為副品，也就是附加在主品之上的食品。

副品以主品為中心，圍繞在主品周圍，包裹著主品，一層層的往外擴充套件。

如下圖所表達的一樣：

在這裡插入圖片描述

2，裝飾者模式

像這種，需要在原來（主品）的基礎上，附加其它的東西（副品），這樣的業務場景都可以使用裝飾者模式。

裝飾者模式的定義為：動態的給一個物件新增其它功能。從擴充套件性來說，這種方式比繼承更有彈性，更加靈活，可作為替代繼承的方案。

裝飾者模式的優點在於，它能夠更靈活的，動態的給物件新增其它功能，而不需要修改任何現有的底層程式碼。也就是不需要通過修改程式碼，而是通過擴充套件程式碼，來完成新的業務需求。

這就非常符合我們所說的設計原則中的開閉原則：對擴充套件開放，對修改關閉。也就是儘量不要修改原有程式碼，而是通過擴充套件程式碼來完成任務。這樣做的好處是可以減少對原有系統的修改，從而減少引入 bug 的風險。

裝飾者模式的類圖如下：

在這裡插入圖片描述

ConcreteComponent 為被裝飾者，Decorator 是所有裝飾者的超類。

裝飾者和被裝飾者有著共同的超型別，這一點很重要，因為裝飾者必須能夠取代被裝飾者。這樣，裝飾者才能在被裝飾者的基礎上，加上自己的行為，以增強被裝飾者的能力。

一個被裝飾者可以被多個裝飾者依次包裝，這個包裝行為是動態的，不限次數的。

3，實現結賬系統

那麼根據裝飾者模式的類圖，我們可以設計出火鍋店結賬系統的類圖，如下：

在這裡插入圖片描述

火鍋的鍋底作為被裝飾者，配菜和飲料作為裝飾者。

每個類都有兩個方法：

describe：返回當前火鍋的描述。
cost：返回當前火鍋的價格。

首先編寫 HotPot 類：

class HotPot {
    protected String desc = "HotPot";
    protected double price = 0;

    public String description() {
        return desc;
    }

    public double cost() {
        return price;
    }
 
    public void printMenu() {
        System.out.println("選單：" + description() + " 消費總價：" + cost());
    }
}

HotPot 類中有兩個屬性 desc 和 price，還有三個方法 description，cost 和 printMenu。printMenu 用於輸出選單和消費總價。

再編寫 SideDish 類：

class SideDish extends HotPot {
    protected HotPot hotpot;
    
    public double cost() {
        return hotpot.cost() + price;
    };

    public String description() {
        return hotpot.description() +" + "+ desc;
    };
}

SideDish 繼承了 HotPot，新增了自己的屬性 hotpot，並且重寫了兩個方法 description 和 cost。

注意：SideDish 類對兩個方法 description 和 cost 進行了重寫，這非常重要，這體現出了裝飾者與被裝飾者的區別，裝飾者能在被裝飾者的基礎上附加自己的行為，原因就在這裡。

編寫兩個鍋底類：

class SoupPot extends HotPot {
    public SoupPot() {
        desc = "Soup";
        price = 5;
    }
}

class SpicyPot extends HotPot {
    public SpicyPot() {
        desc = "Spicy";
        price = 7;
    }
}

這兩個類都繼承HotPot，並分別在構造方法中設定自己的 desc 和 price。

再編寫三個配菜類：

class VegetablesDish extends SideDish {
    public VegetablesDish(HotPot hotpot) {
        this.hotpot = hotpot;
        desc = "Vegetables";
        price = 3;
    }
}

class MuttonDish extends SideDish {
    public MuttonDish(HotPot hotpot) {
        this.hotpot = hotpot;
        desc = "Mutton";
        price = 6;
    }
}

class ColaDish extends SideDish {
    public ColaDish(HotPot hotpot) {
        this.hotpot = hotpot;
        desc = "Cola";
        price = 2;
    }
}

這三個類都繼承 SideDish，並分別在構造方法中設定自己的hotpot，desc 和 price。

4，測試結賬系統

用如下程式碼來測試：

// 只有一份清湯鍋底
HotPot hotpot = new SoupPot(); // 被裝飾者不需裝飾者包裝也可以使用
hotpot.printMenu();

// 清湯鍋底 + 蔬菜
hotpot = new VegetablesDish(hotpot);
hotpot.printMenu();

// 清湯鍋底 + 蔬菜 + 羊肉
hotpot = new MuttonDish(hotpot);
hotpot.printMenu();

// 清湯鍋底 + 蔬菜 + 羊肉 + 可樂
hotpot = new ColaDish(hotpot);
hotpot.printMenu();

// 清湯鍋底 + 蔬菜 + 羊肉 + 可樂 + 蔬菜
hotpot = new VegetablesDish(hotpot);
hotpot.printMenu();

輸出如下：

選單：Soup 消費總價：5.0
選單：Soup + Vegetables 消費總價：8.0
選單：Soup + Vegetables + Mutton 消費總價：14.0
選單：Soup + Vegetables + Mutton + Cola 消費總價：16.0
選單：Soup + Vegetables + Mutton + Cola + Vegetables 消費總價：19.0

計算總價時，會從最外層的裝飾者，朝著被裝飾者的方向，依次呼叫每一層的 cost 方法，直到被裝飾者為止。

然後再朝著最外層裝飾者的方向，依次計算出每一層的價格，最後得出的價格就是消費總價。

計算過程如下圖所示：

在這裡插入圖片描述