设计模式 - 装饰器模式

前言

距离上一篇,间隔时间有点长哈(尴尬 ==!)
经历过漫长的实习期,试用期,第一份工作终于慢慢走上正轨,中间发生了很多事情,有好有坏,回头看看,也不能说谁对谁错,只是立场不同罢了,都是选择罢了。
废话不多说,开始进入今天的主题,装饰器模式。

设计模式分类

唔,我觉的都行,互补的看吧。

相关概念

  • 定义:装饰模式是一种对象结构型模式
  • 功能:动态地给一个对象增加一些额外的职责(也就是扩展)
  • 优点:比生成子类实现更为灵活比直接修改该类更符合开放关闭原则
  • 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,最好配合工厂或生成器这样的模式一起使用

情景代入

好吧,概念什么的太枯燥了,还是喜欢简单粗暴的方式,直接情景代入。哦,这里推荐 Head First 系列哈,有的图我就直接拿来用了。

额,我不懂咖啡,也不喜欢喝,太苦。+ +
所以,不要用什么分类错误,不懂咖啡这点来怼我哈,小心脏,受不来哦 + +

如下图,咖啡厅里有饮料(抽象类),有各种咖啡(4个子类),都有一个计算价格的cost()继承自Beverage类。

饮料及其子类

需求变化

  • 假设,这个时候需要多加一种新咖啡,就意味着,需要有一个新的子类,同时需要复写cost(),对吧?那如果多加10种咖啡呢?100种呢?可以预见的是,随着咖啡厅业务的发展,咖啡种类,越来越多,子类的是数量会爆炸的!!!
后来发现,这里的“种”有歧义,稍微解释一下,现实生活中,拿铁,摩卡等算是一种咖啡,但是在代码里,配料的组合方式不同,就是不同种类的咖啡。
比如:拿铁咖啡,配牛奶,配糖,为种类一;
     拿铁咖啡,配豆浆,配糖,就为种类二;
     拿铁咖啡,配豆浆*2,配糖,就为种类三;
排列组合计算一下,有多少种咖啡,就有多少子类 +_+
  • 假设,配料的价格发生变化,比如牛奶的涨价了,那么所有含有牛奶的咖啡价格都会发生变化,相应的cost()需要修改,这个改动可是很大的!!!

针对以上两点,我们发现继承的确很好的使得,所有子类都拥有和父类一样的cost()行为,但是在代码的可维护性上表现的并不好,这个时候,我们可以尝试组合(装饰)的方式。

初识装饰器

我们已经了解单独利用继承无法完全解决问题,所以,在这里要采用不一样的做法:我们要以饮料为主体,然后在需要时以配料来装饰(decorate)饮料。比方说,如果顾客想要加摩卡和奶泡的深焙咖啡,那么,要做的是:

  1. 获取一个深焙咖啡(DarkRoast)对象
    DarkRoast
  2. 以摩卡(Mocha)对象装饰它
    Mocha Wrap
  3. 以奶泡(Whip)对象装饰它
    Whip Wrap
  4. 调用cost()方法,将调料的价钱加上去,得出总价
    cost().png

装饰器模式关键点

  • 装饰者和被装饰对象有相同的超类型。
关于这个,我需要解释一下,相同的超类行,是为了保证类型一致。
我们需要装饰者必须能取代被装饰者,才能被下一个装饰者叠加装饰。
继承在通常的情况下有两个功能,1.类型匹配 2.获得行为。这里用的是第一个功能。
  • 你可以用一个或多个装饰者包装一个对象。
  • 既然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(被包装的)的场合, 可以用装饰过的对象代替它。
  • 装饰者可以在所委托被装饰者的行为之前与/或之后,加上自己的行为,以达到特定的目的 —— 最关键的点。
  • 对象可以在任何时候被装饰,所以可以在运行时动态地、不限量地用你喜欢的装饰者来装饰对象。

结构梳理

直接看图吧,文字描述,太臃肿,还不好理解 + +
整体结构设计

代码实现

  1. 自然是Beverage类(被装饰者)了
/**
 * 饮料的基类
 */
public abstract class Beverage {

    /**
     * 饮料的描述
     */
    String description = "饮料(基类)";

    public String getDescription() {
        return description;
    }

    /**
     * 计算总价:
     * v1:饮料本身的价格+原材料的价格
     * v2:饮料本身的价格+原材料的价格*数量
     * v3:饮料本身的价格+原材料的价格*数量+杯子的大小容量(小杯,大杯)
     */
    public abstract double cost();
}
  1. 为了简单,我就只写两个子类哈
public class Decaf extends Beverage {

    public Decaf() {
        description = "低咖啡因咖啡";
    }

    @Override
    public double cost() {
        return 1.05; //该咖啡本身的价格
    }
}
public class DarkRoast extends Beverage {

    public DarkRoast() {
        description = "深焙咖啡";
    }

    @Override
    public double cost() {
        return 0.99; //该咖啡本身的价格
    }
}
  1. 配料(装饰者)的基类
/**
 * 基础配料(装饰者)
 */
public abstract class CondimentDecorator extends Beverage {

    /**
     * 由子类去实现,返回具体的描述
     */
    public abstract String getDescription();
}
  1. 为了简单,我也只写两个哈
public class Milk extends CondimentDecorator {

    Beverage beverage;

    /**
     * 关键点,装饰者的构造器中,需要把被装饰的对象传进来
     */
    public Milk(Beverage beverage) {
        this.beverage = beverage;
    }

    /**
     * 描述,先把之前的装饰行为描述出来,再追加这次的
     */
    @Override
    public String getDescription() {
        return beverage.getDescription() + ", 牛奶";
    }

    /**
     * 价格也一样,先把之前的价格累加,再追加这次的
     */
    @Override
    public double cost() {
        return beverage.cost() + 0.10;
    }
}
public class Soy extends CondimentDecorator {

    Beverage beverage;

    public Soy(Beverage beverage) {
        this.beverage = beverage;
    }

    @Override
    public String getDescription() {
        return beverage.getDescription() + ", 豆浆";
    }

    @Override
    public double cost() {
        return  beverage.cost() + 0.15;
    }
}
  1. 接下来,就是看结果的时候了
public class StarbuzzCoffee {

    public static void main(String[] args) {

        Beverage beverage1 = new Espresso();
        System.out.println(beverage1.getDescription() + " $" + beverage1.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());
    }
}
  1. 结果如图
    关于有强迫症的同学们,不希望“摩卡”出现两次,一些要写成“摩卡*2”才舒服的话,需要自己去改写 CondimentDecorator 中 getDescription(),使其返回 ArrayList 类型,让每个配料名称独立,那么 CondimentPrettyPrint() 会更容易编写e。


    image.png
  2. 总结一下
    装饰器 = 继承(被装饰者:咖啡) + 组合(行为) + 继承(配料:牛奶)

开-闭原则

之前提到过,开放-关闭原则,这里简单说一下:类应该对扩展开放,对修改关闭

  • 面对快速变化的千奇百怪的需求(程序猿永远的痛),扩展性的重要性就不必多说了
  • 关闭修改,对于之前写好的代码, 经过了测试同学的努力,终于确认相对安全后,最好最好最好不要再次修改,复制粘贴都别,以防万一!!!如果你对这点有疑问,你应该去找你的经理谈谈心~~

Java I/O

这是一个最常见的运用装饰器模式的案例。直接上图。

Java I/O

很眼熟吧,那就证明装饰器模式在你的脑海里,占用了一些神经元和活性突触(哈哈,得瑟一下 ^6^)
从这里也引出了装饰器模式的一个不好的点:利用装饰者模式,常常造成设计中有大量的小类,数量实在太多,可能会造成使用者的困扰。我尤记得当初学Java基础时,觉得I/O好难,不就是因为这种流那种流太多太难记了么= =

再多说几句

  • 采用装饰者在实例化组件时,将增加代码的复杂度。一旦使用装饰者模式,不只需要实例化组件,还要把此组件包装进装饰者中,天晓得有几个,就像这样:
Beverage beverage2 = new DarkRoast();
beverage2 = new Mocha(beverage2);
beverage2 = new Mocha(beverage2);
beverage2 = new Whip(beverage2);
beverage2 = new Mocha(beverage2);
beverage2 = new Mocha(beverage2);
beverage2 = new Whip(beverage2);
beverage2 = new Mocha(beverage2);
beverage2 = new Mocha(beverage2);
beverage2 = new Whip(beverage2);
...
要写多少次?所以,要借助工厂(Factory)模式和生成器(Builder)模式配合使用
  • 我在学习过程中,这样的说法:
    • 并不是所有可以使用适配器模式的地方,都必须去使用,要根据成本去抉择使用与否。额,这句话就是需要大量的项目经验才能去衡量平衡了,我目前说不清楚。
    • 如果代码写成依赖于具体的组件类型,那么装饰者就会导致程序出问题。只有在针对抽象组件类型编程时,才不会因为装饰者而受到影响。这句话,我也不是很理解,感觉很玄学 + +
  • 哦,对了对了,差点忘记了,这个装饰器模式和Kotlin中的扩展函数有点相似,当然后者简洁的多,有兴趣的朋友可以去看看~~
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