Java设计模式之 [7] 结构型模式 - 装饰者模式

简介

1.装饰者模式:动态的将新功能附加到对象上,在对象功能扩展方面,它比继承更有弹性,装饰者模式也体现了开闭原则(OCP)
2.这里提到的动态的将新功能附加到对象和OCP原则,在后面的应用实例上会以代码的形式体现

装饰者模式的原理

原理

需求案例星巴克咖啡订单项目(咖啡馆)

1.咖啡种类/单品咖啡:Espresso(意大利浓咖啡).ShortBlack,LongBlack(美式咖啡),Decaf(无因咖啡)
2.调料:Milk,Soy(豆浆),Chocolate
3.要求在拓展新的咖啡种类时.具有良好的拓展性.改动方便,维护方便
4.使用OO的来计算不同种类的咖啡的费用:客户可以点单品咖啡,也可以点单品咖啡+调料组合

解决星巴克订单项目的问题分析(解决方案1)

1.普通方法使用单品咖啡和调料组合的排列组合很多,那么类也很多
2.Drink 是一个抽象类表示饮料
3.des 就是对咖啡的描述 ,比如咖啡的名字
4.cost()方法就是计算费用 Drink类中会做成一个抽象方法
5.Decaf 就是单品咖啡,继承 Drink 并且实现 cost
6.Espresso && Milk 就是单品咖啡+饮料,这个组合很多
7.问题:这样设计,会有很多类,当我们增加单品咖啡或者新的调料类的数量就会倍增就是会出现类爆炸

解决方案2

前面分析到方案1因为 咖啡单品+调料组合会造成类的倍增,因此可以做改进,将调料内置到 Drink类,这样就不会造成类数量过多从而提高项目的维护性

说明

milk.soy,chocolate可以设计为 boolean 表示是否添加相应的调料

方案2问题分析

1.方案2可以控制类的数量,不至于造成类爆炸
2.但是在增加或者删除调料的时候,维护性很差,维护数量很大
3.考虑到用户可以添加多份, 调料的时候,可以将hasMilk 返回一个对应的 int
4.可以考虑 ==>> 装饰者模式

类图分析和代码演示

类图分析

代码演示

public abstract class Drink {
    public String des; // 描述
    private float price = 0.0F;

    /**
     * @return the des
     */
    public String getDes() {
        return des;
    }

    /**
     * @param des the des to set
     */
    public void setDes(String des) {
        this.des = des;
    }

    /**
     * @return the price
     */
    public float getPrice() {
        return price;
    }

    /**
     * @param price the price to set
     */
    public void setPrice(float price) {
        this.price = price;
    }

    //计算费用的抽象方法
    //子类来实现
    public abstract float cost();
}

public class Coffee extends Drink {

    @Override
    public float cost() { 
        return super.getPrice();
    }

}

public class Espresso extends Coffee{
    public Espresso() {
        setDes(" 意大利咖啡 ");
        setPrice(50.0F);
    }
}

public class LongBlack extends Coffee {
    public LongBlack() {
        setDes(" 美式咖啡 ");
        setPrice(60.0F);
    }
}

public class ShortBlack extends Coffee{
    public ShortBlack() {
        setDes(" ShortBlack ");
        setPrice(40.0F);
    }
}

public class Decorator extends Drink {

    private Drink obj;

    // 组合
    public Decorator(Drink obj) {
        this.obj = obj;
    }

    @Override
    public float cost() {
        // getPrice 拿到自己的价格
        return super.getPrice() + obj.cost();
    }

    @Override
    public String getDes() {
        // 被装饰者描述信息
        return super.des + " " + super.getPrice() + " && " + obj.getDes();
    }
}

//具体的 Decorator  这里就是调味品
public class Chocolate extends Decorator {

    public Chocolate(Drink obj) {
        super(obj);
        setDes(" 巧克力 ");
        setPrice(3.0F);
    }

}

public class Milk extends Decorator {

    public Milk(Drink obj) {
        super(obj);
        setDes(" 牛奶 ");
        setPrice(13.0F);
    }

}

public class Soy extends Decorator {

    public Soy(Drink obj) {
        super(obj);
        setDes(" 豆浆 ");
        setPrice(2.0F);
    }

}

测试

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 装饰者模式下订单:2份巧克力+1份牛奶的LongBlack
        // 1.点一份 Long Black
        Drink order = new LongBlack();
        System.out.println("费用:" + order.cost());
        System.out.println("描述:" + order.des);
        // 2,加一份牛奶
        order = new Milk(order);
        System.out.println("加入一份牛奶  费用:" + order.cost());
        System.out.println("加入一份牛奶  描述:" + order.getDes());
        // 3,再加一份巧克力
        order = new Chocolate(order);
        System.out.println("加入一份巧克力  费用:" + order.cost());
        System.out.println("加入一份巧克力 描述:" + order.getDes());
        // 4,再加一份巧克力
        order = new Chocolate(order);
        System.out.println("加入一份巧克力  费用:" + order.cost());
        System.out.println("加入一份巧克力 描述:" + order.getDes());

    }
}

打印结果

费用:60.0
描述: 美式咖啡 
加入一份牛奶  费用:73.0
加入一份牛奶  描述: 牛奶  13.0 &&  美式咖啡 
加入一份巧克力  费用:76.0
加入一份巧克力 描述: 巧克力  3.0 &&  牛奶  13.0 &&  美式咖啡 
加入一份巧克力  费用:79.0
加入一份巧克力 描述: 巧克力  3.0 &&  巧克力  3.0 &&  牛奶  13.0 &&  美式咖啡

装饰者模式再JDK源码的分析

Java的IO结构 FilterInputStream就是一个装饰者

说明

InputStream 是抽象类, 类似我们前面讲的 Drink
FileInputStream 是 InputStream 子类，类似我们前面的 DeCaf, LongBlack
FilterInputStream 是 InputStream 子类：类似我们前面的 Decorator 修饰者
DataInputStream 是 FilterInputStream 子类，具体的修饰者，类似前面的 Milk, Soy 等
FilterInputStream 类有 protected volatile InputStream in; 即含被装饰者
分析得出在jdk 的io体系中，就是使用装饰者模式

public abstract class InputStream implements Closeable {}

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

public class DataInputStream extends FilterInputStream implements DataInput {

    /**
     * Creates a DataInputStream that uses the specified
     * underlying InputStream.
     *
     * @param  in   the specified input stream
     */
    public DataInputStream(InputStream in) {
        super(in);
    }
}