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[设计模式] 装饰器模式 Decorator 结构型 设计模式 (十)

计算机科学 计算机科学 5292 人阅读 | 0 人回复

引子

image.png

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现实世界的装饰器模式

大家应该都吃过手抓饼,本文装饰器模式以手抓饼为模型展开简介

"老板,来一个手抓饼,加个培根, 加个鸡蛋,多少钱?"

这句话会不会很耳熟,或者自己可能都说过呢?

我们看看这句话到底表达了哪些含义呢? 你应该可以看得到这两个基本角色 1.手抓饼 核心角色 2.配菜(鸡蛋/培根/香肠...) 装饰器角色

你既然想要吃手抓饼,自然你是奔着手抓饼去的,对吧 所以,你肯定会要一个手抓饼,至少是原味的

然后可能根据你的口味或者喜好添加更多的配菜

这个行为很自然,也很正常。

如果是在代码的世界里面,你怎么描述:

顾客 购买 手抓饼 这一行为呢?

顾客Customer 顾客有方法buy 然后有一个手抓饼HandPancake,看起来是这样子的 那么问题来了 如何表示 加了鸡蛋的手抓饼,或者加了鸡蛋和培根的手抓饼呢

一种很可能方式是把他们都当成手抓饼的不同种类,也就是使用继承或者说实现类的形式

那么我们有多少种手抓饼呢? 原味手抓饼/加鸡蛋手抓饼/加鸡蛋加培根手抓饼/加鸡蛋加烤肠手抓饼/加鸡蛋加培根加烤肠手抓饼手抓饼/.......

很显然,这就是数学中的组合,最终的个数跟我们到底有多少种配菜有关系

如果按照这种思维方式,我们将会有无数个手抓饼类

而且如果以后多了一种配菜,类的个数将会呈现爆炸式的增长 这是你想要的结果么?

在现实世界里面,你会很自然的说

"老板,来一个手抓饼, 加个培根, 加个鸡蛋,多少钱?"

那么为什么在程序世界里面,你却很可能说"老板,给我来一个加了鸡蛋加了培根的那种手抓饼" 呢?

手抓饼代码示例

手抓饼接口和具体的一家店铺提供的手抓饼

package decorator;
/**
 * Created by 程序员潇然 crazybytex on 2018/9/6.
 * Description:手抓饼接口 描述抽象的手抓饼
 */
public interface HandPancake {
    /**
     * 提供手抓饼
     */
    String offerHandPancake();
    /**计算手抓饼的价格
     * @return
     */
    Integer calcCost();
}

package decorator;
/**
 * Created by  程序员潇然 crazybytex on 2018/9/6.
 * Description: Noteless 家的手抓饼
 */
public class NotelessHandPancake implements HandPancake {
    /**
     * 提供noteless 家的手抓饼一份
     */
    @Override
    public String offerHandPancake() {
        return " noteless 家的手抓饼";
    }
    /**计算 noteless 家 一份手抓饼的价格
     * @return
     */
    @Override
    public Integer calcCost() {
        return 3;
    }
}

配菜抽象类(装饰器)

package decorator;
/**
 * Created by 程序员潇然 crazybytex on 2018/9/6.
 * Description:装饰器类实现了手抓饼接口,具有了手抓饼的类型
 */
public abstract class Decorator implements HandPancake{
    private HandPancake handPancake;
    Decorator(HandPancake handPancake){
        this.handPancake = handPancake;
    }
    /**提供手抓饼
     * @return
     */
    @Override
    public String offerHandPancake() {
        return handPancake.offerHandPancake();
    }

    /**提供手抓饼的价格
     * @return
     */
    @Override
    public Integer calcCost() {
        return handPancake.calcCost();
    }
}

具体的配菜(具体的装饰)

package decorator;
/**
 * Created by 程序员潇然 crazybytex on 2018/9/6.
 * Description:培根
 */
public class Bacon extends Decorator {
    Bacon(HandPancake handPancake){
        super(handPancake);
    }

    @Override
    public String offerHandPancake() {
        return super.offerHandPancake()+" 加培根";
    }
    @Override
    public Integer calcCost() {
        return super.calcCost()+4;
    }
}

package decorator;
/**
 * Created by 程序员潇然 crazybytex on 2018/9/6.
 * Description:鸡蛋
 */
public class Egg extends Decorator {
    Egg(HandPancake handPancake){
        super(handPancake);
    }
    @Override
    public String offerHandPancake() {
        return super.offerHandPancake()+"加鸡蛋";
    }
    @Override
    public Integer calcCost() {
        return super.calcCost()+2;
    }
}

package decorator;
/**
 * Created by 程序员潇然 crazybytex on 2018/9/6.
 * Description:烤肠
 */
public class Sausage extends Decorator {
    Sausage(HandPancake handPancake){
        super(handPancake);
    }
    @Override
    public String offerHandPancake() {
        return super.offerHandPancake()+" 加香肠";
    }
    @Override
    public Integer calcCost() {
        return super.calcCost()+3;
    }
}

package decorator;
/**
 * Created by 程序员潇然 crazybytex on 2018/9/6.
 * Description:青菜
 */
public class Vegetable extends Decorator {
    Vegetable(HandPancake handPancake){
        super(handPancake);
    }
    @Override
    public String offerHandPancake() {
        return super.offerHandPancake()+" 加青菜";
    }
    @Override
    public Integer calcCost() {
        return super.calcCost()+1;
    }

}

顾客

package decorator;
/**
 * Created by 程序员潇然 crazybytex on 2018/9/6.
 * Description:顾客具有名字,然后购买手抓饼
 */
public class Customer {
    private String name;
    Customer(String name){
        this.name = name;
    }

    public void buy(HandPancake handPancake){
  System.out.println(name+"购买了 : "+handPancake.offerHandPancake()+
                  " 一份, 花了 : "+handPancake.calcCost()+"块钱~");
  System.out.println();
    }
}

测试类

package decorator;

/**
 * Created by 程序员潇然 crazybytex on 2018/9/6.
 * Description:
 * 手抓饼3块
 * Sausage 烤肠 3块
 * Bacon 培根 4块
 * Egg 鸡蛋2块
 * Vegetable 青菜 1块
 */

public class Test {
    public static void main(String ...strings){

//有一个顾客张三,他想吃手抓饼了,来了一个原味的
        Customer customerA = new Customer("张三");
        customerA.buy(new NotelessHandPancake());

//有一个顾客李四,他想吃手抓饼了,他加了一根烤肠
        Customer customerB = new Customer("李四");
        customerB.buy(new Sausage(new NotelessHandPancake()));

//有一个顾客王五,他想吃手抓饼了,他加了一根烤肠 又加了培根
        Customer customerC = new Customer("王五");
        customerC.buy(new Bacon(new Sausage(new NotelessHandPancake())));

//有一个顾客王五的兄弟,他想吃手抓饼了,他加了培根 又加了烤肠
        Customer customerC1 = new Customer("王五的兄弟");
        customerC1.buy(new Sausage(new Bacon(new NotelessHandPancake())));

//有一个顾客赵六,他想吃手抓饼了,他加了一根烤肠 又加了2份培根
        Customer customerD = new Customer("赵六");
        customerD.buy(new Bacon(new Bacon(new Sausage(new NotelessHandPancake()))));
//有一个顾客 王二麻子,他想吃手抓饼了,特别喜欢吃青菜 来了三分青菜
        Customer customerE = new Customer("王二麻子");
        customerE.buy(new Vegetable(new Vegetable(new Vegetable(new NotelessHandPancake()))));
//有一个顾客 有钱人 王大富 来了一个全套的手抓饼
        Customer customerF = new Customer("王大富");
        customerF.buy(new Egg(new Vegetable(new Bacon(new Sausage(new NotelessHandPancake())))));
    }
}

我们有一个顾客Customer类,他拥有buy方法,可以购买手抓饼 手抓饼接口为 HandPancake 具体的手抓饼为NotelessHandPancake 然后提供了一个配菜类,这个配菜类的行为和手抓饼是一致的,在提供手抓饼的同时还能够增加一些额外的 然后还有四个具体的配菜 培根 香肠 鸡蛋 青菜

运行测试类,会算账的亲们,看看单价是否还对的上?

image.png

UML图

懒得画了,IDEA自动生成的

image.png

手抓饼装饰器模式中的根本

上面的代码还是比较清晰的,如果你没办法仔细看进去的话,我们换一种思维方式来思考手抓饼的装饰器模式

你可以这么理解:

你过去手抓饼的摊位那边,你说老板来一个手抓饼,加培根,加鸡蛋

摊主那边是这样子的:

老板负责直接做手抓饼

旁边站着漂亮的老板娘,手里拿着手抓饼的袋子,负责帮你装袋,你总不能直接用手拿饼,对吧

接下来我们说下过程:

老板马上就开始做手抓饼了,做好了之后,老板把手抓饼交给了旁边站着的老板娘

老板娘在给装袋并且交给你之前

把鸡蛋和培根放到了你的手抓饼里面

然后又放到了包装袋子里面

接着递给了你

你说到底是老板娘手里包装好的手抓饼是手抓饼 还是老板做好的热气腾腾的是手抓饼呢?

其实,老板做好的热气腾腾的手抓饼,正是我们上面提供出来的具体的手抓饼

老板娘手里拿着的手抓饼包装袋来包装手抓饼,也是手抓饼,只不过是包装了下,这个就是装饰器的概念

所以装饰器模式还有一个名字 包装器模式(Wrapper)

解决问题的根本思路是使用组合替代了继承

上面我们也进行了分析,继承会出现类的个数的爆炸式增长

组合,不仅仅动态扩展了类的功能,而且还很大程度上减少了类的个数

不过显然,如果你的装饰类过多,虽说比继承好很多,但是问题还是一样的,都会类过多

根本: 是你还有你

我们上面的类的结构中,装饰器包含一个手抓饼对象作为属性,他也实现了手抓饼接口

所以我们说,是你还有你

每次自己返回结果之前,都还会调用自己含有的对象的方法

看下调用流程, 你说它的形式跟递归调用有什么区别?

image.png

面向对象中的适配器模式详解

意图

动态的给一个对象添加额外的职责,简单说,动态的扩展职责 就增加功能来说,装饰器模式比生成子类要更加灵活 所以装饰器模式主要解决继承子类爆炸增长的问题

装饰器模式中的角色

Component 抽象构建 装饰器模式中必然有一个最基本最原始的-><br/>接口/抽象类<br/>来充当抽象构建 抽象的手抓饼 HandPancake
ConcreteComponent 具体构建 是抽象构建的一个具体实现你要装饰的就是它 具体某家店铺生产的手抓饼 NotelessHandPancake
Decorator 装饰抽象类 一般是一个抽象类<br/>实现抽象构建<br/>并且必然有一个private变量指向Component 抽象构建 配菜抽象类(装饰器) Decorator
ConcreteDecorator 具体的装饰类 必须要有具体的装饰角色<br/>否则装饰模式就毫无意义了 具体的配菜(具体的装饰) Bacon Egg Vegetable Sausage

image.png

仔细体味下<是你 还有你>

Decorator 是Component 还有Component

OOP中的一个重要设计原则

类应该对扩展开放,对修改关闭

所谓修改就是指继承,一旦继承,那么将会对部分源代码具有修改的能力,比如覆盖方法,所以你尽量不要做这件事情 扩展就是指的组合,组合不会改变任何已有代码,动态得扩展功能

装饰器模式优点

装饰类和被装饰类可以独立发展,而不会相互耦合

Component类无须知道Decorator类,Decorator类是从外部来扩展Component类的功能, 而Decorator也不用知道具体的构件 装饰模式是继承关系的一个替代方案 我们看装饰类Decorator,不管装饰多少层,他始终是一个Component,实现的还是is-a的关系,所以他是继承的一种良好替代方案 如果设计得当,装饰器类的嵌套顺序可以任意,比如 image.png 一定要注意前提,那就是你的装饰不依赖顺序

装饰器模式缺点

装饰器模式虽然从数量级上减少了类的数量,但是为了要装饰,仍旧会增加很多的小类 这些具体的装饰类的逻辑将不会非常的清晰,不够直观,容易令人迷惑 装饰器模式虽然减少了类的爆炸,但是在使用的时候,你就可能需要更多的对象来表示继承关系中的一个对象 多层的装饰是比较复杂,比如查找问题时,被层层嵌套,不容易发现问题所在

装饰器模式使用场景

当你想要给一个类增加功能

然而,却并不想修改原来类的代码时,可以考虑装饰器模式 如果你想要动态的给一个类增加功能,并且这个功能你还希望可以动态的撤销,就好像直接拿掉了一层装饰物

装饰器模式的简化变形

装饰器模式是对继承的一种强有力的补充与替代方案,装饰器模式具有良好的扩展性 再次强调,设计模式是一种思维模式,没有固定公式 如果需要的话,可以进行简化 如果省略抽象构建,装饰器直接装饰一个类的话 那么可以装饰器直接继承这个类

image.png

如果只有一个具体的装饰器类,那么可以省略掉 Decorator ConcreteDecorator 充当了ConcreteDecorator 和 Decorator的角色

image.png

设计模式是作为解决问题或者设计类层级结构时的一种思维的存在,而不是公式一样的存在!

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