java设计模式之装饰器模式

Posted 2020-12-21 负重前行的小牛

装饰器模式的定义：

　　装饰器模式也叫作包装器模式，指在不改变原有对象的基础上，动态地给一个对象添加一些额外的职责。就增加功能来说，装饰器模式相比生成子类更为灵活，属于结构性设计模式。

装饰器模式提供了比继承更有弹性的替代方案(扩展原有对象的功能)将功能附加到对象上，因此装饰器模式的核心是扩展功能，使用装饰器模式可以透明且动态地扩展类地功能。

装饰器模式地应用场景：

• 用于扩展一个类地功能，或者给一个类添加职责。
• 动态地给一个对象添加功能，这些功能可以再动态地撤销。
• 需要为一批平行的兄弟类进行改装或加装功能。

装饰器模式的UML类图：

　

 

 

 由上图可以看到，装饰器模式主要包含以下4个角色：

• 抽象组件（Component)：可以是一个接口或者抽象类，充当被装饰类的原始对象，规定了被装饰对象的行为。
• 具体组件（ConcreteComponent）：实现/继承Component的一个具体对象，即被装饰对象。
• 抽象装饰器（Decorator）：通用的装饰concreteComponent的装饰器，其内部必然有一个属性指向Component；其实现一般是一个抽象类，主要是为了让其子类按照其构造形式传入一个Component，这是强制的通用行为。如果系统中装饰逻辑单一，则并不需要实现许多的装饰器，可以直接省略该类，而直接实现一个具体的装饰器即可。
• 具体装饰器（ConcreteDecorator）：Decorator的具体实现类，理论上，每个ConcreteDecorator都扩展了Component对象的一种功能。

装饰器模式的通用写法：

package com.liuyi.designmode.structure.decorator;

import javax.swing.*;

public class Client {
    public static void main(String[] args){
        Component c1 = new ConcreteComponent (); //首先创建需要被装饰的原始对象(即要被装饰的对象)
        Decorator decoratorA = new ConcreteDecoratorA(c1); //给对象透明的增加功能A并调用
        decoratorA .operation();
        Decorator decoratorB = new ConcreteDecoratorB(c1); //给对象透明的增加功能B并调用
        decoratorB .operation();
        Decorator decoratorBandA = new ConcreteDecoratorB(decoratorA);//装饰器也可以装饰具体的装饰对象，此时相当于给对象在增加A的功能基础上在添加功能B
        decoratorBandA.operation();
    }

    //抽象组件
    static interface  Component {
        /**
         * 示例方法
         */
        public void operation();
    }

    //具体组件
    static class ConcreteComponent implements Component {
        public void operation() {
            //相应的功能处理
            System.out.println("处理业务逻辑");
        }
    }

    static abstract class Decorator implements Component {
        /**
         * 持有组件对象
         */
        protected Component component;

        /**
         * 构造方法，传入组件对象
         * @param component 组件对象
         */
        public Decorator(Component component) {
            this.component = component;
        }

        public void operation() {
            //转发请求给组件对象，可以在转发前后执行一些附加动作
            component.operation();
        }
    }

    //具体装饰器A
    static class ConcreteDecoratorA extends Decorator {
        public ConcreteDecoratorA(Component component) {
            super(component);
        }
        private void operationFirst(){ } //在调用父类的operation方法之前需要执行的操作
        private void operationLast(){ } //在调用父类的operation方法之后需要执行的操作
        public void operation() {
            //调用父类的方法，可以在调用前后执行一些附加动作
            operationFirst(); //添加的功能
            super.operation();  //这里可以选择性的调用父类的方法，如果不调用则相当于完全改写了方法，实现了新的功能
            operationLast(); //添加的功能
        }
    }

    //具体装饰器B
    static class ConcreteDecoratorB extends Decorator {
        public ConcreteDecoratorB(Component component) {
            super(component);
        }
        private void operationFirst(){ } //在调用父类的operation方法之前需要执行的操作
        private void operationLast(){ } //在调用父类的operation方法之后需要执行的操作
        public void operation() {
            //调用父类的方法，可以在调用前后执行一些附加动作
            operationFirst(); //添加的功能
            super.operation();  //这里可以选择性的调用父类的方法，如果不调用则相当于完全改写了方法，实现了新的功能
            operationLast(); //添加的功能
        }
    }
}  

分析装饰器模式在IO流中的使用：

　　java中的IO流主要分为字符流和字节流，这里我们以常用的字符流的读（Reader）为例来分析。首先我觉得要理解装饰器模式在IO中的使用，首先我们必须要

明白怎么去区分哪些是装饰类，哪些是被装饰类。我们看上面的例子，发现具体的装饰类ConcreteDecoratorA和ConcreteDecoratorB的构造函数的参数都是顶层接

口的实例对象。我们先通过JDK API文档查看Reader接口有哪些实现类，然后我们根据这个规则去判断哪些实现类是装饰类，哪些实现类是被装饰类。

 

 我们先来查看BufferedReader的构造方法，发现传入的参数是顶层抽象的实例对象，所以可以判定BufferedReader是一个装饰类，并且它不是抽象的，所以这里直接忽略

了抽象装饰器，直接实现了具体的装饰器。当然Reader也有抽象的装饰器，比如FilterReader，感兴趣的同学可以自己去看API，但是它的具体的装饰器实现很少用，当然

如果需要自定义Reader装饰器，可以去继承这个抽象装饰器实现。

我们再来看InputStreamReader的构造方法，发现传入的参数不是顶层抽象的实例对象，所以可以判断InputStreamReader是一个被装饰的类。

 这里只列举这两个常用的被装饰类和装饰的类，目的只是为了让大家理解装饰器模式在IO流中是怎么运用的，来看看具体的使用，我们读取项目路径下的

名字为xiaoniu.txt文件里面的内容，然后打印出来，先来看不使用装饰类即用InputStreamReader的情况下怎么使用：

package com.liuyi.designmode.structure.decorator;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileReader;
import java.io.InputStreamReader;

/**
 * @ClassName IoTest
 * @description：
 * @author：liuyi
 * @Date：2020/11/14 23:01
 */
public class IOTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //读取当前项目下的xiaoniu.txt
        FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream("xiaoniu.txt");
        InputStreamReader inputStreamReader = new InputStreamReader(fileInputStream);
        //设置一次读取1024个字节
        char[] chars = new char[1024];
        int index;
        while ((index=inputStreamReader.read(chars))!=-1){
            System.out.println(String.valueOf(chars));
        }
        fileInputStream.close();
        inputStreamReader.close();
    }
}

先不着急使用装饰类，我们发现使用的时候还要传入一个InputStream的实例对象，通过查看JDK文档，我们发现InputStreamReader还有一个子类FileReader，

看看FileReader怎么使用：

package com.liuyi.designmode.structure.decorator;

import java.io.FileReader;

/**
 * @ClassName IoTest
 * @description：
 * @author：liuyi
 * @Date：2020/11/14 23:01
 */
public class IOTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //读取当前项目下的xiaoniu.txt
        FileReader fileReader = new FileReader("xiaoniu.txt");
        //设置一次读取1024个字节
        char[] chars = new char[1024];
        int index;
        while ((index=fileReader.read(chars))!=-1){
            System.out.println(String.valueOf(chars));
        }
        fileReader.close();
    }
}

FileReader也起到增强的作用，只不过是通过子类的方式实现的，只是这种方式不符合开闭原则，如果需要添加功能必须要修改子类，还要在接口添加抽象方法。

我们通常会读取文件里面的内容的时候，需要一行一行的读取，如果只用被装饰类的方法是很难实现的，这个时候我们的装饰器BufferedReader就闪亮登场了。

package com.liuyi.designmode.structure.decorator;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.FileReader;

/**
 * @ClassName IoTest
 * @description：
 * @author：liuyi
 * @Date：2020/11/14 23:01
 */
public class IOTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //读取当前项目下的xiaoniu.txt
        FileReader fileReader = new FileReader("xiaoniu.txt");
        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(fileReader);
        //设置一次读取1024个字节
        String readLine = bufferedReader.readLine();
        System.out.println(readLine);
    }
}

装饰器模式与代理模式的区别：

　　从代理模式UML类图和通用代码实现来看，代理模式与装饰器模式几乎一模一样。从代码实现来看，代理模式确实与装饰器模式也是一样的，但是这两种设计模式

所面向的功能扩展面是不一样的。

　　装饰器模式强调自身的功能扩展，着重类功能的变化，比如添加方法。而代理模式强调对代理过程的控制，主要是对已有的方法进行功能增强，比如spring中通过

AOP实现客户端请求日志的记录。

装饰器模式的优点：

• 装饰器是继承的有力补充，比继承灵活，在不改变原对象的情况下，动态地给一个对象扩展功能，即插即用。
• 通过使用不同装饰类及这些装饰类的排列组合，可以实现不同效果。
• 装饰器模式完全遵守开闭原则。

装饰器模式的缺点：

• 会出现更多的代码、更多的类，增加程序的复杂性。
• 动态装饰在多层装饰时会更复杂。