DesignPattern - 装饰器模式结构型

Posted 2021-09-09 GitLqr

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一、装饰器模式介绍

装饰器模式（Decorator Pattern）也叫包装设计模式，属于结构型模式，它是作为现在的类的一个包装，允许向一个现有的对象添加新的功能，同时又不改变其结构。

给对象增加功能，一般两种方式 继承 和 关联组合 。装饰器模式使用的是关联组合，将一个类的对象嵌入另一个对象中，由另一个对象来决定是否调用对象的行为来增强功能，比使用继承更加灵活。

• 核心组成

  • 抽象组件（Component）：定义组件的方法
  • 具体组件（ConcreteComponent）：Component 的具体实现，是要装饰的具体对象，即被装饰者
  • 抽象装饰器（Decorator）：定义具体装饰者的行为规范，和 Component 角色有相同的接口，持有组件(Component) 对象的实例引用
  • 具体装饰器（ConcreteDecorator）：负责给 Component 对象装饰具体的附加功能

  注意：装饰者和被装饰者有相同的超类(Component)

• 应用场景

  • 以动态、透明的方式给单个对象添加职责，但又能不改变其结构
  • JDK 源码里应用的最多的就是 IO 流，大量使用装饰设计模式（InputStream、BufferedInputStream…）

• 优点

  • 装饰器模式与继承关系的目的都是扩展对象的功能，但装饰器模式可以提供比继承更多的灵活性
  • 使用不同的具体装饰器以及这些装饰类的排列组合，可以创造出很多不同行为的组合，原有代码无须改变，符合”开闭原则“

• 缺点

  • 装饰器模式增加了许多子类，如果过度使用会使程序变得很复杂（多层包装）
  • 增加系统的复杂度，加大学习与理解的难度

二、装饰器模式代码实现

创建抽象组件类：

/**
 * 抽象组件：枪
 *
 * @author GitLqr
 */
public abstract class Gun {
	String name;

	public Gun(String name) {
		super();
		this.name = name;
	}

	/**
	 * 攻击力
	 */
	public abstract float attack();

	/**
	 * 后坐力
	 */
	public abstract float recoil();

	@Override
	public String toString() {
		return name + "的攻击力为： " + attack() + " , 后坐力为：" + recoil();
	}
}

创建具体组件类：

/**
 * 具体组件：UMP9
 *
 * @author GitLqr
 */
public class Ump9Gun extends Gun {

	public Ump9Gun() {
		super("UMP9");
	}

	@Override
	public float attack() {
		return 100;
	}

	@Override
	public float recoil() {
		return 20;
	}
}

创建抽象装饰器类：

/**
 * 抽象装饰器：配件
 *
 * @author GitLqr
 */
public abstract class Part extends Gun {

	// 持有组件引用(注意：这个组件可能是已经被装饰过的)
	Gun gun;

	public Part(String name, Gun gun) {
		super(name);
		this.gun = gun;
	}

	@Override
	public String toString() {
		return "装配【" + name + "】，攻击力为： " + attack() + " , 后坐力为：" + recoil();
	}
}

创建具体装饰器类：

/**
 * 具体装饰器：消声器
 *
 * @author GitLqr
 */
public class MufflerPart extends Part {

	public MufflerPart(Gun gun) {
		super("消声器", gun);
	}

	@Override
	public float attack() {
		return gun.attack() - 5;
	}

	@Override
	public float recoil() {
		return gun.recoil() + 5;
	}
}
/**
 * 具体装饰器：火焰子弹
 *
 * @author GitLqr
 */
public class FireBulletPart extends Part {

	public FireBulletPart(Gun gun) {
		super("火焰子弹", gun);
	}

	@Override
	public float attack() {
		return gun.attack() + 30;
	}

	@Override
	public float recoil() {
		return gun.recoil() + 5;
	}
}

使用：

public static void main(String[] args) {
    Gun gun = new Ump9Gun();
    System.out.println(gun); // UMP9的攻击力为： 100.0 , 后坐力为：20.0

    gun = new MufflerPart(gun);
    System.out.println(gun); // 装配【消声器】，攻击力为： 95.0 , 后坐力为：25.0

    gun = new FireBulletPart(gun);
    System.out.println(gun); // 装配【火焰子弹】，攻击力为： 125.0 , 后坐力为：30.0

    // Gun gun = new FireBulletPart(new MufflerPart(new Ump9Gun()));
}

三、装饰器模式在 JDK 源码 IO 流中的应用

• 抽象组件：InputStream
• 具体组件：FileInputStream、ByteArrayInputStream
• 抽象装饰器：FilterInputStream
• 具体装饰器：BufferedInputStream、DataInputStream

抽象组件 InputStream 定义了 read() 方法：

public abstract class InputStream implements Closeable {
    ...
    public abstract int read() throws IOException;
}

具体组件 FileInputStream 实现了 read() 方法：

public class FileInputStream extends InputStream {
    ...
    public int read() throws IOException {
        return read0();
    }

    private native int read0() throws IOException;
}

抽象装饰器 FilterInputStream 继承自抽象组件 InputStream，持有组件对象实例引用：

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

具体装饰器 BufferedInputStream 对 read() 进行增强，增加缓存功能：

public class BufferedInputStream extends FilterInputStream {
    protected volatile byte buf[];
    ...
    public synchronized int read() throws IOException {
        if (pos >= count) {
            fill();
            if (pos >= count)
                return -1;
        }
        return getBufIfOpen()[pos++] & 0xff;
    }
    ...
}

使用：

// 添加了Buffer缓冲功能
InputStream inputStream = new BufferedInputStream(new FileInputStream(""));

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