设计模式学习笔记：装饰者模式

Posted 2022-03-14 滴滴哒滴哒

       在之前面对系统扩展的方式，我们往往会选用继承的方式，在参数多的时候往往会造成子类数量的爆炸。如何在运行时动态扩展呢，这个时候装饰者模式应运而生。

       一、装饰者模式的定义：

       装饰模式是在不必改变原类文件和使用继承的情况下，动态地扩展一个对象的功能。它是通过创建一个包装对象，也就是装饰来包裹真实的对象。

       二、 应用场景：

       1.需要扩展一个类的功能，或给一个类添加附加职责。
       2.需要动态的给一个对象添加功能，这些功能可以再动态的撤销。
       3.需要增加由一些基本功能的排列组合而产生的非常大量的功能，从而使继承关系变的不现实。

       4.当不能采用生成子类的方法进行扩充时。一种情况是，可能有大量独立的扩展，为支持每一种组合将产生大量的子类，使得子类数目呈爆炸性增长。另一种情况可能是因为类定义被隐藏，或类定义不能用于生成子类。

       直白点说：装饰者模式使用类似于“什么”的“什么”的“什么”，这种情况下，形容词往往是可以动态增加的。

       三、优点：

       1. Decorator模式与继承关系的目的都是要扩展对象的功能，但是Decorator可以提供比继承更多的灵活性。

       2. 通过使用不同的具体装饰类以及这些装饰类的排列组合，设计师可以创造出很多不同行为的组合。

       四、缺点：

       1. 这种比继承更加灵活机动的特性，也同时意味着更加多的复杂性。
       2. 装饰模式会导致设计中出现许多小类，如果过度使用，会使程序变得很复杂。

       3. 装饰模式是针对抽象组件（Component）类型编程。但是，如果你要针对具体组件编程时，就应该重新思考你的应用架构，以及装饰者是否合适。当然也可以改变Component接口，增加新的公开的行为，实现“半透明”的装饰者模式。在实际项目中要做出最佳选择。

       五、设计原则：

       类应该对外扩展开放，对修改关闭

       多用组合，少用继承

       

示例：

       一家咖啡店设计了一个系统，用于售卖咖啡产品，展示咖啡价格。咖啡品种有四种：HouseBlend、DarkRoast、Decaf以及Espresso，并且需要我们添加调味品，分别有：Milk，Soy，Mocha，Whip。以咖啡为主体，可以加入多种调味品。如果我们采用继承的方式去设计系统，子类会有HouseBlendWithMilkAndSoyAndMocha,DarkRoastWithWhip，可见子类会呈现排列组合式的增加，这样会给维护和后期扩展（若是价格变动）造成巨大影响。

       换一种设计方式，我们将调味料作为Beverage里面的变量，这么设计父类，具体品种继承父类。

       

       这是比较常见的一种设计方法。但是呢，如果后期添加删除调料，在扩展的时候我们还是要对这个类进行修改。有没有方法能够实现动态的增加，并且在扩展的时候不改动已有的类呢。

       

        可见所有的组件全都继承了Beverage这个超类，为什么如此做呢？我们利用继承达到“类型匹配”，而不是用继承获得“行为”。我们这里的Beverage是一个抽象类（其实也可以用接口实现，但是考虑到抽象类中可以有方法体，这样我们咖啡中就不用重写其他方法了）。这种类型匹配主要作用于调料类的相互调用和调用咖啡类，这样实现就可以实现我们动态的扩展了。

Beverage类：

public abstract class Beverage 
    String description = "Unknown Beverage";

    public String getDescription()
        return description;
    

    public abstract double cost();

CondimentDecorator类：

public abstract class CondimentDecorator extends Beverage
    @Override
    public abstract String getDescription();

咖啡类Espresso：

public class Espresso extends Beverage 
    
    public Espresso()
        description = "Espresso";
    

    //Espresso价格1.99
    @Override
    public double cost() 
        return 1.99;
    

咖啡类HouseBlend：

public class HouseBlend extends Beverage 

    public HouseBlend() 
        description = "House Blend Coffee";
    

    //HouseBlend
    @Override
    public double cost() 
        return 0.89;
    

咖啡类DarkRoast：

public class DarkRoast extends Beverage 

    public DarkRoast() 
        description = "DarkRoast";
    

    //DarkRoast价格0,99
    @Override
    public double cost() 
        return 0.99;
    

咖啡类Decaf：

public class Decaf extends Beverage 

    public Decaf() 
        description = "Decaf";
    

    //Decaf价格1.05
    @Override
    public double cost() 
        return 1.05;
    

调料类Whip：

public class Whip extends CondimentDecorator 
    
    //方便实现引用其他Beverage类,然后把其作为构造器的参数
    Beverage beverage;
    
    public Whip(Beverage beverage) 
        this.beverage = beverage;
    

    @Override
    public String getDescription() 
        return beverage.getDescription() + ",Whip";
    

    @Override
    public double cost() 
        return 0.1 + beverage.cost();
    

调料类Mocha：

public class Mocha extends CondimentDecorator 

    Beverage beverage;

    public Mocha(Beverage beverage) 
        this.beverage = beverage;
    

    @Override
    public String getDescription() 
        return beverage.getDescription() + ",Mocha";
    

    @Override
    public double cost() 
        return 0.2 + beverage.cost();
    

调料类Soy：

public class Soy extends CondimentDecorator 

    Beverage beverage;

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

    @Override
    public String getDescription() 
        return beverage.getDescription() + ",soy";
    

    @Override
    public double cost() 
        return 0.15 + beverage.cost();
    

调料类Milk：

public class Milk extends CondimentDecorator 

    Beverage beverage;

    public Milk(Beverage beverage) 
        this.beverage = beverage;
    

    @Override
    public String getDescription() 
        return beverage.getDescription() + ",Milk";
    

    @Override
    public double cost() 
        return 0.10 + beverage.cost();
    

测试类：

public class StarbuzzCoffee 

    public static void main(String[] args) 
        Beverage beverage = new Espresso();

        System.out.println(beverage.getDescription() + beverage.cost());

        Beverage beverage1 = new DarkRoast();
        beverage1 = new Mocha(beverage1);
        beverage1 = new Mocha(beverage1);
        beverage1 = new Whip(beverage1);
        System.out.println(beverage1.getDescription() +  beverage1.cost());

        Beverage beverage2 = new HouseBlend();
        beverage2 = new Soy(beverage2);
        beverage2 = new Mocha(beverage2);
        beverage2 = new Whip(beverage2);

        System.out.println(beverage2.getDescription() + beverage2.cost());
    

结果：

但是我们也可以看到，我们类的数量得到了很大的增长。如果我们不需要进行动态扩展，其实应用第二个方法就可以。