设计模式 之 装饰者模式

Posted 2020-06-13

装饰者模式，顾名思义，就是在一些固定不变的事物的基础之上，动态的添加一些其他的东西作为装饰，从代码的角度上说，装饰者模式就是在不修改任何底层代码的情况下，动态的给对象赋予新的职责，防止“类爆炸”。

设想这样一个例子：这是一个咖啡厅的结算系统，咖啡厅中有各种饮料，顾客点好自己要购买的饮料之后，服务员负责进行计算、结账。当然，顾客不一定要点现成的饮料，他们可以在原来饮料的基础上指定添加其他的佐料，比如双倍奶的浓缩咖啡、加豆浆的深培咖啡等。这要怎么办呢？

方法一：

最初始也最简单的想法是：对顾客的每一个选择，如果不重复，则新建一个类，让它继承饮料（Beverage）类。在原有饮料种类的基础上，顾客每点一种新的样式，就再多生成一个类，在类中标明该饮料所需的原料和价格。但是，这样一来就会发生“类爆炸”的现象：很多很多的饮料类聚集在项目中，不仅拖慢了项目的运行速度，而且维护起来极度困难。

方法二：

第二种方法是：在饮料父类中加入一些判定是否加入某种原料的方法，如是否加豆浆、是否加奶的方法，这样一来，就不会再发生“类爆炸”的现象，相反的，我们仅仅需要几个类就可以完成。当顾客点了一杯饮料之后，售货员将顾客所点的原料的“需要”属性设置为true，最后根据每种原料的“需要”属性是否为true计算总价。但是，这样做也不能达到预期的效果。试想，如果要新加入一种原料，那么我们除了要增加一个原料的类之外，还要在饮料类中加入一个设置该原料“需要”属性的方法，这样违反了代码的可维护性；另一方面，如果顾客点了“双倍奶”这个选项，那么我们怎样标记这“双份”？也就是说，用第二种方法，虽然解决了“类爆炸”问题，但代码还是不够灵活。

方法三：

方法三就是使用装饰者模式来解决这个问题。装饰者模式是动态的将责任附加到对象上。装饰者可以在被装饰者的行为之前/之后，加上自己的行为，以达到特定的目的。简单的来说，装饰者模式就是在最开始的对象上面，一层一层的包裹上装饰物，当需要获取装饰物的某个总属性时，则递归的获取每个装饰物的这个属性，直到递归到最开始的对象。这样，不仅解决了“类爆炸”的问题，还提高了代码的灵活性：既不需要再修改底层的代码，也可以添加像“双倍奶”这种有数量要求的装饰物——只需要包裹上两层“奶”这个装饰物即可。

下面贴出“咖啡厅”问题的代码。要完成这个程序，我们需要两种类：一种是“底层”的饮料，如浓缩咖啡、烘焙咖啡等，作为饮料的“底料”；另一种类是装饰物类，比如奶、豆浆等，作为“调料”。在使用装饰者模式时调和饮料时，只能有一种“底料”，可以有多种“调料”一层一层的包裹在“底料”外围。因此，我们需要一个饮料的总父类Beverage、各个“底料”的类（下面的代码中以浓缩咖啡Espresso为例）和各个“调料”类（下面的代码中以奶Milk为例）。

饮料的总父类Beverage类的代码如下：

1 public abstract class Beverage {
2     protected String description;
3 
4     public String getDescription() {
5         return this.description;
6     }
7 
8     public abstract double getCost();
9 }

“底料”浓缩咖啡Espresso类的代码如下：

 1 public class Espresso extends Beverage {
 2 
 3     public Espresso() {
 4         super.description = "Espresso";
 5     }
 6 
 7     public double getCost() {
 8         return 0.89;
 9     }
10 }

“调料”奶Milk类的代码如下：

 1 public class Milk extends Beverage {
 2     private Beverage beverage;
 3 
 4     public Milk(Beverage beverage) {
 5         this.beverage = beverage;
 6     }
 7 
 8     public String getDescription() {
 9         return beverage.getDescription() + ",Milk";
10     }
11 
12     public double getCost() {
13         return 0.20 + beverage.getCost();
14     }
15 }

测试类MainClass类的代码如下：

 1 public class MainClass {
 2     public static void main(String[] args) {
 3         Beverage beverage1 = new DarkRoast();
 4         System.out.println(getBeverageInfo(beverage1));
 5 
 6         Beverage beverage2 = new Espresso();
 7         beverage2 = new Milk(beverage2);
 8         beverage2 = new Milk(beverage2);
 9         beverage2 = new Mocka(beverage2);
10         System.out.println(getBeverageInfo(beverage2));
11 
12         Beverage beverage3 = new HouseBlend();
13         beverage3 = new Soy(beverage3);
14         beverage3 = new Whip(beverage3);
15         beverage3 = new Mocka(beverage3);
16         beverage3 = new Mocka(beverage3);
17         beverage3 = new Mocka(beverage3);
18         System.out.println(getBeverageInfo(beverage3));
19     }
20 
21     private static String getBeverageInfo(Beverage beverage) {
22         return beverage.getDescription() + " 共花费$" + beverage.getCost();
23     }
24 }

运行MainClass的结果如下图：