读headFirst设计模式 - 装饰者模式
继承可以在复用父类代码的情况下扩展父类的功能,但同时继承增加了对象之间的耦合度,所以要慎用继承。那么有没有既能扩展父类的功能,又能使对象间解耦的方法呢?答案是肯定的,这就是我们今天要学习的装饰者模式。待会你会看到我会用装饰者模式组装一台电脑。不过现在还是先把书上的例子学习一下。
学习书上的例子
Starbuzz咖啡店的系统需要更新一下,他们原来的系统是这样的:
可以看到,顾客购买饮料时有具体的子类提供并返回饮料的价格。购买咖啡时,可以在其中加入一些调料,比如蒸奶(Steamed Milk)、豆浆(Soy)、摩卡(Mocha,也就是巧克力风味)或覆盖奶泡。Starbuzz会根据所加入的调料收取不同的费用。那么这怎么做呢?也许我们会想到这样的几种解决方法:
1.列出所有的饮料和调料的组合方式。好吧,我想没有人会这么做,这样组合情况太多,用书上的一种说法叫“类爆炸”。
2.在Beverage类中设置各种调料的boolean值以表示是否需要这种调料,如boolean milk, 然后用cost计算出加入各种调料后的价格,然后在子类的cost方法中调用父类的cost方法并加上饮料本身的价格。
分析第2中情况:听起来还不错,但一旦加入新的调料就得修改Beverage类。如果研究出了一种新型的饮料,里面的某些调料可能并不合适,这样导致了饮料拥有加入不合适的调料的方法,这样有什么后果,这样可能会出现一些不好的后果,我们在策略模式一章中就受到教训了(橡皮鸭会飞)。还有如果我想要双倍摩卡了,怎么办?
尝试解决问题
现在问题已经出现了,怎么解决呢?人们购买咖啡很自然的状态可能是这样的:先购买一杯咖啡,然后想要什么调料就购买什么调料,想要多少就购买多少。于是我们想这样是否能解决问题:先创建一杯咖啡,然后创建调料并和咖啡动态的组合在一起。通过动态地组合对象,可以写新的代码添加新功能,而无须修改现有代码。既然没有改变现有代码,那么引进bug或产生意外副作用的机会将大幅度减少。这就需要用到装饰者模式。
软件设计原则
开放-关闭原则:类应该对扩展开放,对修改关闭。
定义装饰者模式
动态地将责任附加到对象上。若要扩展功能,装饰者提供了比继承更有弹性的替代方案。
让Starbuzz的饮料符合装饰者模式
需要解释一个这个图:Beverage类是饮料的抽象类,所有的饮料都要继承自这个类,它有一个获得描述的方法(getDescription())和一个计算价格的抽象方法cost()。4个具体的咖啡类(如Espresso的)继承了Beverage类并重写了cost方法。CondimentDecorator类是一个抽象的装饰类,也继承了Beverage,Milk等是具体的装饰类,在计算价格时在饮料的价格上再加上调料的价格,在获得描述时在描述饮料的时候加上了调料的描述,所以说装饰者增加了行为到被装饰者的对象上。
前面说过要慎用继承,装饰者模式是通过动态的组合对象来添加新的功能,那么这里的CondimentDecorator类为什么继承了Beverage类呢?其实,这里使用继承并不是为了继承行为,而是为了保持类型匹配。也就是说在需要被装饰者类型的时候可以用装饰者类型替换。这样可能不太明白,我举个CondimentDecorator没有继承Beverage的例子:假如顾客点了一杯浓缩咖啡Espresso,需要加入的调料为牛奶Milk和摩卡Mocha,我们需要先创建一杯Espresso从而得到espresso对象,然后将espresso对象作为参数传入创建Milk对象,CondimentDecorator milk = new Milk(espresso); 这样就在浓缩咖啡中加入了牛奶,可是还需要加入摩卡啊,这样是不能同时加入牛奶和摩卡的,所以CondimentDecorator继承Beverage是为了保持类型匹配。
开始工作
首先需要抽象的饮料和具体的饮料
Beverage:
浓缩咖啡Espresso:
具体的饮料只具有自己的描述和价格,其他具体的饮料见下面附录A
接着添加抽象装饰者和具体装饰者,具体的调料装饰者将自己的价格和描述附加到饮料的价格和描述上。
抽象调料装饰者CondimentDecorator:
具体调料装饰者摩卡Mocha:
其他具体调料见下面附录B
其实可以看到,每个具体的调料类中都要Beverage对象的引用,既然这样可以把Beverage对象引用放到CondimentDecorator类中,大家可以自己调整一下,这里我就不做调整了。我会在后面组装电脑的例子中把被装饰类的引用放到抽象装饰类中。
测试一下DecoratorTest:
装饰者该做什么:
通过例子可以看到装饰者该做的是:装饰者该做的事就是增加行为到被包装的对象上。
jdk中的装饰者:
jdk中也有用到装饰者模式的,那就是IO流中用到了。我想每个人学习IO流的时候都比较痛苦,可能不仅是要区分字节流和字符流,而且一些装饰用的流也企图混淆我们的视线。比如说BufferedInputStream就是一个装饰流,可以用它装饰FileInputStream,所以我们最常用的应该是这样的形式:new BufferedInputStream(new FileInputStream(new File(""))); 和我们上面讲的类似,装饰流也是增加一些行为到被装饰的对象上,比如BufferedInputStream通过缓冲数组来提高性能,提供一个读取整行的readLine方法来进行扩展。下面的图能让你更加了解IO流中的装饰者:
这图上列出的是字节流,字符流也是类似的。但是装饰流使IO中的类更多了,这有时会造成我们的困扰,如果非要说的话,这也算一个“缺点”;
自己写例子
学习完书上的例子,我总是想着自己举一个例子,可是要想一个符合的例子真的挺难的,这就是“书到用时方恨少”?哈哈,不扯了,看一下我自己想的例子:我要组装一台电脑,现在只有一个机箱,需要添加其他的配件,就是这里例子了。
动手组装电脑
首先需要一个电脑的抽象类Computer,有型号type和价格price2个属性,有获得组成部分comprise()和计算总价prices()2个抽象方法:
假如现在只有一个先马的机箱作为被装饰者SAMAChassis:
现在要网机箱中加入CPU,主板,内存等配件,将这些配件作为装饰者装饰到机箱上。需要一个装饰者的抽象类DiyDecorator:
这里设计到上面提到的一个问题,我把Computer的引用放到了抽象类DiyDecorator中以增加代码的复用。同时也现实了comprise方法和prices方法,这样,子类只需要调用父类的构造方法即可。
说到这里,又想起来一个问题,我们知道不能创建抽象类的对象,那么,那么抽象类为什么有构造方法呢?其实,从这个例子就可以看出,抽象类的构造方法是用来实例化成员变量的。
具体的装饰类CPU:
其他的具体装饰类我就不写了,也不写附录了,很简单。
测试一下DecoratorTest:
小结一下
装饰者模式动态地将责任附加到对象上。若要扩展功能,装饰者提供了比继承更有弹性的替代方案。装饰者模式符合开放-关闭原则:对扩展开放,对修改关闭。
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