吃透设计模式第六篇-装饰者模式

设计模式的重要性对于程序员来说,相当于盾牌对于美国队长,暴风战斧相对于雷神,内裤对于绿巨人(绿巨人最强武器,手动狗头)来说,是必不可少的。

在此,特别总结下23钟设计模式:

创建型模式：单例模式、抽象工厂模式、原型模式、建造者模式、工厂模式。
结构型模式：适配器模式、桥接模式、装饰模式、组合模式、外观模式、享元模式、代理模式。
行为型模式：模版方法模式、命令模式、访问者模式、迭代器模式、观察者模式、中介者模式、备忘录模式、解释器模式（Interpreter 模式）、状态模式、策略模式、职责链模式(责任链模式)。

本人将会以专栏形式详细介绍下每种设计模式,文章代码使用java语言,希望能够帮助读者打造一柄编码前行路上的神兵利器。

本文主要针对设计模式的第六种,装饰者模式进行详细介绍

1.首先看一个需求订购奶茶

奶茶的种类:焦糖奶茶,鲜芋奶茶,港式奶茶等
配料:红豆,珍珠,椰果等
要求在增加新的奶茶种类和新的配料时候有良好的拓展性
计算不同奶茶的费用:可以单点,也可以添加多种配料

2.对于需求的初步分析,给出方案一

3. 方案一分析

MilkTea是一个抽象类,表示奶茶
description为描述
cost()计算价格,是MilkTea的一个抽象方法
GangshiMikeTea(港式),JiaotangMikeTea(焦糖),XianyuMikeTea(鲜芋)为单品奶茶
JiaotangMikeTea&&Zhenzhu,GangshiMikeTea&&RedBean为单品加配料,这个组合有很多种

问题:这样设计,会有很多类,当我们增加一个单品咖啡,或者一个新的调料,类的数量就会倍增，就会出现类爆炸

4.方案二解决奶茶问题(方案一的改进)

前面分析到方案一因为奶茶单品+配料组合会造成类的倍增，因此可以做改进，将配料内置到 MilkTea 类，这样就不会造成类数量过多。从而提高项目的维护性(如图)

说明: redBean,coconut,zhenzhu可以设计为 Boolean,表示是否要添加相应的配料

5. 方案二的分析

方案二可以控制类的数量，不至于造成很多的类
在增加配料时候,涉及到的改动,代码维护量很大
用户需要多份配料可以更改hasXXX方法放回int表示份数
违反了开闭原则
考虑使用装饰者模式

6. 装饰者模式基本介绍

装饰者模式：动态的将新功能附加到对象上。在对象功能扩展方面，它比继承更有弹性，装饰者模式也体现了开闭原则(ocp)
这里提到的动态的将新功能附加到对象和 ocp 原则，读者可以从后续的代码演示中理解

7. 装饰者模式原理

装饰者模式就像打包一个快递主体：比如：陶瓷、衣服 (Component) // 被装饰者包装：比如：报纸填充、塑料泡沫、纸板、木板(Decorator)
Component 主体：比如类似前面的 MilkTea
ConcreteComponent 和 Decorator,ConcreteComponent：具体的主体,比如前面的各个单品奶茶
Decorator: 装饰者，比如各配料

在如图的 Component 与 ConcreteComponent 之间，如果 ConcreteComponent 类很多,还可以设计一个缓冲层，将共有的部分提取出来，抽象层一个类。

8. 装饰者模式解决奶茶订单

装饰者模式下的订单：2 份珍珠+一份红豆的港式奶茶

说明:
RedBeans包含了GangshiMilkTea
中层的Zhenzhu包含了(GangshiMilkTea+RedBeans)
最外层的Zhenzhu包含了(GangshiMilkTea+RedBeans+Zhenzhu)

9.装饰者模式奶茶订单项目应用实例

/*** 奶茶*/
public abstract class MilkTea {public String des; // 描述private float price = 0.0f;public String getDes() {return des;}public void setDes(String des) {this.des = des;}public float getPrice() {return price;}public void setPrice(float price) {this.price = price;}//计算费用的抽象方法public abstract float cost();
}

/*** Coco奶茶*/
public class Coco extends MilkTea {@Overridepublic float cost() {return super.getPrice();}
}

/*** 港式奶茶*/
public class GangshiMilkTea extends Coco{public GangshiMilkTea() {setDes("港式奶茶...........");setPrice(10.0f);}
}

/*** 焦糖奶茶*/
public class JiaotangMilkTea extends Coco{public JiaotangMilkTea() {setDes("焦糖奶茶...........");setPrice(12.0f);}
}

/*** 鲜芋奶茶*/
public class XianyuMilkTea extends Coco{public XianyuMilkTea() {setDes("鲜芋奶茶...........");setPrice(13.0f);}
}

/*** 装饰器*/
public class Decorator extends MilkTea {private MilkTea milkTea;public Decorator(MilkTea milkTea) {this.milkTea = milkTea;}@Overridepublic float cost() {return super.getPrice()+milkTea.cost();}
}

/*** 配料红豆*/
public class RedBeans extends Decorator{public RedBeans(MilkTea milkTea) {super(milkTea);setDes("加红豆");setPrice(2.0f);}
}

/*** 配料椰果*/
public class Coconut extends Decorator{public Coconut(MilkTea milkTea) {super(milkTea);setDes("加椰果");setPrice(3.0f);}
}

/*** 配料珍珠*/
public class Zhenzhu extends Decorator{public Zhenzhu(MilkTea milkTea) {super(milkTea);setDes("加珍珠");setPrice(4.0f);}
}

/*** 下单*/
public class OrderClient {public static void main(String[] args) {//1.点一杯港式奶茶MilkTea milkTea = new GangshiMilkTea();System.out.println("港式奶茶的费用: "+milkTea.cost());System.out.println("港式奶茶的描述: "+milkTea.getDes());//加红豆milkTea = new RedBeans(milkTea);System.out.println("港式奶茶加红豆的费用: "+milkTea.cost());System.out.println("港式奶茶加红豆的描述: "+milkTea.getDes());//加椰果milkTea = new Coconut(milkTea);System.out.println("港式奶茶加红豆再加椰果的费用: "+milkTea.cost());System.out.println("港式奶茶加红豆再加椰果的描述: "+milkTea.getDes());//加珍珠milkTea = new Zhenzhu(milkTea);System.out.println("港式奶茶加红豆再加椰果再加珍珠的费用: "+milkTea.cost());System.out.println("港式奶茶加红豆再加椰果再加珍珠的描述: "+milkTea.getDes());//加珍珠milkTea = new Zhenzhu(milkTea);System.out.println("港式奶茶加红豆再加椰果再加2份珍珠的费用: "+milkTea.cost());System.out.println("港式奶茶加红豆再加椰果再加2份珍珠的描述: "+milkTea.getDes());}
}

最终的结果:

10. 装饰者模式在 JDK 应用的源码分析

Java 的 IO 结构，FilterInputStream 就是一个装饰者

上图引用自JAVA IO流结构图概览

InputStream 是抽象类, 类似我们前面讲的 MilkTea
FileInputStream 是 InputStream 子类，类似我们前面的 GangshiMilkTea, JiaotangMilkTea
FilterInputStream 是 InputStream 子类：类似我们前面的 Decorator 修饰者
DataInputStream 是 FilterInputStream 子类，具体的修饰者，类似前面的 RedBeans, Zhenzhu等
FilterInputStream 类有 protected volatile InputStream in; 即含被装饰者
分析得出在 jdk 的 io 体系中，就是使用装饰者模式