装饰者模式

2024-02-05 15:46:16

星巴克咖啡订单项目

咖啡种类/单品咖啡：Espresso(意大利浓咖啡)、 ShortBlack、 LongBlack(美式咖啡)、 Decaf(无因咖啡)
调料： Milk、 Soy(豆浆)、 Chocolate
要求在扩展新的咖啡种类时，具有良好的扩展性、改动方便、维护方便
使用OO的来计算不同种类咖啡的费用：客户可以点单品咖啡，也可以单品咖啡 + 调料组合

方案1：解决星巴克咖啡订单问题分析

Drink 是一个抽象父类，表示饮料
description 字段就是对咖啡的描述，比如咖啡的名字
cost() 方法就是计算费用，在 Drink 类中做成一个抽象方法
Decaf 就是某个单点咖啡的实现类，继承 Drink，并实现 cost() 方法
Espress && Milk 就是单品咖啡 + 调料的组合实现类，这类的组合有很多种
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

方案2

前面的方案中,由于每次个组合都使用继承的方式,类的数量将非常多,所有可以采用聚合的方式

类图:

说明:

每个单点咖啡中,都默认聚合每个种类的调料, 然后再计算价格中,分别判断有无某个调料,每个调料的数量等

方案 2 优缺点分析

方案 2 可以控制类的数量，不至于造成很多的类
在增加或者删除调味品种类时，代码的维护量很大
考虑到用户可以添加多份调料时，可以将 hasMilk() 返回一个对应 int 整形值
考虑使用装饰者模式

1. 装饰者模式介绍

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，在后面的应用实例上会以代码的形式体现

装饰者模式(Decorator)原理

装饰者模式就像打包一个快递
- 主体：比如陶瓷、衣服，即 Component，被装饰者
- 包装：比如报纸填充、塑料泡沫、纸板、木板，即 Decorator，装饰者
Component 主体类：比如类似前面的 Drink, 相当于一份咖啡的抽象
ConcreteComponent：具体的主体，比如前面的各个单点咖啡,装饰者模式的主体,被装饰者
Decorator：装饰者，比如各调料，装饰者里面聚合了一个 Component 的具体实现类,
在如图的Component与ConcreteComponent之间，如果实现类 ConcreteComponent 有很多，还可以设计一个缓冲层，将共有的部分提取出来，抽象出一个缓冲层

对于上述中案例中,对于一个主体,和多种并且多个的附属类,就可以使用装饰者模式去设计

类图:

Drink一份咖啡的抽象类, 即装饰者模式中的 Component 主体类
由于单品咖啡种类较多，设计 Coffee 抽象类作为缓冲层，可以将咖啡的公共字段放在这个位置
不同的单点咖啡, ShortBlack, Decaf 等, 继承Drink类,属于一份饮料,此时也可以单卖了,不使用装饰者装饰
Decorator装饰者抽象类,也继承于Drink类, 可以set进一份饮料,
各个装饰者的具体实现,此案例中, 有牛奶装饰者, 豆浆装饰者等,可以对set入的饮料进行装饰(此时这个饮料,除了可能是第一次装饰时的单点咖啡外,也有可能是另一个被装饰的类,因为不管是单点咖啡,还是装饰者,都是继承Drink)

那么使用上述的类设计,描述2 份巧克力 + 一份牛奶的 LongBlack 的情况就可以这样:

先new 一个 LongBlack单点咖啡
再用Milk装饰者第一次装饰咖啡,组成一份饮料
再使用Chocolate 装饰者,装饰上面的Milk&LongBlack
再使用Chocolat 装饰

代码实现:

Component 主体类，其中定了义一个抽象方法 cost()，用于计算订单费用

public abstract class Drink {

	public String des; // 描述
	private float price = 0.0f; // 价格
	
	// 计算费用的抽象方法，由子类来实现
	public abstract float cost();

	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;
	}

}

被装饰者的抽象父类，

//被装饰者
public abstract class Coffee extends Drink {
	@Override
	public float cost() {
		return super.getPrice();
	}
}

Espresso、LongBlack、ShortBlack、DeCaf：被装饰者的具体实现类 ,主体

public class Espresso extends Coffee {
	public Espresso() {
		setDes(" 意大利咖啡 ");
		setPrice(6.0f);
	}
}

public class LongBlack extends Coffee {
	public LongBlack() {
		setDes(" longblack ");
		setPrice(5.0f);
	}
}

public class ShortBlack extends Coffee {
	public ShortBlack() {
		setDes(" shortblack ");
		setPrice(4.0f);
	}
}

public class DeCaf extends Coffee {
	public DeCaf() {
		setDes(" 无因咖啡 ");
		setPrice(1.0f);
	}
}

装饰者的抽象父类，该类实现了 Drink 接口，同时 Decorator 中聚合了一个 Drink 的具体实现类的对象，cost() 方法用于计算【装饰者（调味品） + 被装饰者（咖啡）】的费用

// 装饰者
public class Decorator extends Drink {
    
	private Drink obj; // 聚合一个单品咖啡（被装饰者）

	public Decorator(Drink obj) {
		this.obj = obj;
	}

	@Override
	public float cost() {
		// super.getPrice：调味品（装饰者）的价格
		// obj.cost()：单品咖啡（被装饰者）的价格
		return super.getPrice() + obj.cost();
	}

	@Override
	public String getDes() {
		// des：调味品（装饰者）的描述信息
		// getPrice()：调味品（装饰者）的价格
		// obj.getDes()：单品咖啡（被装饰者）的信息
		return des + " " + getPrice() + " && " + obj.getDes();
	}

}

Chocolate、Milk、Soy：装饰者的具体实现类

//具体的Decorator， 这里就是调味品
public class Chocolate extends Decorator {
	public Chocolate(Drink obj) {
		super(obj);
		setDes(" 巧克力 ");
		setPrice(3.0f); // 调味品 的价格
	}
}

public class Milk extends Decorator {
	public Milk(Drink obj) {
		super(obj);
		setDes(" 牛奶 ");
		setPrice(2.0f);
	}
}

public class Soy extends Decorator {
	public Soy(Drink obj) {
		super(obj);
		setDes(" 豆浆  ");
		setPrice(1.5f);
	}
}

客户端，发出咖啡订单请求

public class CoffeeBar {

	public static void main(String[] args) {
		// 装饰者模式下的订单：2份巧克力+一份牛奶+LongBlack

		// 1. 点一份 LongBlack
		Drink order = new LongBlack();
		System.out.println("LongBlack的费用=" + order.cost());
		System.out.println("LongBlack的描述=" + order.getDes());

		// 2. order 加入一份牛奶
		order = new Milk(order);
		System.out.println("order 加入一份牛奶 费用 =" + order.cost());
		System.out.println("order 加入一份牛奶 描述 = " + order.getDes());

		// 3. order 加入一份巧克力
		order = new Chocolate(order);
		System.out.println("order 加入一份牛奶 加入一份巧克力  费用 =" + order.cost());
		System.out.println("order 加入一份牛奶 加入一份巧克力 描述 = " + order.getDes());

		// 3. order 加入一份巧克力
		order = new Chocolate(order);
		System.out.println("order 加入一份牛奶 加入2份巧克力   费用 =" + order.cost());
		System.out.println("order 加入一份牛奶 加入2份巧克力 描述 = " + order.getDes());
		System.out.println("===========================");

		// 牛奶+无卡咖啡
		Drink order2 = new DeCaf();
		System.out.println("order2 无因咖啡  费用 =" + order2.cost());
		System.out.println("order2 无因咖啡 描述 = " + order2.getDes());

		order2 = new Milk(order2);
		System.out.println("order2 无因咖啡 加入一份牛奶  费用 =" + order2.cost());
		System.out.println("order2 无因咖啡 加入一份牛奶 描述 = " + order2.getDes());

	}

}

使用装饰者模式，程序的扩展性特别强，比如我们想添加一个新的单品咖啡种类：DefCafe，我们只需让此类继承 Coffee 抽象父类即可，其他部分的代码无须作任何修改

2. JDK 源码分析

Java的IO结构中,就使用到了装饰者模式

类图:

说明:

InputStream 是(被)装饰者的抽象父类，类似我们前面讲的 Drink
FileInputStream 是 InputStream 子类，为具体的被装饰者，类似我们前面的 DeCaf，LongBlack
FilterInputStream 是 InputStream 子类，为装饰者的抽象父类，类似我们前面的 Decorator 装饰者
DataInputStream 是 FilterInputStream 子类，为具体的装饰者，类似前面的 Milk，Soy 等
FilterInputStream 类中有 protected volatile InputStream in; 代码，即其中含有被装饰者
分析得出在jdk 的io体系中，就是使用装饰者模式

总结:

在使用InputStream时,可以使用FileInput 或者 ByteArrayInputStream 等类对数据进行读取输入,相当于是一个主体,但是当数据读到内存后,可以使用各种装饰者,对此输入流进行装饰加强,可以有更强大的功能

public static void main(String[] args) throws Exception {

	// 说明
	// 1. InputStream 是抽象类, 类似我们前面讲的 Drink
	// 2. FileInputStream 是 InputStream 子类，类似我们前面的 DeCaf, LongBlack
	// 3. FilterInputStream 是 InputStream 子类：类似我们前面 的 Decorator 修饰者
	// 4. DataInputStream 是 FilterInputStream 子类，具体的修饰者，类似前面的 Milk, Soy 等
	// 5. FilterInputStream 类 有 protected volatile InputStream in; 即含被装饰者
	// 6. 分析得出在jdk 的io体系中，就是使用装饰者模式

	DataInputStream dis = new DataInputStream(new FileInputStream("d:\\abc.txt"));
	System.out.println(dis.read());
	dis.close();
}

码农公寓

1. 装饰者模式介绍

2. JDK 源码分析

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