一、星巴兹咖啡的故事
我们通过一个生动有趣的例子来引出我们今天的主角--装饰者模式。
1、现在呢,有一个咖啡馆,它有一套自己的订单系统,当顾客来咖啡馆的时候,可以通过订单系统来点自己想要的咖啡。他们原先的设计是这样子的:
2、此时、咖啡馆为了吸引更多的顾客,需要在订单系统中允许顾客选择加入不同调料的咖啡,例如:蒸奶(Steamed Milk)、豆浆(Soy)、摩卡(Mocha,也就是巧克力风味)或覆盖奶泡。星巴兹会根据所加入的调料收取不同的费用。所以订单系统必须考虑到这些调料部分。
下面是他们的第一次尝试:
这种设计肯定是不行的,简直分分钟把人逼疯的节奏,有木有!
3、这时,有个人提出了新的方案,利用实例变量和继承,来追踪这些调料。
具体为:先从Beverage基类下手,加上实例变量代表是否加上调料(牛奶、豆浆、摩卡、奶泡……),
这种设计虽然满足了现在的需求,但是我们想一下,如果出现下面情况,我们怎么办,
①、调料价钱的改变会使我们更改现有代码。
②、一旦出现新的调料,我们就需要加上新的方法,并改变超类中的cost()方法。
③、以后可能会开发出新饮料。对这些饮料而言(例如:冰茶),某些调料可能并不适合,但是在这个设计方式中,Tea(茶)子类仍将继承那些不适合的方法,例如:hasWhip()(加奶泡)。
④、万一顾客想要双倍摩卡咖啡,怎么办?
很明显,上面的设计并不能够从根本上解决我们所碰到的问题。并且这种设计违反了 开放关闭原则(类应该对扩展开放,对修改关闭。)。
那我们怎么办呢?好啦,装饰者可以非常完美的解决以上的所有问题,让我们有一个设计非常nice的咖啡馆。
二、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。
三、实现
下面我们就利用装饰者模式来实现一个全新的咖啡馆。
1、我们要以饮料为主体,然后在运行时以调料来“装饰”(decorate)饮料。比方说,如果顾客想要摩卡和奶泡深焙咖啡,那么,要做的是:
①、拿一个深焙咖啡(DarkRoast)对象
②、以摩卡(Mocha)对象装饰它
③、以奶泡(Whip)对象装饰它
④、调用cost()方法,并依赖委托(delegate)将调料的价钱加上去。
好了!但是如何“装饰”一个对象,而“委托”又要如何与此搭配使用呢?那就是把装饰者对象当成“包装者”。让我们看看这是如何工作的:
2、设计
我们将我们所知道的写下来:
①、装饰者和被装饰对象有相同的超类型。
②、你可以用一个或多个装饰者包装一个对象。
③、既然装饰者和被装饰对象有相同的超类型,所以在任何需要原始对象(被包装的)的场合,可以用装饰过的对象代替它。
④、装饰者可以在所委托被装饰者的行为之前与 / 或之后,加上自己的行为,以达到特定的目的。
⑤、对象可以在任何时候被装饰,所以可以在运行时动态地、不限量地用你喜欢的装饰者来装饰对象。
下面,我们来看一下装饰者模式的类图:
利用装饰者模式来实现我们的订单系统的类图:
我们已经将订单系统设计完毕,下面让我们用代码来实现它吧!
3、代码实现:
饮料抽象类:
/** * @author fan_rc@suixingpay.com * @description 饮料抽象类 * @date 2019/9/17 20:53 */ public abstract class Beverage { String description = "Unknown Beverage"; public String getDescription() { return description; } /** * cost方法是用来返回饮料的价钱(需在具体类中自己实现) * * @return */ public abstract BigDecimal cost(); }
深焙咖啡类:
/** * 深焙咖啡类(一种具体的饮料) */ public class DarkRoast extends Beverage { /** * 说明他是DarkRoast饮料 */ public DarkRoast() { description = "DarkRoast"; } /** * 实现cost方法,用来返回DarkRoast(深焙咖啡)的价格 * * @return */ @Override public BigDecimal cost() { return new BigDecimal("3.00"); } }
低咖啡因咖啡类:
/** * 低咖啡因咖啡类(一种具体的饮料) */ public class Decaf extends Beverage { /** * 说明他是Decaf饮料 */ public Decaf() { description = "Decaf"; } /** * 实现cost方法,用来返回Decaf(低咖啡因咖啡)的价格 * * @return */ @Override public BigDecimal cost() { return new BigDecimal("4.00"); } }
浓缩咖啡类:
/** * 浓缩咖啡类(一种具体饮料) */ public class Espresso extends Beverage { /** * 说明他是Espresso饮料 */ public Espresso() { description = "Espresso"; } /** * 实现cost方法,用来返回Espresso(浓缩咖啡)的价格 * * @return */ @Override public BigDecimal cost() { return new BigDecimal("2.00"); } }
调料装饰着抽象类:
/** * @author fan_rc@suixingpay.com * @description 调料装饰着抽象类(继承自饮料抽象类) * @date 2019/9/17 20:56 */ public abstract class CondimentDecorator extends Beverage { /** * 所有的调料装饰者都必须重新实现getDescription()方法 * 这样才能够用递归的方式来得到所选饮料的整体描述 * * @return */ public abstract String getDescription(); }
摩卡调料类:
/** * 摩卡调料类(继承自CondimentDecorator) */ public class Mocha extends CondimentDecorator { /** * 用一个实例变量记录饮料,也就是被装饰者 */ Beverage beverage; /** * 构造器初始化饮料变量 * * @param beverage */ public Mocha(Beverage beverage) { this.beverage = beverage; } /** * 在原来饮料的基础上添加上Mocha描述(原来的饮料加入Mocha调料,被Mocha调料装饰) * * @return */ @Override public String getDescription() { return beverage.getDescription() + ",Mocha"; } /** * 在原来饮料的基础上加上Mocha的价格(原来的饮料加入Mocha调料,被Mocha调料装饰) * * @return */ @Override public BigDecimal cost() { return new BigDecimal("0.2").add(beverage.cost()); } }
豆浆调料类:
/** * 豆浆调料类(继承自CondimentDecorator)) */ public class Soy extends CondimentDecorator { /** * 用一个实例变量记录饮料,也就是被装饰者 */ Beverage beverage; /** * 构造器初始化饮料变量 * * @param beverage */ public Soy(Beverage beverage) { this.beverage = beverage; } /** * 在原来饮料的基础上添加上Soy描述(原来的饮料加入Soy调料,被Soy调料装饰) * * @return */ @Override public String getDescription() { return beverage.getDescription() + ",Soy"; } /** * 在原来饮料的基础上加上Soy的价格(原来的饮料加入Soy调料,被Soy调料装饰) * * @return */ @Override public BigDecimal cost() { return new BigDecimal("0.3").add(beverage.cost()); } }
奶泡调料类:
/** * 奶泡调料类(继承自CondimentDecorator) */ public class Whip extends CondimentDecorator { /** * 用一个实例变量记录饮料,也就是被装饰者 */ Beverage beverage; /** * 构造器初始化饮料变量 * * @param beverage */ public Whip(Beverage beverage) { this.beverage = beverage; } /** * 在原来饮料的基础上添加上Whip描述(原来的饮料加入Whip调料,被Whip调料装饰) * * @return */ @Override public String getDescription() { return beverage.getDescription() + ",Whip"; } /** * 在原来饮料的基础上加上Whip的价格(原来的饮料加入Whip调料,被Whip调料装饰) * * @return */ @Override public BigDecimal cost() { return new BigDecimal("0.4").add(beverage.cost()); } }
咖啡馆(模拟顾客下单):
/** * 咖啡馆(供应咖啡) */ public class StarbuzzCoffee { public static void main(String[] args) { //订一杯Espresso(2.00),不需要调料,打印出它的描述与价钱。 Beverage beverage = new Espresso(); System.out.println("Description: " + beverage.getDescription() + " $" + beverage.cost()); //制造出一个DarkRoast(3.00)对象,用Mocha(0.2)装饰它,用第二个Mocha(0.2)装饰它,用Whip(0.4)装饰它,打印出它的描述与价钱。 Beverage beverage2 = new DarkRoast(); beverage2 = new Mocha(beverage2); beverage2 = new Mocha(beverage2); beverage2 = new Whip(beverage2); System.out.println("Description: " + beverage2.getDescription() + " $" + beverage2.cost()); //再来一杯调料为豆浆(Soy 0.3)、摩卡(Mocha 0.2)、奶泡(Whip 0.4)的Decaf(低咖啡因咖啡 4.00),打印出它的描述与价钱。 Beverage beverage3 = new Decaf(); beverage3 = new Soy(beverage3); beverage3 = new Mocha(beverage3); beverage3 = new Whip(beverage3); System.out.println("Description: " + beverage3.getDescription() + " $" + beverage3.cost()); } }
我们可以看到运行结果:
从以上,我们可以知道,当我们使用继承,导致子类膨胀,我们不想增加很多子类的情况下,将具体功能职责划分,同时继承装饰者超类,动态地给一个对象添加一些额外的职责便实现了我们的装饰者模式。
四、优缺点
1、优点:装饰类和被装饰类可以独立发展,不会相互耦合,装饰模式是继承的一个替代模式,装饰模式可以动态扩展一个实现类的功能。
2、缺点:多层装饰比较复杂。
五、使用场景:
1、扩展一个类的功能。
2、动态增加功能,动态撤销。
实际使用:这里我们说一下,在java中I/O便使用了装饰者模式。
六、装饰者用到的设计原则:
1、多用组合,少用继承。
2、对扩展开放,对修改关闭。