引子:
假如有一个快餐店,基本种类分为米饭,水饺,粉面等,但每一种类型的快餐又可以搭配不同的料,如米饭可以点各种不同的菜(排骨,青菜,土豆等),如果按照一般的设计,快餐为基类,加不同的料的搭配为一个类,分别继承到基类,那么N种搭配就有N个类,这是类的爆炸。
要解决这个问题我们就可以用装饰者模式了,首先来了解一个OO设计原则:类对扩展的开放,对修改的关闭。这并不矛盾,像上面的类爆炸子类的行为(继承)是在编译时就静态决定了的,且所有子类都会继承到相同的行为,要解决问题就要做到动态的扩展,在类进行扩展时不修改现有的代码而添加新的行为,这样就要动态的组合对象,弹性的应对改变,可以使引进Bug的可能性大幅减少。
注意:使用这种原则,组合对象并不是百利而无一害的,这需要花费更多的时间来设计且通常会引入新的抽象层,使代码变得复杂,所以不能过多地方使用,只要在最有可能改变的地方使用。
下面我们用装饰者模式来设计这个快餐店,以快餐以主体,用菜码来“装饰”快餐。比如顾客要来一份排骨套餐,那么做法如下:
1:先来一个米饭对象。
2:用青菜来装饰它。
3:用排骨来装饰它。
4:最后调用排骨对象的cost()方法来计费(用委托把菜的价钱加上去)。
如下图:
这样的话米饭和装饰它的青菜,排骨都要有共同的基类,且基类中有一个抽象的cost()方法用来计费,这样每一层都必须复写cost()方法。青菜对象是一个装饰者,它的类型也反映(继承自同一个基类)了它所装饰的对象(米饭),当需要计算价格时调用最外层的cost()外层的又调用内层的算出价格再加上自己的价格(逐层委托)。
理解如下:
1:装饰者和被装饰者对象有相同的基类。
2:可以用一个或多个装饰者包装一个对象。
3:在任何需要原始对象(被包装者)的场合,可以用装饰过的对象来代替它(继承自同一父类)。
4:装饰者可以在委托被装饰者行为之前或之后,加上自己的行为,以达到目的。
5:对象可以在任何时候,动态地,不限量的用你喜欢的装饰者来装饰。
下面为装饰者模式的基本类图:
为什么用继承呢?上面说过装饰者和被装饰者必须是同一类型,这里运行继承不是要过得“行为 ”,而是要达到“类型的匹配”。当需要加入新的行为时,用不同的装饰者进行组合,混合着用,不需要改变已有代码(如果依赖继承就得修改之前的代码)。
下面开始设计快餐店的代码:
/** * 抽象组件类 * @author Homg * */ public abstract class FastFood { String description = "Unknown Food"; //描述方法,已经实现,因为组件是可以单独使用的 public String getDescription() { return description; } //抽象的计费方法,由具体组件去实现 public abstract double cost(); }
/** * 继承自组件基类(快餐)的具体组件(水饺) * * @author Homg * */ public class BoiledDumpling extends FastFood { // 描述自己,变量是继承自组件(快餐)基类的 public BoiledDumpling() { description = "水饺"; } // 计算自己的价格,没有加料的 @Override public double cost() { return 8.5; } }
/** * 继承自组件基类(快餐)的具体组件(米饭) * * @author Homg * */ public class Rice extends FastFood { // 描述自己,变量是继承自组件基类的 public Rice() { description = "米饭"; } // 计算自己的价格,没有加料的 @Override public double cost() { return 5.5; } }
/** * 继承自组件的抽象装饰者 * * @author Homg * */ public abstract class CondimentDecorator extends FastFood { // 抽象的描述方法,因为下面的装饰者都要完整的描述出组件和所加的装饰,所以它们必须重新实现。 public abstract String getDescription(); }
/** * 具体装饰者(香菜) * @author Homg * */ public class Caraway extends CondimentDecorator { // 用一个实例变量记录组件(快餐) private FastFood fastFood; // 传入组件 public Caraway(FastFood fastFood) { this.fastFood = fastFood; } // 通过组件的调用来获得加料后的完整描述 @Override public String getDescription() { return fastFood.getDescription() + ", 香菜"; } // 先计算被装饰者的价格再加上自己的价格 @Override public double cost() { return fastFood.cost() + 1.5; } }
/** * 具体装饰者(排骨) * * @author Homg * */ public class PorkRibs extends CondimentDecorator { // 用一个实例变量记录组件(快餐) private FastFood fastFood; // 传入组件 public PorkRibs(FastFood fastFood) { this.fastFood = fastFood; } // 通过组件的调用来获得加料后的完整描述 @Override public String getDescription() { return fastFood.getDescription() + ", 排骨"; } // 先计算被装饰者的价格再加上自己的价格 @Override public double cost() { return fastFood.cost() + 12.5; } }
装饰什么就把什么传进去:
public static void main(String[] args) { /*------------1部分------------*/ //创建一个水饺对象,不加一点料 // FastFood fastFood = new BoiledDumpling(); // System.out.println(fastFood.getDescription() + ",¥" + fastFood.cost()); /*------------2部分------------*/ // //给水饺加上香菜和排骨 // fastFood = new Caraway(fastFood); // fastFood = new PorkRibs(fastFood); // System.out.println(fastFood.getDescription() + ",¥" + fastFood.cost()); /*------------3部分------------*/ //创建一个米饭对象,给米饭加上香菜和排骨 FastFood fastFood2 = new Rice(); fastFood2 = new Caraway(fastFood2); fastFood2 = new PorkRibs(fastFood2); System.out.println(fastFood2.getDescription() + ",¥" + fastFood2.cost()); }
上面main函数中逐个运行3个部分,注释掉另外两个部分。
运行结果如下:
1部分:
水饺,¥8.5
2部分:
水饺, 香菜, 排骨,¥22.5
3部分:
米饭, 香菜, 排骨,¥19.5
快餐店的类图:
应用:
Java的i/o,直接与文件接触的组件InputStream,装饰它的装饰者有BufferedInputStream等。
总结:
装饰者模式是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。
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