java设计模式之--装饰者模式

2022-07-19 20:01:32

装饰器模式（Decorator Pattern）允许向一个现有的对象添加新的功能，同时又不改变其结构。这种类型的设计模式属于结构型模式，它是作为现有的类的一个包装。
这种模式创建了一个装饰类，用来包装原有的类，并在保持类方法签名完整性的前提下，提供了额外的功能。
我们通过下面的实例来演示装饰器模式的用法。其中，我们将把一个形状装饰上不同的颜色，同时又不改变形状类。

1、意图

动态的给一个对象添加额外的功能，装饰者模式是一种用于代替继承的技术，无须通过继承增加子类就能扩展对象的新功能。使用对象的关联关系代替继承关系，更加灵活，同时避免类型体系的快速膨胀。

2、适用环境

在不影响其他对象的情况下，以动态、透明的方式给单个对象添加职责
处理那些可以撤销的职责
当不能采用生成子类的方法进行扩充时。一种情况是，可能有大量独立的扩展，为支持每一种组合将产生大量的子类，使得子类的数量爆炸增长。另一种情况可能是因为类定义被隐藏，或类定义不能用于生成子类。

3、关键代码

Component 类充当抽象角色，不应该具体实现。
修饰类引用和继承 Component 类，具体扩展类重写父类方法。

应用实例

1、孙悟空有 72 变，当他变成"庙宇"后，他的根本还是一只猴子，但是他又有了庙宇的功能。 2、不论一幅画有没有画框都可以挂在墙上，但是通常都是有画框的，并且实际上是画框被挂在墙上。在挂在墙上之前，画可以被蒙上玻璃，装到框子里；这时画、玻璃和画框形成了一个物体。

注意事项：可代替继承。

4、参与者

Component（抽象构件角色）
真实对象和装饰对象有相同的接口，这样，客户端对象就能够以与真实对象相同的方式同装饰对象进行交互。
ConcreteComponent（具体构件角色，即真实对象）
IO流中的FileInputStream、FileOutputStream
Decorator（装饰角色）
持有一个抽象构件的引用。装饰对象接受所有客户端的请求，并把这些请求转发给真实的对象。这样，就能在真实对象调用前后增加新的功能。
ConcreteDecorator（具体装饰角色）
负责给构件对象增加新的责任。

5、类图

6、涉及角色

抽象组件：定义一个抽象接口，来规范准备附加功能的类。
具体组件：将要被附加功能的类，实现抽象构件角色接口。
抽象装饰者：持有对具体构件角色的引用并定义与抽象构件角色一致的接口。
具体装饰：实现抽象装饰者角色，负责对具体构件添加额外功能。

7、代码实现

一、创建一个接口

//Shape.java
public interface Shape {
   void draw();
}

二、创建实现接口的实体类。

//Rectangle.java
public class Rectangle implements Shape {
 
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Shape: Rectangle");
   }
}
//Circle.java
public class Circle implements Shape {
 
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Shape: Circle");
   }
}

三、创建实现了 Shape 接口的抽象装饰类。

//ShapeDecorator.java
public abstract class ShapeDecorator implements Shape {
   protected Shape decoratedShape;
 
   public ShapeDecorator(Shape decoratedShape){
      this.decoratedShape = decoratedShape;
   }
 
   public void draw(){
      decoratedShape.draw();
   }  
}

四、创建扩展了 ShapeDecorator 类的实体装饰类。

//RedShapeDecorator.java
public class RedShapeDecorator extends ShapeDecorator {
 
   public RedShapeDecorator(Shape decoratedShape) {
      super(decoratedShape);     
   }
 
   @Override
   public void draw() {
      decoratedShape.draw();         
      setRedBorder(decoratedShape);
   }
 
   private void setRedBorder(Shape decoratedShape){
      System.out.println("Border Color: Red");
   }
}

五、使用 RedShapeDecorator 来装饰 Shape 对象。

public class DecoratorPatternDemo {
   public static void main(String[] args) {
 
      Shape circle = new Circle();
      ShapeDecorator redCircle = new RedShapeDecorator(new Circle());
      ShapeDecorator redRectangle = new RedShapeDecorator(new Rectangle());
      //Shape redCircle = new RedShapeDecorator(new Circle());
      //Shape redRectangle = new RedShapeDecorator(new Rectangle());
      System.out.println("Circle with normal border");
      circle.draw();
 
      System.out.println("\nCircle of red border");
      redCircle.draw();
 
      System.out.println("\nRectangle of red border");
      redRectangle.draw();
   }
}

六、执行程序，输出结果

Circle with normal border
Shape: Circle

Circle of red border
Shape: Circle
Border Color: Red

Rectangle of red border
Shape: Rectangle
Border Color: Red

8、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。

3. 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。

4. 装饰者用到的设计原则：

多用组合，少用继承。
对扩展开放，对修改关闭。

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