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JAVA 设计模式 --- 装饰者模式

pan_1308
 pan_1308
发布于 2016/10/19 11:50
字数 1866
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装饰者模式 (Decorator)

动态地给一个对象添加一些额外的职责。是一种结构式模式,就增加功能来说,Decorator 模式相比生成子类更为灵活。换言之,客户端并不会觉得对象在装饰前和装饰后有什么不同。装饰模式可以在不使用创造更多子类的情况下,将对象的功能加以扩展。

要点: 装饰者与被装饰者拥有共同的超类,继承的目的是继承类型,而不是行为.

装饰模式的类图如下:

在装饰模式中的角色有:

  ●  抽象构件(Component)角色:给出一个抽象接口,以规范准备接收附加责任的对象。

  ●  具体构件(ConcreteComponent)角色:定义一个将要接收附加责任的类。

  ●  装饰(Decorator)角色:持有一个构件(Component)对象的实例,并定义一个与抽象构件接口一致的接口。

  ●  具体装饰(ConcreteDecorator)角色:负责给构件对象“贴上”附加的责任。

代码说明:

抽象构件角色:

public interface Component{
    public void sampleOperation();
}

具体挂件角色:

public class ConcreteComponent implements Component{
    @Override
    public void sampleOperation() {
        System.out.println("初始行为");
    }
}

装饰角色:

public class Decorator implements Component{

	private Component component;
	
	public Decorator(Component component){
		this.component = component;
	}
	
	@Override
	public void sampleOperation() {
		// 委派给 构件
		component.sampleOperation();
	}

}

具体装饰角色

public class ConcreteDecoratorA extends Decorator{

	public ConcreteDecoratorA(Component component) {
		super(component);
	}
	
	@Override
	public void sampleOperation() {
		super.sampleOperation();
		// 其他 可扩展的行为
	}

}

实例说明(齐天大圣的例子):

  孙悟空有七十二般变化,他的每一种变化都给他带来一种附加的本领。他变成鱼儿时,就可以到水里游泳;他变成鸟儿时,就可以在天上飞行。

  本例中,Component 的角色便由鼎鼎大名的齐天大圣扮演;ConcreteComponent 的角色属于大圣的本尊,就是猢狲本人;Decorator 的角色由大圣的七十二变扮演。而 ConcreteDecorator 的角色便是鱼儿、鸟儿等七十二般变化。

抽象构件角色: 大圣的称号

public interface TheGreatestSage {

	  public void move();
	
}

具体构件角色  :“大圣本尊”猢狲类

public class Monkey implements TheGreatestSage{

	@Override
	public void move() {
		System.out.println("Monkey Move");
	}

}

抽象 装饰者 角色: “七十二变”

public class Change implements TheGreatestSage{

	private TheGreatestSage sage;
	
	public Change(TheGreatestSage sage){
		this.sage = sage;
	}
	
	@Override
	public void move() {
		sage.move();
	}
}

 具体装饰角色 :“鱼儿”

public class Fish extends Change{

	public Fish(TheGreatestSage sage) {
		super(sage);
	}
	
	@Override
	public void move() {
		 System.out.println("Fish Move");
		 System.out.println("Fish 的 其他行为动作描述");
	}

}

 具体装饰角色 :“小鸟”

public class Bird extends Change{

	public Bird(TheGreatestSage sage) {
		super(sage);
	}
	
	@Override
	public void move() {
		 System.out.println("Bird Move");
		 System.out.println("Bird 的 其他行为动作描述");
	}

}

测试:

public class Client {

	public static void main(String[] args) {
		TheGreatestSage sage = new Monkey();

		Fish fish = new Fish(sage);
		fish.move();
		
		Bird bird = new Bird(fish);
		bird.move();
	}
	
}

上面的例子中,系统把大圣从一只猢狲装饰成了一只鸟儿(把鸟儿的功能加到了猢狲身上),然后又把鸟儿装饰成了一条鱼儿(把鱼儿的功能加到了猢狲+鸟儿身上,得到了猢狲+鸟儿+鱼儿)。

装饰模式的简化

大多数情况下,装饰模式的实现都要比上面给出的示意性例子要简单。

如果只有一个ConcreteComponent类,那么可以考虑去掉抽象的Component类(接口),把Decorator作为一个ConcreteComponent子类。如下图所示:

如果只有一个ConcreteDecorator类,那么就没有必要建立一个单独的Decorator类,而可以把Decorator和ConcreteDecorator的责任合并成一个类。甚至在只有两个ConcreteDecorator类的情况下,都可以这样做。如下图所示:

半透明的 装饰模式

  然而,纯粹的装饰模式很难找到。装饰模式的用意是在不改变接口的前提下,增强所考虑的类的性能。在增强性能的时候,往往需要建立新的公开的方法。即便是在孙大圣的系统里,也需要新的方法。比如齐天大圣类并没有飞行的能力,而鸟儿有。这就意味着鸟儿应当有一个新的fly()方法。再比如,齐天大圣类并没有游泳的能力,而鱼儿有,这就意味着在鱼儿类里应当有一个新的swim()方法。

  这就导致了大多数的装饰模式的实现都是“半透明”的,而不是完全透明的。换言之,允许装饰模式改变接口,增加新的方法。这意味着客户端可以声明ConcreteDecorator类型的变量,从而可以调用ConcreteDecorator类中才有的方法:

TheGreatestSage sage = new Monkey();
Bird bird = new Bird(sage);
bird.fly();

     半透明的装饰模式是介于装饰模式和适配器模式之间的。适配器模式的用意是改变所考虑的类的接口,也可以通过改写一个或几个方法,或增加新的方法来增强或改变所考虑的类的功能。大多数的装饰模式实际上是半透明的装饰模式,这样的装饰模式也称做半装饰、半适配器模式。

装饰模式的优点

(1)装饰模式与继承关系的目的都是要扩展对象的功能,但是装饰模式可以提供比继承更多的灵活性。装饰模式允许系统动态决定“贴上”一个需要的“装饰”,或者除掉一个不需要的“装饰”。继承关系则不同,继承关系是静态的,它在系统运行前就决定了。

(2)通过使用不同的具体装饰类以及这些装饰类的排列组合,设计师可以创造出很多不同行为的组合。

装饰模式的缺点:

     由于使用装饰模式,可以比使用继承关系需要较少数目的类。使用较少的类,当然使设计比较易于进行。但是,在另一方面,使用装饰模式会产生比使用继承关系更多的对象。更多的对象会使得查错变得困难,特别是这些对象看上去都很相像。

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设计模式在JAVA I/O库中的应用

装饰模式在Java语言中的最著名的应用莫过于Java I/O标准库的设计了。

Java I/O库的对象结构图如下,由于Java I/O的对象众多,因此只画出InputStream的部分。

 根据上图可以看出:

  ●  抽象构件(Component)角色:由InputStream扮演。这是一个抽象类,为各种子类型提供统一的接口。

  ●  具体构件(ConcreteComponent)角色:由ByteArrayInputStream、FileInputStream、PipedInputStream、StringBufferInputStream等类扮演。它们实现了抽象构件角色所规定的接口。

  ●  抽象装饰(Decorator)角色:由FilterInputStream扮演。它实现了InputStream所规定的接口。

  ●  具体装饰(ConcreteDecorator)角色:由几个类扮演,分别是BufferedInputStream、DataInputStream以及两个不常用到的类LineNumberInputStream、PushbackInputStream。

例如:

public class IOTest {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 流式读取文件
        DataInputStream dis = null;
        try{
            dis = new DataInputStream(
                    new BufferedInputStream(
                            new FileInputStream("test.txt")
                    )
            );
            //读取文件内容
            byte[] bs = new byte[dis.available()];
            dis.read(bs);
            String content = new String(bs);
            System.out.println(content);
        }finally{
            dis.close();
        }
    }
}

     观察上面的代码,会发现最里层是一个FileInputStream对象,然后把它传递给一个BufferedInputStream对象,经过BufferedInputStream处理,再把处理后的对象传递给了DataInputStream对象进行处理,这个过程其实就是装饰器的组装过程,FileInputStream对象相当于原始的被装饰的对象,而BufferedInputStream对象和DataInputStream对象则相当于装饰器。

 

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