设计模式_装饰器模式_Decorator

生活案例

咖啡厅 咖啡定制案例

在咖啡厅中，有多种不同类型的咖啡，客户在预定了咖啡之后，还可以选择添加不同的调料来调整咖啡的口味，当客户点了咖啡添加了不同的调料，咖啡的价格需要做出相应的改变。

要求：程序实现具有良好的拓展性、改动方便、维护方便

【方案一】
在这里插入图片描述

写一个抽象类，然后将所有咖啡和调料组合形成多个类来继承抽象类，缺点：当增加一个单品咖啡，或者调味，类的数量就会大增，产生类爆炸问题

【方案二】

在这里插入图片描述

分析：

  • 可以控制类的数量，不至于造成很多的类
  • 增加或者删除调料种类时，代码的维护量很大
  • 如果同样一种调料可以点多份时，可以将 hasMilk 返回一个对应int类型的数据来表示调料的份数

装饰者模式介绍

介绍

  • 动态的将新功能附加到对象上。在对象功能扩展方面，它比继承更好，装饰者模式也体现了开闭原则(ocp)
  • 假如有一块蛋糕，如果加上奶油，就变成了奶油蛋糕；再加上草莓，就变成了草莓奶油蛋糕。整个过程就是在不断装饰蛋糕的过程。根据装饰者模式编写的程序的对象与蛋糕十分相似。首先有一个相当于蛋糕的对象，然后像不断地装饰蛋糕一样地不断地对其增加功能，它就变成了使用目的更加明确的对象。

出场角色

  • Component（主体，被装饰对象）：增加功能时的核心角色，定义了接口（API）
  • ConcreteComponent（具体主体）：实现了Component角色所定义的接口
  • Decorator（装饰者）：该角色具有与Component角色相同的接口(API)，在它内部保存了Component角色
  • ConcreteDecorator( 具体的装饰者)

在这里插入图片描述

案例实现

案例一（咖啡厅问题）

类图

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

代码实现

【被装饰主体】

package com.test.decorator;

public abstract class Drink {

/**
* 描述
*/
public String des;
/**
* 价格
*/
private float price = 0.0f;
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;
}

/**
* 计算费用的抽象方法，需要子类来实现
* @return
*/
public abstract float cost();

}

【缓冲类：整合所有咖啡的共同点，这个类不一定要写，要结合实际情况】

package com.test.decorator;

public class Coffee  extends Drink {

@Override
public float cost() {
return super.getPrice();
}

}

【单品咖啡：意大利咖啡】

package com.test.decorator;

public class Espresso extends Coffee {

public Espresso() {
setDes(" 意大利咖啡 ");
// 初始化意大利咖啡的价格
setPrice(6.0f);
}
}

【单品咖啡：美式咖啡】

package com.test.decorator;

public class LongBlack extends Coffee {

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

【单品咖啡：浓咖啡】

package com.test.decorator;

public class ShortBlack extends Coffee{

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

【装饰者】

package com.test.decorator;

/**
* 装饰物，继承了Drink，还聚合了Drink
*/
public class Decorator extends Drink {
private Drink obj;

/**
* 聚合Drink
* @param obj
*/
public Decorator(Drink obj) {
this.obj = obj;
}

@Override
public float cost() {
// getPrice 自己价格 + 咖啡的价格
return super.getPrice() + obj.cost();
}

/**
* 输出信息
* @return
*/
@Override
public String getDes() {
// obj.getDes() 输出被装饰者的信息
return des + " " + getPrice() + " && " + obj.getDes();
}

}

【具体装饰者：巧克力】

package com.test.decorator;

/**
* 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 ");
// 调味品 的价格
setPrice(3.0f); 
}

}

【具体装饰者：牛奶】

package com.test.decorator;

public class Milk extends Decorator {

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

}

【具体装饰者：豆浆】

package com.test.decorator;

public class Soy extends Decorator{

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

}

【主类】

package com.test.decorator;

public class CoffeeBar {

public static void main(String[] args) {

System.out.println("============== 订单1 =============");
// 装饰者模式下的订单：2份巧克力+一份牛奶的LongBlack
// 1. 点一份 LongBlack
Drink order = new LongBlack();
System.out.println("费用=" + order.cost());
System.out.println("描述=" + order.getDes());
System.out.println();

// 2.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());
System.out.println();

// 3.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());
System.out.println();

// 4.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();

}

}

【运行】

============== 订单1 =============
费用=5.0
描述= longblack 

order 加入一份牛奶 费用 =7.0
order 加入一份牛奶 描述 =  牛奶  2.0 &&  longblack 

order 加入一份牛奶 加入一份巧克力 费用 =10.0
order 加入一份牛奶 加入一份巧克力 描述 =  巧克力  3.0 &&  牛奶  2.0 &&  longblack 

order 加入一份牛奶 加入2份巧克力 费用 =13.0
order 加入一份牛奶 加入2份巧克力 描述 =  巧克力  3.0 &&  巧克力  3.0 &&  牛奶  2.0 &&  longblack
咖啡样式拓展代码实现

只需要新增一个单品咖啡类，就可以购买了，拓展性非常强大

【新增单品咖啡：无因咖啡】

package com.test.decorator;

public class DeCaf extends Coffee {

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

【主类】

package com.test.decorator;

public class CoffeeBar {

public static void main(String[] args) {

System.out.println("============== 订单2 =============");

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());
System.out.println();

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());
System.out.println();

}

}

【运行】

============== 订单2 =============
order2 无因咖啡 费用 =1.0
order2 无因咖啡 描述 =  无因咖啡 

order2 无因咖啡 加入一份牛奶 费用 =3.0
order2 无因咖啡 加入一份牛奶 描述 =  牛奶  2.0 &&  无因咖啡 


Process finished with exit code 0

案例二

类图

在这里插入图片描述

代码实现

【抽象主体】

package com.test.decorator.Sample;

public abstract class Display {
/**
* 获取横向字符数（抽象方法，需要子类去实现）
* @return
*/
public abstract int getColumns();

/**
* 获取纵向行数（抽象方法，需要子类去实现）
* @return
*/
public abstract int getRows();

/**
* 获取第row行的字符串（抽象方法，需要子类去实现）
* @param row
* @return
*/
public abstract String getRowText(int row);

/**
* 显示所有行的字符串
*/
public void show() {
// 遍历行数
for (int i = 0; i < getRows(); i++) {
// 获取改行的字符串来打印出来
System.out.println(getRowText(i));
}
}
}

【具体主体】

package com.test.decorator.Sample;

/**
* 该类用来显示单行字符串
*/
public class StringDisplay extends Display {
/**
* 要显示的字符串
*/
private String string;

/**
* 构造方法
*
* @param string 要显示的字符串
*/
public StringDisplay(String string) {
this.string = string;
}

@Override
public int getColumns() {
// 字符数
return string.getBytes().length;
}

@Override
public int getRows() {
// 行数是1
return 1;
}

/**
* 只有第0行可以获取到字符串，其他都是空
* @param row
* @return
*/
@Override
public String getRowText(int row) {
// 仅当row为0时返回值
if (row == 0) {
return string;
} else {
return null;
}
}
}

【抽象装饰者】

package com.test.decorator.Sample;

/**
* 装饰者抽象类，注意要继承抽象主体，并聚合抽象主体
*/
public abstract class Border extends Display {
/**
* 表示被装饰物
*/
protected Display display;

protected Border(Display display) {
// 在生成实例时通过参数指定被装饰物
this.display = display;
}
}

【具体修饰者1】

package com.test.decorator.Sample;

/**
* 在字符串的左右两侧添加边框
*/
public class SideBorder extends Border {
/**
* 表示装饰边框的字符
*/
private char borderChar;

/**
* 通过构造函数指定Display和装饰边框字符
* @param display
* @param ch
*/
public SideBorder(Display display, char ch) {
super(display);
this.borderChar = ch;
}

/**
* 字符数为字符串字符数加上两侧边框字符数
* @return
*/
public int getColumns() {
return 1 + display.getColumns() + 1;
}

/**
* 行数即被装饰物的行数
* @return
*/
public int getRows() {
// 在字符串的两侧添加字符并不会增加行数，所以直接返回主体的行数即可
return display.getRows();
}

/**
* 指定的那一行的字符串为被装饰物的字符串加上两侧的边框的字符
* @param row
* @return
*/
public String getRowText(int row) {
return borderChar + display.getRowText(row) + borderChar;
}
}

【具体装饰者2】

package com.test.decorator.Sample;

/**
* 在字符串的上下左右都加上装饰框
*/
public class FullBorder extends Border {
public FullBorder(Display display) {
super(display);
}

public int getColumns() {
// 字符数为被装饰物的字符数加上两侧边框字符数
return 1 + display.getColumns() + 1;
}

public int getRows() {
// 行数为被装饰物的行数加上上下边框的行数
return 1 + display.getRows() + 1;
}

/**
* 指定的那一行的字符串
*
* @param row
* @return
*/
public String getRowText(int row) {
if (row == 0) {                                                 // 上边框
return "+" + makeLine('-', display.getColumns()) + "+";
} else if (row == display.getRows() + 1) {                      // 下边框
return "+" + makeLine('-', display.getColumns()) + "+";
} else {                                                        // 其他边框
return "|" + display.getRowText(row - 1) + "|";
}
}

/**
* 生成一个重复count次字符ch的字符串
*
* @param ch
* @param count
* @return
*/
private String makeLine(char ch, int count) {
StringBuffer buf = new StringBuffer();
for (int i = 0; i < count; i++) {
buf.append(ch);
}
return buf.toString();
}
}

【主类】

package com.test.decorator.Sample;

public class Main {
public static void main(String[] args) {
Display b1 = new StringDisplay("Hello, world.");
Display b2 = new SideBorder(b1, '#');
Display b3 = new FullBorder(b2);
b1.show();
b2.show();
b3.show();
Display b4 =
new SideBorder(
        new FullBorder(
                new FullBorder(
                        new SideBorder(
                                new FullBorder(
                                        new StringDisplay("你好，世界。")
                                ),
                                '*'
                        )
                )
        ),
        '/'
);
b4.show();
}
}

【运行】

Hello, world.

#Hello, world.#

+---------------+
|#Hello, world.#|
+---------------+

/+------------------------+/
/|+----------------------+|/
/||*+------------------+*||/
/||*|你好，世界。|*||/
/||*+------------------+*||/
/|+----------------------+|/
/+------------------------+/

Process finished with exit code 0

装饰着模式在IO流源码的应用

在这里插入图片描述

  • InputStream 是抽象类, 类似我们前面讲的 Drink
  • FileInputStream 是 InputStream 子类，类似我们前面的 DeCaf, LongBlack
  • FilterInputStream 是 InputStream 子类：类似我们前面 的 Decorator 修饰者
  • DataInputStream 是 FilterInputStream 子类，具体的修饰者，类似前面的 Milk, Soy 等
  • FilterInputStream 类 有 protected volatile InputStream in; 即聚合了被装饰者

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

总结

  • 在装饰者模式中，装饰者与被装饰者具有一致性。装饰者类是表示被装饰者的类的子类，这就体现了它们之间的一致性，它们具有相同的接口，这样，就算被装饰者被装饰了，接口还是向外暴露的（接口的透明性）
  • 可以在不改变被装饰者的前提下增加功能，如案例中在显示字符串之前对字符串进行修饰
  • 只需要一些装饰物即可添加许多功能：通过自由组合调料，可以让咖啡拥有各种不同的味道
  • 装饰者模式也有缺点：会导致程序中增加许多功能类似的很小的类

什么是父类和子类的一致性

在这里插入图片描述

可以将子类的实例保存到父类的变量中，也可以直接调用从父类中继承的方法

如何让自己和被委托对象有一致性

使用委托让接口具有透明性时，自己和被委托对象具有一致性

在这里插入图片描述

Rose和Violet都有相同的method方法。Rose将method方法的处理委托给了 Violet。这两个类虽然都有 method 方法，但是没有明确在代码中体现出“共通性”。

如果要明确地表示method方法是共通的，只需要像下面这样编写一个抽象类Flower，然后让Rose和Violet都继承并实现方法即可。

在这里插入图片描述

或者让Flower作为接口

在这里插入图片描述

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