设计模式 - 结构型设计模式 - 装饰模式（Java）

柔光的暖阳◎ 2022-05-21 10:42 226阅读 0赞

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要把装饰模式说清楚明白，不是件容易的事情。也许读者知道 Java IO 中的几个类是典型的装饰模式的应用，但是读者不一定清楚其中的关系，也许看完就忘了，希望看完这节后，读者可以对其有更深的感悟。

首先，我们先看一个简单的图，看这个图的时候，了解下层次结构就可以了：

![Image][]

我们来说说装饰模式的出发点，从图中可以看到，接口 `Component` 其实已经有了 `ConcreteComponentA` 和 `ConcreteComponentB` 两个实现类了，但是，如果我们要增强这两个实现类的话，我们就可以采用装饰模式，用具体的装饰器来装饰实现类，以达到增强的目的。

> 从名字来简单解释下装饰器。既然说是装饰，那么往往就是添加小功能这种，而且，我们要满足可以添加多个小功能。最简单的，代理模式就可以实现功能的增强，但是代理不容易实现多个功能的增强，当然你可以说用代理包装代理的多层包装方式，但是那样的话代码就复杂了。

首先明白一些简单的概念，从图中我们看到，所有的具体装饰者们 ConcreteDecorator\* 都可以作为 Component 来使用，因为它们都实现了 Component 中的所有接口。它们和 Component 实现类 ConcreteComponent\* 的区别是，它们只是装饰者，起装饰作用，也就是即使它们看上去牛逼轰轰，但是它们都只是在具体的实现中加了层皮来装饰而已。

> 注意这段话中混杂在各个名词中的 Component 和 Decorator，别搞混了。

下面来看看一个例子，先把装饰模式弄清楚，然后再介绍下 Java IO 中的装饰模式的应用。

最近大街上流行起来了“快乐柠檬”，我们把快乐柠檬的饮料分为三类：红茶、绿茶、咖啡。在这三大类的基础上，又增加了许多的口味，什么金桔柠檬红茶、金桔柠檬珍珠绿茶、芒果红茶、芒果绿茶、芒果珍珠红茶、烤珍珠红茶、烤珍珠芒果绿茶、椰香胚芽咖啡、焦糖可可咖啡等等。每家店都有很长的菜单，但是仔细看下，其实原料也没几样，但是可以搭配出很多组合。如果顾客需要，很多没出现在菜单中的饮料他们也是可以做的。

在这个例子中，红茶、绿茶、咖啡是最基础的饮料，其他的像金桔、柠檬、芒果、珍珠、椰果、焦糖等都属于装饰用的。当然，在开发中，我们确实可以像门店一样，开发这些类：LemonBlackTea、LemonGreenTea、MangoBlackTea、MangoLemonGreenTea…但是，很快我们就发现，这样子干肯定是不行的，这会导致我们需要组合出所有的可能，而且如果客人需要在红茶中加双份柠檬怎么办？三份柠檬怎么办？

不说废话了，上代码。

首先，定义饮料抽象基类：

public abstract class Beverage {
    
        // 返回描述
        public abstract String getDescription();
    
        // 返回价格
        public abstract double cost();
    }

然后是三个基础饮料实现类，红茶、绿茶和咖啡：

public class BlackTea extends Beverage {
    
        public String getDescription() {
            return "红茶";
        }
        
        public double cost() {
            return 10;
        }
    
    }
    
    public class GreenTea extends Beverage {
    
        public String getDescription() {
            return "绿茶";
        }
    
        public double cost() {
            return 11;
        }
    
    }
    
    // 咖啡省略...

定义调料，也就是装饰者的基类，此类必须继承自 Beverage：

// 调料
    public abstract class Condiment extends Beverage {
    }

然后我们来定义柠檬、芒果等具体的调料，它们属于装饰者，毫无疑问，这些调料肯定都需要继承调料 Condiment 类：

public class Lemon extends Condiment {
    
        private Beverage bevarage;
    
        // 这里很关键，需要传入具体的饮料，例如传入没有被装饰的红茶或绿茶，
        // 当然也可以传入已经装饰好的芒果绿茶，这样可以做芒果柠檬绿茶
        public Lemon(Beverage bevarage) {
            this.bevarage = bevarage;
        }
    
        public String getDescription() {
    
            // 装饰
            return bevarage.getDescription() + "，加柠檬";
        }
    
        public double cost() {
    
            // 装饰
            return beverage.cost() + 2; // 加柠檬需要 2 元
        }
    
    }
    
    public class Mango extends Condiment {
    
        private Beverage bevarage;
    
        public Mango(Beverage bevarage) {
            this.bevarage = bevarage;
        }
    
        public String getDescription() {
            return bevarage.getDescription() + "，加芒果";
        }
    
        public double cost() {
            return beverage.cost() + 3; // 加芒果需要 3 元
        }
    
    }
    
    // 给每一种调料都加一个类...

看客户端调用：

public static void main(String[] args) {
    
        // 首先，我们需要一个基础饮料，红茶、绿茶或咖啡
        Beverage beverage = new GreenTea();
    
        // 开始装饰
        beverage = new Lemon(beverage); // 先加一份柠檬
        beverage = new Mongo(beverage); // 再加一份芒果
    
        // "绿茶，加柠檬，加芒果 价格：￥16"
        System.out.println(beverage.getDescription() + " 价格：￥" + beverage.cost());
    }

如果我们需要芒果-珍珠-双份柠檬-红茶：

Beverage beverage = new Mongo(new Pearl(new Lemon(new Lemon(new BlackTea()))));

是不是很变态？

看看下图可能会清晰一些：

![Image][Image 1]

到这里，大家应该已经清楚装饰模式了吧。

下面，我们再来说说 Java IO 中的装饰模式。看下图 InputStream 派生出来的部分类：

![Image][Image 2]

我们知道 InputStream 代表了输入流，具体的输入来源可以是文件（FileInputStream）、管道（PipedInputStream）、数组（ByteArrayInputStream）等，这些就像前面奶茶的例子中的红茶、绿茶，属于基础输入流。

FilterInputStream 承接了装饰模式的关键节点，它的实现类是一系列装饰器，比如 BufferedInputStream 代表用缓冲来装饰，也就使得输入流具有了缓冲的功能，LineNumberInputStream 代表用行号来装饰，在操作的时候就可以取得行号了，DataInputStream 的装饰，使得我们可以从输入流转换为 Java 中的基本类型值。

当然，在 Java IO 中，如果我们使用装饰器的话，就不太适合面向接口编程了，如：

InputStream inputStream = new LineNumberInputStream(new BufferedInputStream(new FileInputStream("")));

这样的结果是，inputStream 还是不具有读取行号的功能，因为读取行号的方法定义在 LineNumberInputStream 类中。

我们应该像下面这样使用：

DataInputStream is = new DataInputStream(
                         new BufferedInputStream(
                         new FileInputStream("")));

> 所以说嘛，要找到纯的严格符合设计模式的代码还是比较难的。

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[Image 2]: /images/20220521/6b1a828e389c42fc965cdc054727ca0e.png