第 11 章装饰者设计模式

系统管理员 2022-12-08 05:50 101阅读 0赞

# 第 11 章 装饰者设计模式 #

## 1、星巴克咖啡订单项目 ##

> **星巴克咖啡订单项目（咖啡馆）**

1.  咖啡种类/单品咖啡：`Espresso`(意大利浓咖啡)、 `ShortBlack`、 `LongBlack`(美式咖啡)、 `Decaf`(无因咖啡)
2.  调料： `Milk`、 `Soy`(豆浆)、 `Chocolate`
3.  要求在扩展新的咖啡种类时，具有良好的扩展性、改动方便、维护方便
4.  使用`OO`的来计算不同种类咖啡的费用：客户可以点单品咖啡，也可以单品咖啡 + 调料组合

> **方案1：解决星巴克咖啡订单问题分析**

1.  `Drink` 是一个抽象父类，表示饮料
2.  `des` 就是对咖啡的描述，比如咖啡的名字
3.  `cost()` 方法就是计算费用， 在 `Drink` 类中做成一个抽象方法
4.  `Decaf` 就是单品咖啡， 继承 `Drink`，并实现 `cost()` 方法
5.  `Espress && Milk` 就是单品咖啡 + 调料， 这类的组合有很多种
6.  问题：这样设计，会有很多类，当我们增加一个单品咖啡，或者一个新的调料，类的数量就会倍增，就会出现类爆炸

![image-20200822013704375][]

> **方案2：解决星巴克咖啡订单(稍微好一些)**

前面分析到方案 `1` 中，因为咖啡单品 + 调料组合会造成类的倍增，因此可以做改进，将调料内置到 `Drink` 类，这样就不会造成类数量过多。从而提高项目的维护性(如图)

说明：`milk`、`soy`、`chocolate` 可以设计为`Boolean`，表示是否要添加相应的调料

![image-20200822020826562][]

--------------------

方案 `2` 优缺点分析

1.  方案 `2` 可以控制类的数量，不至于造成很多的类
2.  在增加或者删除调味品种类时，代码的维护量很大
3.  考虑到用户可以添加多份调料时，可以将 `hasMilk()` 返回一个对应 `int` 整形值
4.  考虑使用装饰者模式

## 2、装饰者模式定义 ##

1.  装饰者模式：动态的将新功能附加到对象上。在对象功能扩展方面，它比继承更有弹性，装饰者模式也体现了开闭原则(`ocp`)
2.  这里提到的动态的将新功能附加到对象和`ocp`原则，在后面的应用实例上会以代码的形式体现

## 3、装饰者模式原理 ##

> **装饰者模式(Decorator)原理**

1.  装饰者模式就像打包一个快递
    
    1.  主体： 比如陶瓷、衣服 ，即 `Component`，被装饰者
    2.  包装：比如报纸填充、塑料泡沫、纸板、木板，即 `Decorator`，装饰者
2.  `Component` 主体类：比如类似前面的 `Drink`
3.  `ConcreteComponent`：具体的主体，比如前面的各个单品咖啡
4.  `Decorator`：装饰者，比如各调料，装饰者里面聚合了一个 `Component` 的具体实现类
5.  在如图的`Component`与`ConcreteComponent`之间，如果实现类 `ConcreteComponent` 有很多，还可以设计一个缓冲层，将共有的部分提取出来，抽象出一个缓冲层

![image-20200822020658966][]

## 4、装饰者模式解决咖啡订单 ##

> **装饰者模式解决星巴克咖啡订单**

1.  `Drink` 类就是前面说的抽象类，即 `Component` 主体类
2.  由于单品咖啡种类较多，设计 `Coffee` 抽象类作为缓冲层，`Coffee` 抽象层的实现类就是被装饰类，比如 `ShortBlack`、`Decaf` 等就是单品咖啡
3.  `Decorator` 是一个装饰类，继承了 `Drink` 类，并且聚合了一个被装饰的对象(`Drink obj`)，`Decorator` 的 `cost()` 方法进行一个费用的叠加计算，需要递归计算价格
4.  各种调味品，比如 `Chocolate`、`Milk`、`Soy` 等，继承 `Decorator` 装饰类，聚合（装饰）了一个被装饰者

![image-20200822065124630][]

> **装饰者模式下的订单： 2 份巧克力 + 一份牛奶的 LongBlack**

解决方案

1.  `Milk`包含了`LongBlack`
2.  一份`Chocolate`包含了(`Milk + LongBlack`)
3.  一份`Chocolate`包含了(`Chocolate + Milk + LongBlack`)
4.  这样不管是什么形式的单品咖啡 + 调料组合，通过递归方式可以方便的组合和维护

![image-20200822095139057][]

--------------------

代码实现

1.  `Drink`：即 `Component` 主体类，其中定了义一个抽象方法 `cost()`，用于计算订单费用
    
        public abstract class Drink {
              
        
        	public String des; // 描述
        	private float price = 0.0f; // 价格
        	
        	// 计算费用的抽象方法，由子类来实现
        	public abstract float cost();
        
        	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;
        	}
        
        }
2.  `Coffee`：被装饰者的抽象父类，因为具体的单品咖啡品种太多，所以我们将 `Coffee` 抽象类作为缓冲层
    
        //被装饰者
        public abstract class Coffee extends Drink {
              
        	@Override
        	public float cost() {
              
        		return super.getPrice();
        	}
        }
3.  `Espresso`、`LongBlack`、`ShortBlack`、`DeCaf`：被装饰者的具体实现类
    
        public class Espresso extends Coffee {
              
        	public Espresso() {
              
        		setDes(" 意大利咖啡 ");
        		setPrice(6.0f);
        	}
        }
        
        public class LongBlack extends Coffee {
              
        	public LongBlack() {
              
        		setDes(" longblack ");
        		setPrice(5.0f);
        	}
        }
        
        public class ShortBlack extends Coffee {
              
        	public ShortBlack() {
              
        		setDes(" shortblack ");
        		setPrice(4.0f);
        	}
        }
        
        public class DeCaf extends Coffee {
              
        	public DeCaf() {
              
        		setDes(" 无因咖啡 ");
        		setPrice(1.0f);
        	}
        }
4.  `Decorator`：装饰者的抽象父类，该类实现了 `Drink` 接口，同时 `Decorator` 中聚合了一个 `Drink` 的具体实现类的对象，`cost()` 方法用于计算【装饰者（调味品） + 被装饰者（咖啡）】的费用
    
        // 装饰者
        public class Decorator extends Drink {
              
            
        	private Drink obj; // 聚合一个单品咖啡（被装饰者）
        
        	public Decorator(Drink obj) {
              
        		this.obj = obj;
        	}
        
        	@Override
        	public float cost() {
              
        		// super.getPrice：调味品（装饰者）的价格
        		// obj.cost()：单品咖啡（被装饰者）的价格
        		return super.getPrice() + obj.cost();
        	}
        
        	@Override
        	public String getDes() {
              
        		// des：调味品（装饰者）的描述信息
        		// getPrice()：调味品（装饰者）的价格
        		// obj.getDes()：单品咖啡（被装饰者）的信息
        		return des + " " + getPrice() + " && " + obj.getDes();
        	}
        
        }
5.  `Chocolate`、`Milk`、`Soy`：装饰者的具体实现类
    
        //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 ");
        		setPrice(3.0f); // 调味品 的价格
        	}
        }
        
        public class Milk extends Decorator {
              
        	public Milk(Drink obj) {
              
        		super(obj);
        		setDes(" 牛奶 ");
        		setPrice(2.0f);
        	}
        }
        
        public class Soy extends Decorator {
              
        	public Soy(Drink obj) {
              
        		super(obj);
        		setDes(" 豆浆  ");
        		setPrice(1.5f);
        	}
        }
6.  `CoffeeBar`：客户端，发出咖啡订单请求
    
        public class CoffeeBar {
              
        
        	public static void main(String[] args) {
              
        		// 装饰者模式下的订单：2份巧克力+一份牛奶+LongBlack
        
        		// 1. 点一份 LongBlack
        		Drink order = new LongBlack();
        		System.out.println("LongBlack的费用=" + order.cost());
        		System.out.println("LongBlack的描述=" + order.getDes());
        
        		// 2. order 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());
        
        		// 3. order 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());
        
        		// 3. order 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("===========================");
        
        		// 牛奶+无卡咖啡
        		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());
        
        		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());
        
        	}
        
        }
7.  程序运行结果
    
        LongBlack的费用=5.0
        LongBlack的描述= 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 
        ===========================
        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

--------------------

使用装饰者模式，程序的扩展性特别强，比如我们想添加一个新的单品咖啡种类：`DefCafe`，我们只需让此类继承 `Coffee` 抽象父类即可，其他部分的代码无须作任何修改

## 5、JDK FileInputStream ##

> **装饰者模式在JDK应用的源码分析**

`Java`的`IO`结构， `FilterInputStream`就是一个装饰者，具体分析如下

1.  `InputStream` 是(被)装饰者的抽象父类，类似我们前面讲的 `Drink`
2.  `FileInputStream` 是 `InputStream` 子类，为具体的被装饰者，类似我们前面的 `DeCaf`，`LongBlack`
3.  `FilterInputStream` 是 `InputStream` 子类，为装饰者的抽象父类，类似我们前面 的 `Decorator` 装饰者
4.  `DataInputStream` 是 `FilterInputStream` 子类，为具体的装饰者，类似前面的 `Milk`，`Soy` 等
5.  `FilterInputStream` 类中有 `protected volatile InputStream in;` 代码，即其中含有被装饰者
6.  分析得出在`jdk` 的`io`体系中，就是使用装饰者模式

![image-20200822223724570][]

--------------------

代码举例

public class Decorator {
        
    
    	public static void main(String[] args) throws Exception {
        
    		// TODO Auto-generated method stub
    
    		// 说明
    		// 1. InputStream 是抽象类, 类似我们前面讲的 Drink
    		// 2. FileInputStream 是 InputStream 子类，类似我们前面的 DeCaf, LongBlack
    		// 3. FilterInputStream 是 InputStream 子类：类似我们前面 的 Decorator 修饰者
    		// 4. DataInputStream 是 FilterInputStream 子类，具体的修饰者，类似前面的 Milk, Soy 等
    		// 5. FilterInputStream 类 有 protected volatile InputStream in; 即含被装饰者
    		// 6. 分析得出在jdk 的io体系中，就是使用装饰者模式
    
    		DataInputStream dis = new DataInputStream(new FileInputStream("d:\\abc.txt"));
    		System.out.println(dis.read());
    		dis.close();
    	}
    
    }

[image-20200822013704375]: /images/20221123/9e6a050215d14073a625cd4df4ac1ef4.png
[image-20200822020826562]: /images/20221123/d43693f1314345f7aa3b28c9b15f9ab3.png
[image-20200822020658966]: /images/20221123/c6a9a9ed2c56425ba7e0824ef58510a0.png
[image-20200822065124630]: /images/20221123/de821eabe7d64c7786bc630b29f8330d.png
[image-20200822095139057]: /images/20221123/0ed69ad4d0f04a09bed011774e3275ee.png
[image-20200822223724570]: /images/20221123/6419f20d31414141bdaa3d13203bc5ed.png