【设计模式自习室】装饰模式

迈不过友情╰ 2023-06-27 08:51 17阅读 0赞

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## 前言 ##

《设计模式自习室》系列，顾名思义，本系列文章带你温习常见的设计模式。主要内容有：

*  该模式的**介绍**，包括：
    
     *  引子、意图（大白话解释）
     *  类图、时序图（理论规范）
 *  该模式的**代码示例**：熟悉该模式的代码长什么样子
 *  该模式的**优缺点**：模式不是万金油，不可以滥用模式
 *  该模式的**实际使用案例**：了解它在哪些重要的源码中被使用

该系列会逐步更新于我的博客和公众号（博客见文章底部），也希望各位观众老爷能够关注我的个人公众号：**后端技术漫谈**，不会错过精彩好看的文章。

### 系列文章回顾 ###

*  [【设计模式自习室】开篇：为什么我们要用设计模式？][Link 1]
 *  [【设计模式自习室】建造者模式][Link 2]
 *  [【设计模式自习室】原型模式][Link 3]
 *  [【设计模式自习室】透彻理解单例模式][Link 4]
 *  [【设计模式自习室】理解工厂模式的三种形式][Link 5]
 *  [【设计模式自习室】适配器模式][Link 6]

## 结构型——装饰器模式 Decorator Patter ##

### 引子 ###

当你需要统计一个方法的运行时间时，你会怎么做？是不是下面这种方法呢，用两个时间语句统计出耗时？

public static void main(String[] args){
        long start = System.currentTimeMillis();
        algo(); // 执行代码块
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println(end - start);
    }

如果使用了装饰器模式，你可以将统计时间的方法独立出来，变成方法上面的@Timer：

public class Foo {
    
        @Timer
        public void algo1() {
            ArrayList<Integer> l = new ArrayList<>();
            for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
                l.add(1);
            }
        }
    }

**这样你就可以在不插入任何语句在原方法的情况下，统计原方法的执行时间，就像在原方法外面披了一层皮一样，这就是装饰器！**

PS：如果你了解Python，那么你可能会经常使用到装饰器。在Java中，使用起来有一些复杂，但也是完全能够通过注解做到的，它可以同样应用在权限控制、日志、缓存等方面，方便的对代码进行解耦，让通用的功能“切入”原先的代码，使得开发时可以更专注于业务逻辑。

### 定义 ###

装饰模式动态地给一个对象增加一些额外的职责(Responsibility)，就增加对象功能来说，装饰模式比生成子类实现更为灵活。

其别名也可以称为包装器(Wrapper)，与适配器模式的别名相同，但它们适用于不同的场合。根据翻译的不同，装饰模式也有人称之为“油漆工模式”，它是一种对象结构型模式。

### 类图 ###

如果看不懂UML类图，可以先粗略浏览下该图，想深入了解的话，可以继续谷歌，深入学习：

![format_png 1][]

装饰模式包含如下角色：

*  Component: 抽象构件
 *  ConcreteComponent: 具体构件
 *  Decorator: 抽象装饰类
 *  ConcreteDecorator: 具体装饰类

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### 时序图 ###

时序图（Sequence Diagram）是显示对象之间交互的图，这些对象是按时间顺序排列的。时序图中显示的是参与交互的对象及其对象之间消息交互的顺序。

我们可以大致浏览下时序图，如果感兴趣的小伙伴可以去深究一下：

![format_png 3][]

### 代码实现 ###

还记得引子中举得例子吗？

我们现在Python下看看如何实现这个统计方法执行时间的函数

首先，我们定义一个函数，如下：

def exe_time(func):
    	def new_func(*args, **args2):
    		t0 = time.time()
    		print "@%s, {%s} start" % (time.strftime("%X", time.localtime()), func.__name__)
    		back = func(*args, **args2)
    		print "@%s, {%s} end" % (time.strftime("%X", time.localtime()), func.__name__)
    		print "@%.3fs taken for {%s}" % (time.time() - t0, func.__name__)
    		return back
    	return new_func

接下来，我们就可以在需要计时的函数前一行引用它作为装饰，比如：

@exe_time
    def foo():
    	for i in xrange(10000000):
    		pass

输出效果如下：

@13:12:27, {foo} start
    @13:12:27, {foo} end
    @0.203s taken for {foo}

在Java中，没有Python这种天秀的语法糖，我们需要用注解实现，已经有网友写的例子，这里就不班门弄斧了。可以参考下文链接：

https://www.jianshu.com/p/d2dfb70fd671

### 使用场景举例 ###

### Spring ###

spring中用到的包装器模式在类名上有两种表现：一种是类名中含有Wrapper，另一种是类名中含有Decorator。基本上都是动态地给一个对象添加一些额外的职责。

#### JDK源码中的使用 ####

*  java.io.BufferedInputStream(InputStream)

InputStream inputStream = new InputStream() {
    @Override
    public int read() throws IOException {
    return 0;
    }
    };
    BufferedInputStream bufferedInputStream = new BufferedInputStream(inputStream);
    //增强了原本InputStream的功能

*  java.io.DataInputStream(InputStream)
 *  java.io.BufferedOutputStream(OutputStream)
 *  java.util.zip.ZipOutputStream(OutputStream)
 *  java.util.Collections\#checkedList|Map|Set|SortedSet|SortedMap

### 优缺点 ###

#### 优点 ####

*  装饰模式与继承本质其其实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。
 *  可以使用多个具体装饰类来装饰同一对象，得到功能更为强大的对象。
 *  具体构件类与具体装饰类可以独立变化，用户可以根据需要增加新的具体构件类和具体装饰类，在使用时再对其进行组合，原有代码无须改变，符合“开闭原则”

#### 缺点 ####

*  这种比继承更加灵活机动的特性，也同时意味着装饰模式比继承更加易于出错，排错也很困难，对于多次装饰的对象，调试时寻找错误可能需要逐级排查，较为烦琐。

### 补充：装饰模式与代理模式的区别 ###

两者都是对类的方法进行扩展，但装饰器模式强调的是增强自身，在被装饰之后你能够在被增强的类上  
使用增强后的功能。增强后你还是你，只不过能力更强了而已；而代理模式则强调要让别人帮你去做一  
些本身与你业务没有太多关系的职责（记录日志、设置缓存）。代理模式是为了实现对象的控制，因为  
被代理的对象往往难以直接获得或者是其内部不想暴露出来。

## 参考 ##

*  https://www.jianshu.com/p/d2dfb70fd671
 *  https://oldj.net/blog/2010/05/22/decorator-get-execution-time
 *  https://github.com/CyC2018/CS-Notes/blob/master/notes/%E8%AE%BE%E8%AE%A1%E6%A8%A1%E5%BC%8F%20-%20%E8%A3%85%E9%A5%B0.md
 *  https://blog.csdn.net/seaReal1/article/details/80252281
 *  《HEAD FIRST 设计模式》
 *  《剑指offer》

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