设计模式之装饰模式解析

装饰模式

1）概述

1.定义

动态地给一个对象增加一些额外的职责，在增加对象功能时，装饰模式比生成子类实现更为灵活。

2.作用

装饰模式可以在不改变一个对象本身功能的基础上给对象增加额外的新行为。

3.结构图

在这里插入图片描述

4.角色

Component（抽象构件）：它是具体构件和抽象装饰类的共同父类，声明了在具体构件中实现的业务方法，它的引入可以使客户端以一致的方式处理未被装饰的对象以及装饰之后的对象，实现客户端的透明操作。
ConcreteComponent（具体构件）：它是抽象构件类的子类，用于定义具体的构件对象，实现了在抽象构件中声明的方法，装饰器可以给它增加额外的职责（方法）。
Decorator（抽象装饰类）：它也是抽象构件类的子类，用于给具体构件增加职责，但是具体职责在其子类中实现，它维护一个指向抽象构件对象的引用，通过该引用可以调用装饰之前构件对象的方法，并通过其子类扩展该方法，以达到装饰的目的。
ConcreteDecorator（具体装饰类）：它是抽象装饰类的子类，负责向构件添加新的职责，每一个具体装饰类都定义了一些新的行为，它可以调用在抽象装饰类中定义的方法，并可以增加新的方法用以扩充对象的行为。

5.代码案例

抽象装饰类

public class Decorator implements Component {

    //维持一个对抽象构件对象的引用
    private Component component;

    //注入一个抽象构件类型的对象
    public Decorator(Component component){
        this.component = component;
    }

    public void operation() {
        //调用原有业务方法
        component.operation();
    }
}

注意：在Decorator中并未实现operation()方法，而只是调用原有component对象的operation()方法，它没有真正实施装饰，而是提供一个统一的接口，将具体装饰过程交给子类完成。

具体装饰类

public class ConcreteDecorator extends Decorator {
    public ConcreteDecorator(Component component) {
        super(component);
    }
    
    public void operation() {
        super.operation();  //调用原有业务方法
        addedBehavior();  //调用新增业务方法
    }
    
    //新增业务方法
    public void addedBehavior() {
         ……
    }
}

注意：由于在抽象装饰类Decorator中注入的是Component类型的对象，因此可以将一个具体构件对象注入其中，再通过具体装饰类来进行装饰；此外，还可以将一个已经装饰过的Decorator子类的对象再注入其中进行多次装饰，从而对原有功能进行多次扩展。

2）案例-完整解决方案

1.结构图

在这里插入图片描述

Component充当抽象构件类，其子类Window、TextBox、ListBox充当具体构件类，Component类的另一个子类ComponentDecorator充当抽象装饰类，ComponentDecorator的子类ScrollBarDecorator和BlackBorderDecorator充当具体装饰类。

2.代码案例

抽象构件类

//抽象构件类
abstract class Component {
    public abstract void display();
}

具体构件类

//具体构件类
public class Window extends Component {
    public void display() {
        System.out.println("显示窗体！");
    }
}

//具体构件类
public class TextBox extends Component {
    public void display() {
        System.out.println("显示文本框！");
    }
}

抽象装饰类

//抽象装饰类
public class ComponentDecorator extends Component {
    //维持对抽象构件类型对象的引用
    private Component component;

    //注入抽象构件类型的对象
    public ComponentDecorator(Component component){
        this.component = component;
    }

    public void display() {
        component.display();
    }
}

具体装饰类

//黑色边框装饰类：具体装饰类
public class BlackBorderDecorator extends ComponentDecorator {

    public BlackBorderDecorator(Component component) {
        super(component);
    }

    public void display() {
        this.setBlackBorder();
        super.display();
    }

    public void setBlackBorder() {
        System.out.println("为构件增加黑色边框！");
    }
}

客户端类

public class Client{
    public  static void main(String[] args) {
        //使用抽象构件定义
        Component component,componentBB;

        //定义具体构件
        component = new Window();
        //定义装饰后的构件
        componentBB = new BlackBorderDecorator(component);

        componentBB.display();
    }
}

3）透明装饰模式与半透明装饰模式

1.透明装饰模式

a) 定义

在透明装饰模式中，要求客户端完全针对抽象编程。

客户端程序不应该将对象声明为具体构件类型或具体装饰类型，而应该全部声明为抽象构件类型。

b) 代码案例

//使用抽象构件类型定义对象
Component  c, c1; 

c = new ConcreteComponent()；
c1 = new ConcreteDecorator (c)；

c) 注意

透明装饰模式可以让客户端透明地使用装饰之前的对象和装饰之后的对象，无须关心它们的区别。

可以对一个已装饰过的对象进行多次装饰，得到更为复杂、功能更为强大的对象。

在实现透明装饰模式时，要求具体装饰类的operation()方法覆盖抽象装饰类的operation()方法，除了调用原有对象的operation()外还需要调用新增的addedBehavior()方法来增加新行为。

2.半透明装饰模式

a) 定义

用具体装饰类型来定义装饰之后的对象，而具体构件类型还可以使用抽象构件类型来定义。

对客户端而言，具体构件类型无须关心，是透明的；但是具体装饰类型必须指定，这是不透明的。

b) 代码案例

……
//使用抽象构件类型定义
Document  doc; 
doc = new PurchaseRequest();

//使用具体装饰类型定义
Approver newDoc; 
newDoc = new Approver(doc);
……

c) 注意

半透明装饰模式可以给系统带来更多的灵活性，设计相对简单，使用起来也非常方便。

不能实现对同一个对象的多次装饰，而且客户端需要有区别地对待装饰之前的对象和装饰之后的对象。

4）总结

1.优点

对于扩展一个对象的功能，装饰模式比继承更加灵活，不会导致类的个数急剧增加。
可以通过动态的方式来扩展一个对象的功能，通过配置文件可以在运行时选择不同的具体装饰类，从而实现不同的行为。
可以对一个对象进行多次装饰，通过使用不同的具体装饰类以及这些装饰类的排列组合，可以创造出不同行为的组合，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，可以根据需要增加新的具体构件类和具体装饰类，原有类库代码无须改变，符合“开闭原则”。

2.缺点

使用装饰模式进行系统设计时将产生很多小对象，这些对象的区别在于它们之间相互连接的方式有所不同，而不是它们的类或者属性值有所不同，大量小对象的产生势必会占用更多的系统资源，在一定程序上影响程序的性能。
装饰模式提供了一种比继承更加灵活机动的解决方案，但也意味着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，较为繁琐。

3.适用场景

在不影响其他对象的情况下，以动态、透明的方式给单个对象添加职责。
当不能采用继承的方式对系统进行扩展或者采用继承不利于系统扩展和维护时可以使用装饰模式。

不能采用继承的情况：

第一类是系统中存在大量独立的扩展，为支持每一种扩展或者扩展之间的组合将产生大量的子类，使得子类数目呈爆炸性增长；

第二类是因为类已定义为不能被继承（如Java语言中的final类）。

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