装饰器模式

什么是装饰器模式

  装饰器（Decorator）模式的定义：指在不改变现有对象结构的情况下，动态地给该对象增加一些职责（即增加其额外功能）的模式。

为什么使用装饰器模式

使用装饰者模式有如下好处：
  1. 避免了类爆炸问题,简化了设计
  2. 易于扩展,可以灵活组合不同调料
  3. 装饰类和被装饰类可以独立变化,没有严格耦合
  4. 符合开闭原则,扩展开放(可以添加更多调料),修改关闭(原有类不需要修改)
我们举个例子来说明，假设我们要开发一个咖啡店点餐系统。我们有以下对象:

• Coffee:咖啡类,价格5元
• Milk:牛奶类,价格1元
• ChocolateChip:巧克力豆类,价格2元
• WhipCream:奶油类,价格2元

如果不使用装饰者模式,我们可以这样设计:

// 咖啡类
public class Coffee {
    private String description = "咖啡";
    private double price = 5;
}

// 牛奶咖啡
public class CoffeeWithMilk extends Coffee {
    public CoffeeWithMilk() {
        description += " + 牛奶";
        price += 1; 
    }
}

// 巧克力豆咖啡
public class CoffeeWithChocolateChip extends Coffee {
   // ...
} 

// 奶油咖啡
public class CoffeeWithWhipCream extends Coffee {
   // ... 
}

// 巧克力豆牛奶咖啡
public class CoffeeWithMilkAndChocolateChip extends CoffeeWithMilk {
   // ...    
} 

但是这种设计有几个缺点:

1. 会产生很多子类,导致过度继承,设计变得复杂
2. 如果想添加更多的调料组合,子类数量会急剧增加,不易于维护
3. Coffee 类和子类是耦合的,一旦 Coffee 类变化,子类也需要变化

使用装饰者模式可以这样设计:

java
public interface Coffee {  
    public double getPrice(); 
}

public class SimpleCoffee implements Coffee {
    @Override
    public double getPrice() {
        return 5; 
    }
}

public abstract class CoffeeDecorator implements Coffee {
    protected Coffee coffee;

    public CoffeeDecorator(Coffee coffee) {
        this.coffee = coffee;
    }

    @Override
    public double getPrice() {
        return coffee.getPrice();
    }
}

public class Milk extends CoffeeDecorator {
    public Milk(Coffee coffee) {
        super(coffee); 
    }

    @Override
    public double getPrice() {
        return super.getPrice() + 1; 
    }
}

// 其他调料装饰类(ChocolateChip,WhipCream)定义类似...

Coffee c = new SimpleCoffee();
c = new Milk(c); // 牛奶
c = new ChocolateChip(c);// 牛奶巧克力豆
c = new WhipCream(c);// 牛奶巧克力豆

System.out.println(c.getPrice()); // 9

如何使用装饰器模式

从上面的代码中，我们可以看出，装饰器模式主要包含以下角色。

  1、抽象构件（Component）角色：定义一个抽象接口以规范准备接收附加责任的对象。
  2、具体构件（ConcreteComponent）角色：实现抽象构件，通过装饰角色为其添加一些职责。
  3、抽象装饰（Decorator）角色：继承抽象构件，并包含具体构件的实例，可以通过其子类扩展具体构件的功能。
  4、具体装饰（ConcreteDecorator）角色：实现抽象装饰的相关方法，并给具体构件对象添加附加的责任。

上面的代码示例中，我们将各个类进行下划分：

• Coffee 接口属于抽象构件
• SimpleCoffee 类属于具体构件
• CoffeeDecorator 抽象类属于抽象装饰
• Milk、ChocolateChip 等类属于具体装饰

总结

  装饰器模式不是简单的“用组合替代继承”，装饰器模式相对于简单的组合关系，还有两个比较特殊的地方。

• 装饰器类和原始类继承同样的父类，这样我们可以对原始类“嵌套”多个装饰器类。
• 装饰器类是对功能的增强，这也是装饰器模式应用场景的一个重要特点。