Java描述設計模式(09)：裝飾模式

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一、生活場景

1、場景描述

孫悟空有七十二般變化，他的每一種變化都給他帶來一種附加的本領。他變成魚兒時，就可以到水里游泳；他變成鳥兒時，就可以在天上飛行。

2、場景圖解

3、代碼實現

public class C01_InScene {
    public static void main(String[] args) {
        TheGreatestSage greatestSage = new Monkey();
        TheGreatestSage fish = new Fish(greatestSage);
        fish.shapeDesc();
        // 這里雖然是魚形態，但是本體是悟空，所以可以直接變化
        TheGreatestSage bird = new Bird(fish);
        bird.shapeDesc();
    }
}
// 頂級接口
interface TheGreatestSage {
    // 定義一個描述形態的方法
    void shapeDesc ();
}
// 悟空本尊
class Monkey implements TheGreatestSage{
    @Override
    public void shapeDesc() {
        System.out.println("Monkey.move()");
    }
}
// 包裝一層變化的描述
class Change implements TheGreatestSage {
    private TheGreatestSage greatestSage;
    Change(TheGreatestSage greatestSage){
        this.greatestSage = greatestSage;
    }
    @Override
    public void shapeDesc() {
        greatestSage.shapeDesc();
    }
}
// 具體的變化形態
class Fish extends Change{
    public Fish(TheGreatestSage greatestSage) {
        super(greatestSage);
    }
    public void shapeDesc(){
        System.out.println("魚在水中游...");
    }
}
class Bird extends Change{
    public Bird(TheGreatestSage greatestSage) {
        super(greatestSage);
    }
    public void shapeDesc(){
        System.out.println("鳥在空中飛...");
    }
}

二、裝飾模式

1、基礎概念

裝飾模式又名包裝(Wrapper)模式。裝飾模式以對客戶端透明的方式擴展對象的功能，是繼承關系的一個替代方案。
裝飾模式以對客戶透明的方式動態地給一個對象附加上更多的責任。換言之，客戶端并不會覺得對象在裝飾前和裝飾后有什么不同。裝飾模式可以在不使用創造更多子類的情況下，將對象的功能加以擴展。

2、核心角色

• 抽象構件角色

  給出一個抽象接口，以規范準備接收附加責任的對象。

• 具體構件角色

  定義一個將要接收附加責任的類。

• 裝飾角色

  持有一個構件對象的實例，并定義一個與抽象構件接口一致的接口。

• 具體裝飾角色

  負責給構件對象“貼上”附加的責任。

3、模式圖解

4、源代碼實現

// 抽象構件角色
interface Component {
    void sampleOperation();
}
// 具體構件角色
class ConcreteComponent implements Component{
    @Override
    public void sampleOperation() {
        System.out.println("業務相關代碼");
    }
}
//裝飾角色
class Decorator implements Component{
    private Component component;
    public Decorator(Component component){
        this.component = component;
    }
    @Override
    public void sampleOperation() {
        //委派給構件進行處理
        component.sampleOperation();
    }
}
// 具體裝飾角色
class ConcreteDecoratorA extends Decorator{
    public ConcreteDecoratorA(Component component) {
        super(component);
    }
    @Override
    public void sampleOperation() {
        super.sampleOperation();
        System.out.println("A.處理相關業務的代碼");
    }
}
class ConcreteDecoratorB extends Decorator{
    public ConcreteDecoratorB(Component component) {
        super(component);
    }
    @Override
    public void sampleOperation() {
        super.sampleOperation();
        System.out.println("B.處理相關業務方法");
    }
}

5、該模式簡化

• 簡化抽象類

如果只有一個ConcreteComponent類，那么可以考慮去掉抽象的Component類（接口），把Decorator作為一個ConcreteComponent子類。

• 簡化裝飾類

如果只有一個ConcreteDecorator類，那么就沒有必要建立一個單獨的Decorator類，而可以把Decorator和ConcreteDecorator的責任合并成一個類。

6、半透明說明

1)、純粹的裝飾模式很難找到。裝飾模式的用意是在不改變接口的前提下，增強類的功能。

2)、在增強功能的時候，往往需要建立新的公開的方法。

3)、這就導致了大多數的裝飾模式的實現都是“半透明”的，而不是完全透明的。換言之，允許裝飾模式改變接口，增加新的方法。這意味著客戶端可以聲明ConcreteDecorator類型的變量，從而可以調用ConcreteDecorator類中才有的方法。

4)、半透明的裝飾模式是介于裝飾模式和適配器模式之間的。適配器模式的用意是改變類的接口，也可以通過改寫一個或幾個方法，或增加新的方法來增強類的功能。

5)、大多數的裝飾模式實際上是半透明的裝飾模式，這樣的裝飾模式也稱做半裝飾、半適配器模式。

三、實際應用

1、JDK中IO流

1)、基本描述

裝飾模式在Java語言中的最經典的應用就是Java I/O類庫的設計。很少單一的創建流對象，通過創建多個疊合對象來提供所期望的IO流功能，因此裝飾模式是Java I/O類庫的基本模式。

2)、IO流圖解描述

• 抽象構件角色

由InputStream扮演。這是一個抽象類，為各種子類型提供統一的接口。

• 具體構件角色

由FileInputStream、StringBufferInputStream等類扮演。它們實現了抽象構件角色所規定的接口。

• 抽象裝飾角色

由FilterInputStream扮演。它實現了InputStream所規定的接口。

• 具體裝飾角色

由幾個類扮演，分別是BufferedInputStream、DataInputStream以及兩個不常用到的類LineNumberInputStream、PushbackInputStream。

四、優缺點總結

1、模式的優點

（1）裝飾模式與繼承關系的目的都是要擴展對象的功能，但是裝飾模式可以提供比繼承更多的靈活性。裝飾模式允許系統動態決定“貼上”一個需要的“裝飾”，或者除掉一個不需要的“裝飾”。繼承關系則不同，繼承關系是靜態的，它在系統運行前就決定了。

（2）通過使用不同的具體裝飾類以及這些裝飾類的排列組合，工程師可以創造出很多不同行為的組合。

2、模式的優點

由于使用裝飾模式，可以比使用繼承關系需要較少數目的類。使用較少的類，當然使設計比較易于進行。但是，在另一方面，使用裝飾模式會產生比使用繼承關系更多的對象。

五、源代碼地址

GitHub·地址
https://github.com/cicadasmile/model-arithmetic-parent
GitEE·地址
https://gitee.com/cicadasmile/model-arithmetic-parent