【设计模式】Decorator Pattern 装饰器模式

装饰器模式理解剖析以及应用

装饰器模式

装饰器模式（Decorator Pattern）允许向一个现有的对象添加新的功能，同时又不改变其结构。这种类型的设计模式属于结构型模式，它是作为现有的类的一个包装。

这种模式创建了一个装饰类，用来包装原有的类，并在保持类方法签名完整性的前提下，提供了额外的功能。

意图

• 动态地给一个对象添加一些额外的职责。就增加功能来说，装饰器模式相比生成子类更为灵活。

解决问题

一般的，我们为了扩展一个类经常使用继承方式实现，由于继承为类引入静态特征，并且随着扩展功能的增多，子类会很膨胀。

何时使用？

1. 在不想增加很多子类的情况下扩展类。
2. 扩展一个类的功能。
3. 动态增加功能，动态撤销。

应用环境举例

1. 孙悟空有 72 变，当他变成”庙宇”后，他的根本还是一只猴子，但是他又有了庙宇的功能。
2. 不论一幅画有没有画框都可以挂在墙上，但是通常都是有画框的，并且实际上是画框被挂在墙上。在挂在墙上之前，画可以被蒙上玻璃，装到框子里；这时画、玻璃和画框形成了一个物体。

优点

1. 装饰类和被装饰类可以独立发展，不会相互耦合，装饰模式是继承的一个替代模式，装饰模式可以动态扩展一个实现类的功能。
2. 装饰器是继承的有力补充，比继承灵活，在不改变原有对象的情况下，动态的给一个对象扩展功能，即插即用
3. 通过使用不用装饰类及这些装饰类的排列组合，可以实现不同效果
4. 装饰器模式完全遵守开闭原则

缺点

1. 多层装饰比较复杂。
2. 装饰器模式会增加许多子类？，过度使用会增加程序得复杂性。

类图

• 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。
• 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。
• 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。
• 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。

实现

• 抽象构件角色

  interface Component {
      public void operation();
  }

• 具体构件角色

  class ConcreteComponent implements Component {
      public ConcreteComponent() {
          System.out.println("创建具体构件角色");
      }
      public void operation() {
          System.out.println("调用具体构件角色的方法operation()");
      }
  }

• 抽象装饰角色

  class Decorator implements Component {
      private Component component;
  
      public Decorator(Component component) {
          this.component = component;
      }
  
      public void operation() {
          component.operation();
      }
  }

• 具体装饰角色

  class ConcreteDecorator extends Decorator {
      public ConcreteDecorator(Component component) {
          super(component);
      }
  
      public void operation() {
          super.operation();
          addedFunction();
      }
  
      public void addedFunction() {
          System.out.println("为具体构件角色增加额外的功能addedFunction()");
      }
  }

• 测试

  public class DecoratorPattern {
      public static void main(String[] args) {
          Component p = new ConcreteComponent();
          p.operation();
          System.out.println("---------------------------------");
          Component d = new ConcreteDecorator(p);
          d.operation();
      }
  }

  结果

  创建具体构件角色
  调用具体构件角色的方法operation()
  ---------------------------------
  调用具体构件角色的方法operation()
  为具体构件角色增加额外的功能addedFunction()

实例

我们将创建一个 Shape 接口和实现了 Shape 接口的实体类。 然后我们创建一个实现了 Shape 接口的抽象装饰类 ShapeDecorator，并把 Shape 对象作为它的实例变量。 RedShapeDecorator 是实现了 ShapeDecorator 的实体类。 DecoratorPatternDemo 类使用 RedShapeDecorator 来装饰 Shape 对象。 * 创建一个接口： Shape.java

public interface Shape {
   void draw();
}

* 创建实现接口的实体类。 Rectangle.java

public class Rectangle implements Shape {
 
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Shape: Rectangle");
   }
}

Circle.java

public class Circle implements Shape {
 
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Shape: Circle");
   }
}

• 创建实现了 Shape 接口的抽象装饰类。
  ShapeDecorator.java

  public abstract class ShapeDecorator implements Shape {
     protected Shape decoratedShape;
   
     public ShapeDecorator(Shape decoratedShape){
        this.decoratedShape = decoratedShape;
     }
   
     public void draw(){
        decoratedShape.draw();
     }  
  }

• 创建扩展了 ShapeDecorator 类的实体装饰类。
  RedShapeDecorator.java

  public class RedShapeDecorator extends ShapeDecorator {
   
     public RedShapeDecorator(Shape decoratedShape) {
        super(decoratedShape);     
     }
   
     @Override
     public void draw() {
        decoratedShape.draw();         
        setRedBorder(decoratedShape);
     }
   
     private void setRedBorder(Shape decoratedShape){
        System.out.println("Border Color: Red");
     }
  }

• 使用 RedShapeDecorator 来装饰 Shape 对象。
  DecoratorPatternDemo.java

  public class DecoratorPatternDemo {
     public static void main(String[] args) {
   
        Shape circle = new Circle();
        ShapeDecorator redCircle = new RedShapeDecorator(new Circle());
        ShapeDecorator redRectangle = new RedShapeDecorator(new Rectangle());
        //Shape redCircle = new RedShapeDecorator(new Circle());
        //Shape redRectangle = new RedShapeDecorator(new Rectangle());
        System.out.println("Circle with normal border");
        circle.draw();
   
        System.out.println("\nCircle of red border");
        redCircle.draw();
   
        System.out.println("\nRectangle of red border");
        redRectangle.draw();
     }
  }

  结果：

  Circle with normal border
  Shape: Circle
  
  Circle of red border
  Shape: Circle
  Border Color: Red
  
  Rectangle of red border
  Shape: Rectangle
  Border Color: Red

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感谢查阅