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设计模式（四）—— 装饰者模式

news 来源：原创 2024/12/21 11:09:18

目录

问题描述

版本（一）

版本（二）—— 装饰者模式 

1. 版本（一）存在的缺点

2. 装饰者模式

3. 装饰者模式实现咖啡订单系统

装饰者模式的应用——java I/O

 一个非常好的例子—— 编写自己的java I/O装饰者

问题描述

 

 

版本（一）

只使用继承

package HeadFirst.DecoratorPattern;

abstract public class Beverage {
    protected String description;
    //蒸奶
    protected boolean milk = false; //是否要
    protected int milkAmount = 0;  //要几份
    protected double milkCost = 2.0;  //一份多少钱
    //豆浆
    protected boolean soy = false;
    protected int soyAmount = 0;
    protected double soyCost = 1.0;
    //摩卡
    protected boolean mocha = false;
    protected int mochaAmount = 0;
    protected double mochaCost = 3.0;
    //奶泡
    protected boolean whip = false;
    protected int whipAmount = 0;
    protected double whipCost = 2.0;

    public String getDescription(){
        return this.description;
    }

    public double cost(){  //计算所有小料花的价钱
        double total = 0.0;
        if(milk) total = total + this.milkAmount*this.milkCost;
        if(soy) total = total + this.soyAmount*this.soyCost;
        if(mocha) total = total + this.mochaAmount*this.mochaCost;
        if(whip) total = total + this.whipAmount*this.whipCost;
        return total;
    }

    //-----------运行时设置要与不要---------
    public void setMilk(boolean milk) {
        this.milk = milk;
    }
    public void setSoy(boolean Soy){
        this.soy = soy;
    }
    public void setMocha(boolean mocha) {
        this.mocha = mocha;
    }
    public void setWhip(boolean whip) {
        this.whip = whip;
    }

    //------------运行时设置要几份---------
    public void setMilkAmount(int milkAmount) {
        this.milkAmount = milkAmount;
    }
    public void setSoyAmount(int soyAmount) {
        this.soyAmount = soyAmount;
    }
    public void setMochaAmount(int mochaAmount) {
        this.mochaAmount = mochaAmount;
    }
    public void setWhipAmount(int whipAmount) {
        this.whipAmount = whipAmount;
    }

}

以DarkRoast.java为例 

package HeadFirst.DecoratorPattern;

public class DarkRoast extends Beverage{
    private double cost = 12.0;
    
    DarkRoast(){
        description = "DarkRoast";
    }
    public double cost(){ //重写父类的cost方法
        return super.cost() + this.cost;
    }
}

客户端点单测试：

package HeadFirst.DecoratorPattern;

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //来了一位顾客，点了一倍DarkRoast，加1份蒸奶，加2份摩卡
        DarkRoast darkRoast = new DarkRoast();
        darkRoast.setMilk(true);
        darkRoast.setMilkAmount(1);
        darkRoast.setMocha(true);
        darkRoast.setMochaAmount(2);

        System.out.println("您需要支付："+darkRoast.cost()+"元");
    }
}

 运行结果：

您需要支付：20.0元

其实这样已经挺好的了哈哈哈。

  • 如果要更改咖啡涨价或者小料涨价，我们只需要打开父类或者子类修改价钱就行了（尽管这样违背了开闭原则，但是开闭原则有时候该违背就要违背！）。
  • 如果要增加新的小料奥利奥Oreo，只需要打开父类，加入新的成员变量Oreo、OreoAmount、OreoCost，加入新的成员方法setOreoAmount()和setOreo()，然后在cost方法中给Oreo再加一行就行了（当然，也违背了开闭原则）
  • 如果要退出咖啡新品，更简单的了，直接增加一个咖啡子类就好啦，根本不违背开闭原则

非常好的问题：为什么Duck问题只使用继承不行，而咖啡点单问题勉强可以呢？

非常好的回答：和Duck问题不同，鸭子超类每增加一种行为（比如吃玉米粒），就要重新考虑所有子类是否具备这一种行为，然后所有子类都要重写这一行为。但是咖啡点单问题特殊在，是否具备某种小料，是顾客点单时才能确定的，程序员实现咖啡子类的时候是不需要去确定的，所以不存在重写的。

 

版本（二）—— 装饰者模式 

1. 版本（一）存在的缺点

 版本（一）的设计方式存在两个缺点，我认为第二点比较严重：

  • 违背了开闭原则，这个前面已经详细解释过了
  • 设计死板。
    • 版本（一）规定了每种咖啡的类中包含了所有的小料，哪怕这种小料根本不适合加到这种咖啡中（永远用不到）。比如咖啡店出了一款新品“红茶”，那么“奥利奥碎”这种小料就永远用不到。
    • 如果顾客只点了一杯DarkRoast，什么小料都不加，

开闭原则

软件的每个地方都采用开闭原则也没有必要，这会导致代码变得复杂且难以理解。

装饰者模式可以完美解决版本（一）存在的缺点。 

2. 装饰者模式

定义：动态地将装饰品附加到被装饰对象上

         装饰者模式完全遵循开闭原则

实现装饰者模式的关键在于：被装饰者和装饰者继承共同的父类，尽管这并不符合现实中的逻辑（奶茶和珍珠怎么能是同一父类呢）。

应用场景：

模板类图：

  • 被装饰者和装饰者继承共同的父类
  • 具体的装饰类把Component的引用作为成员变量
  • 里面的超类可以是抽象类也可以是接口
  • 装饰者可以在被装饰者行为之前/后加上自己的行为，甚至将被装饰者行为整个取代掉

装饰者模式的优缺点

缺点：

  • 装饰者会导致设计过程中出现许多小对象，如果过度使用，程序会变得很复杂。new BBBBB( new BBBB ( new BBB ( new BB ( new B()))))

3. 装饰者模式实现咖啡订单系统

 下面这个图更容易理解一些，“装饰者一层层包裹上去”

 

 抽象类 Beverage.java

abstract public class Beverage {
    protected String description = "Unknown";
    protected double cost;
    
    public abstract String getDescription();
    public abstract double cost();
}

 抽象类 CondimentDecorator.java

abstract public class CondimentDecorator extends Beverage{
}

DarkRoast.java 

public class DarkRoast extends Beverage{
    DarkRoast(){
        description = "DarkRoast";
        cost = 0.99;
    }
    @Override
    public String getDescription() { //重写父类的getDescription方法
        return this.description;
    }
    @Override
    public double cost(){ //重写父类的cost方法
        return this.cost;
    }
}

 Milk.java

public class Milk extends CondimentDecorator{
    Beverage beverage; // !!!

    Milk(Beverage beverage){  //实现Milk对咖啡的包裹
        this.beverage = beverage;
        this.cost = 0.1;//蒸奶0.1一份
    }
    @Override
    public String getDescription() {
        return beverage.getDescription()+",Milk";
    }
    @Override
    public double cost() {
        return beverage.cost() + this.cost;
    }
}

Mocha.java 

public class Mocha extends CondimentDecorator{
    Beverage beverage;

    Mocha(Beverage beverage){
        this.beverage = beverage;
        this.cost = 0.2;
    }

    @Override
    public String getDescription() {
        return beverage.getDescription()+",Mocha";
    }

    @Override
    public double cost() {
        return beverage.cost()+this.cost;
    }
}

客户端测试：

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Beverage darkRoast = new DarkRoast(); //一杯DarkRoast
        darkRoast = new Milk(darkRoast);  //加一份Milk
        darkRoast = new Mocha(darkRoast); //加一份Mocha
        System.out.println(darkRoast.getDescription());
        System.out.println("您需要支付："+darkRoast.cost()+"元");
    }
}

 输出：

DarkRoast,Milk,Mocha
您需要支付：1.29元

非常好的问题：有不变的咖啡，变化的小料，为什么不能封装变化（写一个小料interface，然后小料各自实现interface成为类，以组合/依赖的方式和咖啡类组合），使用策略模式呢？

非常好的回答：因为顾客不来的话，程序员根本不知道什么小料该和什么咖啡组合啊！和策略模式不同的是，装饰者模式适用于没有稳定对象的场景，即只有在运行时才知道对象是什么样子。就拿例题来说，如果一个顾客要DarkRoust里加1份摩卡，2份蒸奶，3份豆浆，4份奶泡；另一个顾客要HouseBlend加10份蒸奶和2份奶泡，需求成千上万，谁又能全部想到呢？就算穷举一遍，哪个系统能把它们都封装成类呢？所以符合顾客需求的类/对象只能在运行时生成，也就是在【前台点单】时生成，这就是装饰者模式和策略模式的最大区别。

非常好的问题：这种场景是不是用工厂模式、生成器模式、桥接模式也能实现

回答：有待学习

 

装饰者模式的应用——java I/O

以InputStream为例，看看javaI/O是如何利用装饰者模式的

其实，我们之前学习java I/O的时候，“处理流包裹在节点流上”就是装饰者去包裹被装饰者。

 一个非常好的例子—— 编写自己的java I/O装饰者

装饰者类LowerCaseInputStream.java 

import java.io.*;

public class LowerCaseInputStream extends FilterInputStream {
    /**
     * Creates a <code>FilterInputStream</code>
     * by assigning the  argument <code>in</code>
     * to the field <code>this.in</code> so as
     * to remember it for later use.
     *
     * @param in the underlying input stream, or <code>null</code> if
     *           this instance is to be created without an underlying stream.
     */
    protected LowerCaseInputStream(InputStream in) {  //实现LowerCaseInputStream对in的包裹
        super(in);
    }

    @Override
    public int read() throws IOException {
        int c = super.read();
        if(c == -1){
            return -1;
        }else{
            return Character.toLowerCase((char)c);  //变小写
        }
    }

    @Override
    public int read(byte[] b, int off, int len) throws IOException {
        //字节怎么变成字符？？？
        return -1;
    }

    @Override
    public int read(byte[] b) throws IOException {
        //字节怎么变成字符？？？
        return -1;
    }
}

 测试

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        LowerCaseInputStream lowerCaseInputStream = null; //装饰
        try {
            //1)
            FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(new File("E:\\Java Project\\helloworld\\ioStream\\UpperCase.txt"));
            lowerCaseInputStream = new LowerCaseInputStream(fileInputStream);

            //2)读
            int data;
            while((data = lowerCaseInputStream.read())!=-1){
                System.out.print((char)data);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                if(lowerCaseInputStream != null)
                lowerCaseInputStream.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

 其中，我们的输入文件UpperCase.txt里的内容是：

STUPID TEACHER！

 程序输出：

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