一、概述

  装饰( Decorator )模式又叫做包装模式。通过一种对客户端透明的方式来扩展对象的功能,是继承关系的一个替换方案。他是23种设计模式之一,英文叫Decorator Pattern,又叫装饰者模式。装饰模式是在不必改变原类文件和使用继承的情况下,动态地扩展一个对象的功能。它是通过创建一个包装对象,也就是装饰来包裹真实的对象。

  在不改变原有对象的基础之上,动态地给一个对象添加一些额外的职责。

1.1、适用场景

  • 扩展一个类的功能或给一个类添加附加职责
  • 动态的给一个对象添加功能,这些功能可以再动态的撤销
  • 当不能采用生成子类的方法进行扩充时。一种情况是,可能有大量独立的扩展,为支持每一种组合将产生大量的子类,使得子类数目呈爆炸性增长。另一种情况可能是因为类定义被隐藏,或类定义不能用于生成子类。
  • 需要增加由一些基本功能的排列组合而产生的非常大量的功能,从而使继承关系变的不现实。

  例如:在java的I/O类中有很深刻的体现。

注意,

  1. 多用组合,少用继承。
    利用继承设计子类的行为,是在编译时静态决定的,而且所有的子类都会继承到相同的行为。然而,如果能够利用组合的做法扩展对象的行为,就可以在运行时动态地进行扩展。
  2. 类应设计的对扩展开放,对修改关闭。

1.2、优缺点

  优点

    1. Decorator模式与继承关系的目的都是要扩展对象的功能,但是Decorator可以提供比继承更多的灵活性。
    2. 通过使用不同的具体装饰类以及这些装饰类的排列组合,设计师可以创造出很多不同行为的组合。

  缺点

    1. 这种比继承更加灵活机动的特性,也同时意味着更加多的复杂性。
    2. 装饰模式会导致设计中出现许多小类,如果过度使用,会使程序变得很复杂。
    3. 装饰模式是针对抽象组件(Component)类型编程。但是,如果你要针对具体组件编程时,就应该重新思考你的应用架构,以及装饰者是否合适。当然也可以改变Component接口,增加新的公开的行为,实现“半透明”的装饰者模式。在实际项目中要做出最佳选择。
    4.产生小对象,大量小对象占据内存,一定程度上影响性能。

1.3、类图角色及其职责

  

  装饰模式的角色与职责:

  1、抽象组件角色(Component): 一个抽象接口,是被装饰类和装饰类的父接口。(Car)

  2、具体组件角色(ConcreteComponent):为抽象组件的实现类。(RunCar)

  3、抽象装饰角色(Decorator):包含一个组件的引用,并定义了与抽象组件一致的接口。(CarDecorator)

  4、具体装饰角色(ConcreteDecorator):为抽象装饰角色的实现类。负责具体的装饰。(FlyCarDecorator、SwimCarDecorator)

1.4、演进过程

1.4.1、原有方式

  之前我们假如实现这样一个功能,建造出各种各样不同功能的车,咱们是这样实现的:

  首先,新建一个Car接口,定义了所有车的基本功能,就是跑run(),和展示自己功能的方法show(),

接口Car 

public interface Car {
void show(); void run();
}

  然后,在创建各个具体的车实现Car接口

  基本功能类-会跑

public class RunCar implements Car {

    @Override
public void show() {
this.run();
} @Override
public void run() {
System.out.println("可以跑");
}
}

  会游泳的车

public class SwimCar implements Car {

    @Override
public void show() {
this.run();
this.swim();
} @Override
public void run() {
System.out.println("可以跑");
} public void swim() {
System.out.println("可以游泳");
}
}

  会飞的车

public class FlyCar implements Car {

    @Override
public void show() {
this.run();
this.fly();
} @Override
public void run() {
System.out.println("可以跑");
} public void fly() {
System.out.println("可以飞");
}
}

  测试

    @Test
public void testCar() {
// Car car = new RunCar();
// Car car = new FlyCar();
Car car = new SwimCar();
car.show();
}

这样,每新增一种车,就要新写一个子类实现或继承其他类或接口,就相当于,每新增一种功能,就要新建一辆车。

1.4.2、装饰模式

  首先,新建一个Car接口,和一个基础的Car的实现类RunCar,因为只要是车一定有跑的功能,这两个和上面一样

  然后在新建装饰类,不同的功能建不同的装饰类

  1、新建一个装饰类父类,实现Car接口,提供一个有参的构造方法,共有的方法show(),私有的Car成员变量,并为之提供get(),set()方法。

  一定要继承Car,因为装饰过后,还是一辆车

public abstract class CarDecorator implements Car {
private Car car; public CarDecorator(Car car){
this.car = car;
} public Car getCar() {
return car;
} public void setCar(Car car) {
this.car = car;
} public abstract void show();
}

  2、为不同的装饰新建装饰类,并继承CarDecorator抽象类

  (1)游泳装饰类,覆盖抽象方法,在新增特有的方法

public class SwimCarDecorator extends CarDecorator {

    public SwimCarDecorator(Car car){
super(car);
} @Override
public void show() {
this.getCar().show();
this.swim();
} public void swim(){
System.out.println("可以游泳");
} @Override
public void run() {
}
}

  (2)飞行装饰类

public class FlyCarDecorator extends CarDecorator {

    public FlyCarDecorator(Car car){
super(car);
}
@Override
public void show() {
this.getCar().show();
this.fly();
} public void fly(){
System.out.println("可以飞");
} @Override
public void run() {
}
}

测试

    @Test
public void getCar() {
Car car = new RunCar();
Car swimCar = new SwimCarDecorator(car);
swimCar.show();
}

  这样,就不等于是,每新增一个功能就新建一辆车了,而是基础有一个RunCar,这是最基本的车,装饰类就相当于在基本的车的基础上,添加功能,装饰这台最基本的车。

  所以一定要继承Car,因为装饰过后,还是一辆车,我们可以直接Car swimCar = new SwimCarDecorator(car);用Car来创建变量。

  同样,继承关系如果每一个功能都要添加一个新的子类,如果,一辆车已经拥有了游泳和飞行的功能,这时有新增同时拥有游泳和飞行的Car,继承关系就需要在新建一个子类同时拥有这两个功能,而装饰模式什么都不需要新增,对基础的RunCar修饰两遍即可。像这样:

    @Test
public void getCar2() {
Car car = new RunCar();
Car swimCar = new SwimCarDecorator(car);
Car flySwimCar = new FlyCarDecorator(swimCar);
flySwimCar.show();
}

  这样子,最后的flySwimCar就同时拥有了飞行和游泳的功能,这也是装饰类继承Car的原因,这样子装饰类才能当做参数放进构造方法中。

  

1.5、相关设计模式

装饰者模式和代理模式

  • 装饰者模式:关注在一个对象上动态添加方法。
  • 代理模式:关注在控制对对象的访问,代理模式的代理类可以对客户隐藏一个对象具体的信息。
  • 在使用代理模式的时候,常常在一个代理对象中创建对象的实例。而当我们在使用装饰者模式时,通常会把原始对象作为参数,传给装饰者的构造器

装饰者模式和适配器模式

  • 装饰者模式和适配器模式都叫做包装模式。在装饰者模式中,装饰者与被装饰者都可以实现相同的接口,或者装饰者是被装饰者的子类。在适配器模式中,适配类与被适配类具有不同的接口,当然也有可能有部分接口是重合的。

二、扩展

2.1、jdk中的装饰器模式

2.1.1、Java I/O-Reader与java.io.BufferedReader

reader

public abstract class Reader implements Readable, Closeable {
protected Object lock;
protected Reader() {
this.lock = this;

BufferedReader

public class BufferedReader extends Reader {

    private Reader in;

    private char cb[];
private int nChars, nextChar; private static final int INVALIDATED = -2;
private static final int UNMARKED = -1;
private int markedChar = UNMARKED;
private int readAheadLimit = 0; private boolean skipLF = false; private boolean markedSkipLF = false; private static int defaultCharBufferSize = 8192;
private static int defaultExpectedLineLength = 80;
public BufferedReader(Reader in, int sz) {

Reader是被装饰者,BufferedReader是装饰者

2.1.2、Java I/O-InputStream与FilterInputStream

  

InputStream是被装饰者,FilterInputStream是装饰者

下面是InputStream相关类图的装饰者模式体现。

  

2.2、Spring中应用

2.2.1、TransactionAwareCacheDecorator

  

2.2.2、Spring-session

  org.springframework.session.web.http.SessionRepositoryFilter.SessionRepositoryRequestWrapper

2.3、tomcat

2.3.1、javax.servlet.ServletRequestWrapper

  

2.4、mybatis

2.4.1、org.apache.ibatis.cache.Cache

  

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