设计模式之装饰器模式

装饰器模式

装饰模式就是将其实现的功能拆分成一个个装饰器类，然后这些装饰器类实现功能并组装起来达成预期功能，还可以在不知不觉中增加其他装饰器增加新功能，而被装饰类是无感知的

1.装饰器模式的本质

装饰模式的本质 其实可以简单的理解为"给对象添加新功能的灵活方式"

（一）关键点：

1. 动态组合：可以在运行时添加或修改对象的功能，而不需要改变对象的原始代码。
2. 相同接口：装饰器和被装饰的对象实现相同的接口，这样可以方便地替换和使用。
3. 组合而非继承：与其通过继承创建新的类，装饰器模式通过将一个对象包装在另一个对象中来扩展功能，这样更加灵活。

（二）举个例子：

想象一下你有一个咖啡对象，基本的咖啡只包含咖啡本身。现在你想要给咖啡添加不同的配料，比如牛奶、糖或香料。你可以创建几个装饰器：

• 牛奶装饰器：给咖啡添加牛奶。
• 糖装饰器：给咖啡添加糖。

每个装饰器都实现相同的接口，这样你可以将它们组合在一起。例如，你可以先用牛奶装饰器装饰咖啡，再用糖装饰器装饰牛奶咖啡，得到一杯牛奶糖咖啡，而不需要修改咖啡的原始类。

2.何时选用装饰器模式

以下情况下可以考虑使用装饰器模式：

1. 动态添加功能：当你需要在不改变现有对象接口的前提下，动态地为对象添加额外的功能或修改其行为时，装饰器模式非常适合。
2. 组合优于继承：如果你想通过组合的方式来扩展对象功能，避免因继承导致的类数量激增（类爆炸）或静态绑定的限制，装饰器模式是一个不错的选择。
3. 运行时功能调整：在运行时需要灵活地添加、移除或修改对象功能，而不影响其他对象时，装饰器模式能够很好地满足这个需求。
4. 最小化现有代码修改：当你希望在不对现有代码进行大规模修改的情况下，对现有对象进行功能扩展时，装饰器模式提供了一种优雅的解决方案。

3.装饰器的优缺点

（一）优点：

1. 灵活性：可以随时为对象添加新功能，不用修改原来的代码。
2. 扩展性：可以通过组合多个装饰器来增加功能，避免创建很多复杂的子类。
3. 清晰职责：每个装饰器专注于特定的功能，使代码更易读、更易维护。
4. 减少类数量：用装饰器来增加功能，比通过继承创建大量子类要简洁得多。

（二）缺点：

1. 复杂性：使用多个装饰器时，代码结构可能变得复杂，理解起来比较困难。
2. 性能问题：每添加一个装饰器，就会增加一次方法调用，可能影响性能。
3. 调试难：调试的时候需要逐层检查，可能会比较麻烦。
4. 可能过于复杂：如果用得太多，代码可能会变得难以理解和维护。

4、代码实现

不使用设计模式写法

1.咖啡类

/**
 * 咖啡接口
 */
interface Coffee {
    /**
     * 获取描述信息
     * @return
     */
    String getDescription();

    /**
     * 获取花费
     * @return
     */
    double getCost();
}

/**
 * 黑咖啡
 */
class BlackCoffee implements Coffee {
    @Override
    public String getDescription() {
        return "黑咖啡";
    }

    @Override
    public double getCost() {
        return 2.0;
    }
}

2、测试类

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        // 订一杯黑咖啡
        Coffee coffee = new BlackCoffee();
        System.out.println("订单：" + coffee.getDescription());
        System.out.println("总价：" + coffee.getCost());
    }
}

3.结果

订单：黑咖啡
总价：2.0

功能实现完，又想给咖啡加糖，以为直接在BlackCoffee 类中加个方法就行了，但实际上不能这么做，这么做违反了开闭原则。

那怎么实现新增功能呢，新增一个子类，让他继承BlackCoffee 即可，但如果还要加功能就还要新增子类，子类或越来越庞大。

4.给咖啡加糖

/**
 * 加糖黑咖啡
 */
class SugarBlackCoffee extends BlackCoffee {
    @Override
    public String getDescription() {
        return super.getDescription() + ", 加糖";
    }

    @Override
    public double getCost() {
        return super.getCost() + 0.3;
    }
}

5.修改测试类

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
    	// 加糖黑咖啡
        Coffee sugarBlackCoffee = new SugarBlackCoffee();
        System.out.println("订单：" + sugarBlackCoffee.getDescription());
        System.out.println("总价：" + sugarBlackCoffee.getCost());
    }
}

6.结果

订单：黑咖啡, 加糖
总价：2.3

如果想要在不继承类的情况下增加功能，一种较好的方式是增加装饰器模式

使用设计模式优化

1.定义组件接口及真实实现对象

/**
 * 咖啡接口
 */
interface Coffee {
    /**
     * 获取描述信息
     * @return
     */
    String getDescription();

    /**
     * 获取花费
     * @return
     */
    double getCost();
}

/**
 * 黑咖啡
 */
class BlackCoffee implements Coffee {
    @Override
    public String getDescription() {
        return "黑咖啡";
    }

    @Override
    public double getCost() {
        return 2.0;
    }
}

2.装饰器抽象类及具体的装饰器对象

/**
 * 咖啡装饰器抽象类
 */
abstract class CoffeeDecorator implements Coffee {
    protected Coffee coffee;

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

    @Override
    public String getDescription() {
        return coffee.getDescription();
    }

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

/**
 * 真实加糖装饰器
 */
class SugarDecorator extends CoffeeDecorator {
    public SugarDecorator(Coffee coffee) {
        super(coffee);
    }

    @Override
    public String getDescription() {
        return super.getDescription() + ", 加糖";
    }

    @Override
    public double getCost() {
        return super.getCost() + 0.3;
    }
}

/**
 * 真实加奶装饰器
 */
class MilkDecorator extends CoffeeDecorator {
    public MilkDecorator(Coffee coffee) {
        super(coffee);
    }

    @Override
    public String getDescription() {
        return super.getDescription() + ", 加牛奶";
    }

    @Override
    public double getCost() {
        return super.getCost() + 0.5;
    }
}

3.测试类

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 订一杯黑咖啡
        Coffee coffee = new BlackCoffee();
        System.out.println("订单：" + coffee.getDescription());
        System.out.println("总价：" + coffee.getCost());

        // 加牛奶
        coffee = new MilkDecorator(coffee);
        System.out.println("订单：" + coffee.getDescription());
        System.out.println("总价：" + coffee.getCost());

        // 再加糖
        coffee = new SugarDecorator(coffee);
        System.out.println("订单：" + coffee.getDescription());
        System.out.println("总价：" + coffee.getCost());

        // 加两份糖，一份奶的黑咖啡
        MilkDecorator coffee2 = new MilkDecorator(new SugarDecorator(new SugarDecorator(new BlackCoffee())));
        System.out.println("订单：" + coffee2.getDescription());
        System.out.println("总价：" + coffee2.getCost());
    }
}

4.结果

订单：黑咖啡
总价：2.0
订单：黑咖啡, 加牛奶
总价：2.5
订单：黑咖啡, 加牛奶, 加糖
总价：2.8
订单：黑咖啡, 加糖, 加糖, 加牛奶
总价：3.0999999999999996