核心思想
- 装饰者模式(Decorator Pattern)是一种结构型设计模式,通过"包装"现有对象来为其添加额外的功能,而无需改变原有对象的代码。装饰者模式通过创建一个装饰类来扩展对象的功能而不是继承。这样可以灵活地在运行时动态地组合功能。
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结构
1. Component(抽象构件)
- 定义一个抽象接口以规范准备接受附加责任的对象。
2. ConcretComponent(具体构件)
- 实现
Component
,定义了要被装饰的具体对象。
3. Decorator(抽象装饰者)
- 实现了
Component
接口,并持有一个Component
的引用,代表被装饰对象。装饰者类可以在调用原方法的基础上添加额外的功能。
4. ConcreteDecorator(具体装饰者)
- 实现抽象装饰者的相关方法,并给具体构件对象添加附加的责任。
5. 为什么要先继承再组合:
- 继承用于"类型化" :
- 继承使得装饰器类能够实现与被装饰类相同的接口(或者父类),这确保了装饰器能够在原有的接口上添加功能时,依然能保持原有对象的一致性和可替换性。
- 通过继承,装饰器可以被用作原类的替代品,不会影响客户端代码对对象的使用和期望。
- 组合用于"功能增强" :
- 组合使得装饰器对象可以持有原始对象,并通过委托的方式来增强其行为。通过组合,装饰器可以在不修改原始类的情况下,动态地为其增加额外的功能或行为。
- 这种方式比继承更灵活,因为你可以在运行时选择不同的装饰器进行组合,动态增强对象的功能,而不需要提前在类的设计中固定哪些功能是装饰类的一部分。
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现实世界类比
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穿衣服是使用装饰的一个例子。 觉得冷时, 你可以穿一件毛衣。 如果穿毛衣还觉得冷, 你可以再套上一件夹克。 如果遇到下雨, 你还可以再穿一件雨衣。 所有这些衣物都 "扩展" 了你的基本行为, 但它们并不是你的一部分, 如果你不再需要某件衣物, 可以方便地随时脱掉。
适用场景
- 如果你希望在无需修改代码的情况下即可使用对象, 且希望在运行时为对象新增额外的行为, 可以使用装饰模式。
-
- 装饰能将业务逻辑组织为层次结构, 你可为各层创建一个装饰, 在运行时将各种不同逻辑组合成对象。 由于这些对象都遵循通用接口, 客户端代码能以相同的方式使用这些对象。
- 如果用继承来扩展对象行为的方案难以实现或者根本不可行, 你可以使用该模式。
-
- 许多编程语言使用
final
最终关键字来限制对某个类的进一步扩展。 复用最终类已有行为的唯一方法是使用装饰模式: 用封装器对其进行封装。
- 许多编程语言使用
优缺点
优点:
- 灵活性:可以通过组合多个装饰器动态地增强对象的功能,避免了继承层次的问题。
- 避免子类爆炸:避免了大量的子类继承,尤其是当有多种功能组合时。
- 符合开闭原则:通过装饰器来扩展功能,不需要修改原有代码。
缺点:
- 增加复杂性:当多个装饰者一起使用时,代码结构可能会变得复杂。
- 不容易理解:对于不熟悉设计模式的人,装饰者模式让代码更难理解。
实现步骤
- 确保业务逻辑可用一个基本组件及多个额外可选层次表示。
- 找出基本组件和可选层次的通用方法。 创建一个组件接口并在其中声明这些方法。
- 创建一个具体组件类, 并定义其基础行为。
- 创建装饰基类, 使用一个成员变量存储指向被封装对象的引用。 该成员变量必须被声明为组件接口类型, 从而能在运行时连接具体组件和装饰。 装饰基类必须将所有工作委派给被封装的对象。
- 确保所有类实现组件接口。
- 将装饰基类扩展为具体装饰。 具体装饰必须在调用父类方法 (总是委派给被封装对象) 之前或之后执行自身的行为。
- 客户端代码负责创建装饰并将其组合成客户端所需的形式。
示例
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// 抽象构建者
public abstract class FastFood {
private float price;
private String desc;
public float getPrice() {
return price;
}
public void setPrice(float price) {
this.price = price;
}
public String getDesc() {
return desc;
}
public void setDesc(String desc) {
this.desc = desc;
}
public FastFood(float price, String desc) {
this.price = price;
this.desc = desc;
}
public FastFood() {}
public abstract float cost();
}
// 具体构建者
public class FriedRice extends FastFood{
public FriedRice() {
super(10, "fried rice");
}
@Override
public float cost() {
return getPrice();
}
}
// 具体构建者
public class FriedNoodles extends FastFood{
public FriedNoodles() {
super(12, "fried noodles");
}
@Override
public float cost() {
return getPrice();
}
}
// 抽象装饰者
public abstract class Garnish extends FastFood{
// 持有一个快餐的引用
private FastFood fastFood;
public Garnish(FastFood fastFood, float price, String desc) {
super(price, desc);
this.fastFood = fastFood;
}
public FastFood getFastFood() {
return fastFood;
}
public void setFastFood(FastFood fastFood) {
this.fastFood = fastFood;
}
}
// 具体装饰者
public class Egg extends Garnish{
public Egg(FastFood fastFood) {
super(fastFood, 1, "egg");
}
@Override
public float cost() {
return getPrice() + getFastFood().cost();
}
@Override
public String getDesc() {
return super.getDesc() + " " + getFastFood().getDesc();
}
}
// 具体装饰者
public class Bacon extends Garnish{
public Bacon(FastFood fastFood) {
super(fastFood, 2, "bacon");
}
@Override
public float cost() {
return getPrice() + getFastFood().cost();
}
@Override
public String getDesc() {
return super.getDesc() + " " + getFastFood().getDesc();
}
}
// 客户端
public class Client {
public static void main(String[] args) {
// 点一份炒饭
FastFood friedRice = new FriedRice();
System.out.println(friedRice.getDesc() + ":" + friedRice.cost());
System.out.println("-----------------------------------------");
// 加一个鸡蛋
friedRice = new Egg(friedRice);
System.out.println(friedRice.getDesc() + ":" + friedRice.cost());
// 加一个培根
friedRice = new Bacon(friedRice);
System.out.println(friedRice.getDesc() + ":" + friedRice.cost());
System.out.println("-----------------------------------------");
// 再加一个鸡蛋
friedRice = new Egg(friedRice);
System.out.println(friedRice.getDesc() + ":" + friedRice.cost());
}
}
在源码中的应用
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与其他模式的关系
- 适配器模式可以对已有对象的接口进行修改, 装饰模式则能在不改变对象接口的前提下强化对象功能。 此外, 装 饰 还支持递归组合, 适 配 器则无法实现。
- 适配器能为被封装对象提供不同的接口, 代理模式能为对象提供相同的接口, 装饰则能为对象提供加强的接口。
- 责任链模式和装饰模式的类结构非常相似。 两者都依赖递归组合将需要执行的操作传递给一系列对象。 但是, 两者有几点重要的不同之处。
- 责任链的管理者可以相互独立地执行一切操作, 还可以随时停止传递请求。 另一方面, 各种装饰可以在遵循基本接口的情况下扩展对象的行为。 此外, 装饰无法中断请求的传递。
- 组合模式和装饰的结构图很相似, 因为两者都依赖递归组合来组织无限数量的对象。
- 装饰 类似于组合 , 但其只有一个子组件。 此外还有一个明显不同: 装饰 为被封装对象添加了额外的职责, 组合 仅对其子节点的结果进行了 "求和"。但是, 模式也可以相互合作: 你可以使用装饰 来扩展组合树中特定对象的行为。
- 大量使用组合和装饰的设计通常可从对于原型模式的使用中获益。 你可以通过该模式来复制复杂结构, 而非从零开始重新构造。
- 装饰可让你更改对象的外表, 策略模式则让你能够改变其本质。
- 装饰和代理有着相似的结构, 但是其意图却非常不同。 这两个模式的构建都基于组合原则, 也就是说一个对象应该将部分工作委派给另一个对象。 两者之间的不同之处在于代理 通常自行管理其服务对象的生命周期, 而装饰的生成则总是由客户端进行控制。