每天一个模式 - Decorator Pattern

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Waht?

Definition

在不改变原类文件以及不使用继承的情况下，动态地将责任附加到对象上，从而实现动态拓展一个对象的功能。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。

Attach additional responsibilities to an object dynamically. Decorators provide a flexible alternative to subclassing for extending functionality.

满足设计原则

  • 多用组合，少用继承
  • 开放-关闭原则，类应该对拓展开放，对修改关闭

Usage

  • Component是基类。通常是一个抽象类或者一个接口，定义了属性或者方法，方法的实现可以由子类实现或者自己实现。通常不会直接使用该类，而是通过继承该类来实现特定的功能，它约束了整个继承树的行为。比如说，如果Component代表人，即使通过装饰也不会使人变成别的动物。

  • ConcreteComponent是Component的子类，实现了相应的方法，它充当了“被装饰者”的角色。

  • Decorator也是Component的子类，它是装饰者共同实现的抽象类（也可以是接口）。比如说，Decorator代表衣服这一类装饰者，那么它的子类应该是T恤、裙子这样的具体的装饰者。

  • ConcreteDecorator是Decorator的子类，是具体的装饰者，由于它同时也是Component的子类，因此它能方便地拓展Component的状态（比如添加新的方法）。每个装饰者都应该有一个实例变量用以保存某个Component的引用，这也是利用了组合的特性。在持有Component的引用后，由于其自身也是Component的子类，那么，相当于ConcreteDecorator包裹了Component，不但有Component的特性，同时自身也可以有别的特性，也就是所谓的装饰。

Example

人类吃肉方式变化过程：直接吃生肉 -> 煮熟以后再吃 -> 煮熟添加各种配菜和调料再吃 -> …….

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/**
 * 定义作为人类应有的一些规范
 */
public interface IHuman {
    void eating();
}

/**
 * 人类具体吃的行为
 */
public class Man implements IHuman {
    @Override
    public void eating() {
        System.out.println("吃刚刚捕获的美味佳肴");
    }
}

/**
 * 抽象装饰者
 * 
 * 在Decorator中并未真正实现eat()方法，而只是调用原有Human对象的eating()方法，
 * 它没有真正实施装饰，而是提供一个统一的接口，将具体装饰过程交给子类完成。
 */
public class Decorator implements IHuman {
    //维持对抽象构件的引用
    private IHuman human;
    //注入构件实例
    public Decorator(IHuman human) {
        this.human = human;
    }

    @Override
    public void eating() {
        human.eating();
    }
}

public class ConcreteDecorator extends Decorator {
    
    public ConcreteDecorator(IHuman human){
        super(human);
    }

    @Override
    public void eating() {
        System.out.println("用火烤熟肉");
        super.eating();
    }
    //需要增加的其他方法
}

JDK

  • Component：InputStream就是装饰者模式中的超类
  • ConcreteComponent：ByteArrayInputStream，FileInputStream相当于被装饰者
  • Decorator：FilterInputStream
  • ConcreteDecorator(继承FilterInputStream)：BufferedInputStream，DataInputStream，PushbackInputStream

Code Example

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File file = new File("hello.txt");
FileInputStream in = new FileInputStream(file);
BufferedInputStream inBuffered = new BufferedInputStream(in);

Conclusion

Advantage

  • 使用装饰者模式比使用继承更加灵活，因为它选择通过一种动态的方式来扩展一个对象的功能，在运行时可以选择不同的装饰器，从而实现不同的行为。

  • 通过使用不同的具体装饰类以及这些装饰类的排列组合，可以创造出很多不同行为的组合。可以使用多个具体装饰类来装饰同一对象，得到功能更为强大的对象。

  • 具体构件类与具体装饰类可以独立变化，他能是低耦合的。用户可以根据需要来增加新的具体构件类和具体装饰类，在使用时再对其进行各种组合，原有代码无须改变，符合“开闭原则”。

Disadvantage

  • 会产生很多的小对象，增加了系统的复杂性

  • 由于使用装饰模式，可以比使用继承关系需要较少数目的类。使用较少的类，当然使设计比较易于进行。但是在另一方面，使用装饰模式会产生比使用继承关系更多的对象。更多的对象会使得查错变得困难，特别是这些对象看上去都很相像。

Reference

https://blog.csdn.net/a553181867/article/details/52108423
https://zhuanlan.zhihu.com/p/44003220
设计模式–装饰者模式（在IO体系中的应用）：https://blog.csdn.net/u013679744/article/details/77686646