设计模式学习笔记(3)装饰器

本文实例代码:https://github.com/JamesZBL/java_design_patterns

装饰器(Decorator)模式用于动态地给一个对象添加一些额外的职责。 就增加功能来说, Decorator模式相比生成子类更为灵活。装饰模式以对客户端透明的方式扩展对象的功能,是继承关系的一个替代方案。

纯粹的装饰模式很难找到,大多数的装饰模式的实现都是“半透明”的,而不是完全透明的。换言之,允许装饰模式改变接口,增加新的方法。半透明的装饰模式是介于装饰模式和适配器模式之间的。适配器模式的用意是改变所考虑的类的接口,也可以通过改写一个或几个方法,或增加新的方法来增强或改变所考虑的类的功能。 大多数的装饰模式实际上是半透明的装饰模式,这样的装饰模式也称做半装饰、半适配器模式。

适用场景

以下情况使用Decorator模式
* 在不影响其他对象的情况下, 以动态、 透明的方式给单个对象添加职责。
* 处理那些可以撤消的职责。
* 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。

模式要点

组成部分

  • Component:定义一个对象接口, 可以给这些对象动态地添加职责。
  • ConcreteComponent:定义一个对象, 可以给这个对象添加一些职责。
  • Decorator:持有一个指向 Component 对象的引用,并定义一个与 Component 接口一致的接口。
  • ConcreteDecorator:一向组件添加职责。

协作原理

  • Decorator 将请求转发给它的 Component 对象, 并有可能在转发请求前后执行一些附加的动作。

实例分析

铁匠和木匠同时制作一把铁锤,第一种方案是木匠制作锤把,铁匠制作锤头;第二中方案是铁匠先制作锤把再制作锤头(假定这里的木匠只会制作锤把)。制作过程分为三部分:1.对材料进行初步的检查,2.进行制造并把部件安装起来以供后面的操作,3.完成之后再次进行检查,确保没有质量问题。

首先定义“操作”接口,包括前后两次检查以及安装的操作。

/**
 * 流水线上操作行为的接口
 */
public interface Operation {

  void checkBefore();

  void join();

  void chekcAfter();
}

现在只由木匠制作锤把,定义一个木匠的操作类 CarpenterOperation

/**
 * 木匠的工作
 */
public class CarpenterOperation implements Operation {

  private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(CarpenterOperation.class);

  @Override
  public void checkBefore() {
    LOGGER.info("检查木材");
  }

  @Override
  public void join() {
    LOGGER.info("打造锤把");
  }

  @Override
  public void chekcAfter() {
    LOGGER.info("检查成品锤把");
  }
}

由于某些原因,铁匠决定自己制作锤把,现在铁匠身兼双职,将木匠的工作也承担了。定义一个铁匠操作类 HammerSmith

/**
 * 铁匠
 */
public class HammerSmithOperation implements Operation {

  private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(HammerSmithOperation.class);
  private Operation previousOperation;

  public HammerSmithOperation(Operation previousOperation) {
    this.previousOperation = previousOperation;
  }

  @Override
  public void checkBefore() {
    previousOperation.checkBefore();
    LOGGER.info("检查铁材");
  }

  @Override
  public void join() {
    previousOperation.join();
    LOGGER.info("打造锤头");
  }

  @Override
  public void chekcAfter() {
    previousOperation.chekcAfter();
    LOGGER.info("检查成品锤头");
  }
}

同样实现了“操作”的接口,铁匠的每个操作都包含了木匠相应的操作,相当于对木匠的操作增加了一层包裹和扩展。这种包装就是 Decorator 模式中的装饰。

现在分别让木匠和铁匠进行一系列操作

/**
 * Decorator
 */
public class Application {

  private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(Application.class);

  public static void main(String[] args) {
    LOGGER.info("仅由木匠制作锤把");
    Operation carpenter = new CarpenterOperation();
    carpenter.checkBefore();
    carpenter.join();
    carpenter.chekcAfter();

    LOGGER.info("由铁匠完成锤把以及锤头的制作");
    Operation hammerSmith = new HammerSmithOperation(carpenter);
    hammerSmith.checkBefore();
    hammerSmith.join();
    hammerSmith.chekcAfter();
  }
}

输出如下内容

    仅由木匠制作锤把
    检查木材
    打造锤把
    检查成品锤把

    由铁匠完成锤把以及锤头的制作
    检查木材
    检查铁材
    打造锤把
    打造锤头
    检查成品锤把
    检查成品锤头

效果

优点

  1. 装饰模式和静态继承的机制的作用都是对现有的类增加新的功能,但装饰模式有着比静态继承更灵活的组合方式。装饰模式可以在运行的时候决定需要增加还是去除一种“装饰”以及什么“装饰”。静态继承则没有这样的灵活性,它对类功能的扩展是在运行之前就确定了的。
  2. 得益于装饰模式在组合上的灵活性和便利性,我们可以将各种装饰类进行组合,从而较为简单的创造各种不同的行为集合,实现多种多样的功能。

缺点

  1. 装饰者的对象和它装饰的对象本质上是完全不同的,装饰模式会生成许多的对象,导致区分各种对象变得困难
  2. 由于使用相同的标识,对于程序的理解和排错过程的难度也会随之增加

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