研磨设计模式之装饰模式-4

3.3  装饰模式和AOP

        装饰模式和AOP在思想上有共同之处。可能有些朋友还不太了解AOP，下面先简单介绍一下AOP的基础知识。
1：什么是AOP——面向方面编程
        AOP是一种编程范式，提供从另一个角度来考虑程序结构以完善面向对象编程（OOP）。
        在面向对象开发中，考虑系统的角度通常是纵向的，比如我们经常画出的如下的系统架构图，默认都是从上到下，上层依赖于下层，如图5所示：

                                          图5  系统架构图示例图
        而在每个模块内部呢？就拿大家都熟悉的三层架构来说，也是从上到下来考虑的，通常是表现层调用逻辑层，逻辑层调用数据层，如图6所示：


图6  三层架构示意图

        慢慢的，越来越多的人发现，在各个模块之中，存在一些共性的功能，比如日志管理、事务管理等等，如图7所示：
 

                                         图7  共性功能示意图

        这个时候，在思考这些共性功能的时候，是从横向在思考问题，与通常面向对象的纵向思考角度不同，很明显，需要有新的解决方案，这个时候AOP站出来了。
        AOP为开发者提供了一种描述横切关注点的机制，并能够自动将横切关注点织入到面向对象的软件系统中，从而实现了横切关注点的模块化。
        AOP能够将那些与业务无关，却为业务模块所共同调用的逻辑或责任，例如事务处理、日志管理、权限控制等，封装起来，便于减少系统的重复代码，降低模块间的耦合度，并有利于未来的可操作性和可维护性。
        AOP之所以强大，就是因为它能够自动把横切关注点的功能模块，自动织入回到软件系统中，这是什么意思呢？
        先看看没有AOP，在常规的面向对象系统中，对这种共性的功能如何处理，大都是把这些功能提炼出来，然后在需要用到的地方进行调用，只画调用通用日志的公共模块，其它的类似，就不去画了，如图8所示：


                    图8  调用公共功能示意图

        看清楚，是从应用模块中主动去调用公共模块，也就是应用模块要很清楚公共模块的功能，还有具体的调用方法才行，应用模块是依赖于公共模块的，是耦合的，这样一来，要想修改公共模块就会很困难了，牵一而发百。
        看看有了AOP会怎样，还是画个图来说明，如图9所示：


                 图9  AOP的调用示意图

        乍一看，跟上面不用AOP没有什么区别嘛，真的吗？看得仔细点，有一个非常非常大的改变，就是所有的箭头方向反过来了，原来是应用系统主动去调用各个公共模块的，现在变成了各个公共模块主动织入回到应用系统。
        不要小看这一点变化，这样一来应用系统就不需要知道公共功能模块，也就是应用系统和公共功能解耦了。公共功能会在合适的时候，由外部织入回到应用系统中，至于谁来实现这样的功能，以及如何实现不再我们的讨论之列，我们更关注这个思想。
        如果按照装饰模式来对比上述过程，业务功能对象就可以被看作是被装饰的对象，而各个公共的模块就好比是装饰器，可以透明的来给业务功能对象增加功能。
        所以从某个侧面来说，装饰模式和AOP要实现的功能是类似的，只不过AOP的实现方法不同，会更加灵活，更加可配置；另外AOP一个更重要的变化是思想上的变化——“主从换位”，让原本主动调用的功能模块变成了被动等待，甚至毫不知情的情况下被织入了很多新的功能。

2：使用装饰模式做出类似AOP的效果
        下面来演示一下使用装饰模式，把一些公共的功能，比如权限控制，日志记录，透明的添加回到业务功能模块中去，做出类似AOP的效果。
（1）首先定义业务接口
        这个接口相当于装饰模式的Component。注意这里使用的是接口，而不像前面一样使用的是抽象类，虽然使用抽象类的方式来定义组件是装饰模式的标准实现方式，但是如果不需要为子类提供公共的功能的话，也是可以实现成接口的，这点要先说明一下，免得有些朋友会认为这就不是装饰模式了，示例代码如下：

/**
* 商品销售管理的业务接口
*/
public interface GoodsSaleEbi {
    /**
     * 保存销售信息，本来销售数据应该是多条，太麻烦了，为了演示，简单点
     * @param user 操作人员
     * @param customer 客户
     * @param saleModel 销售数据
     * @return 是否保存成功
     */
    public boolean sale(String user,String customer,
SaleModel saleModel);
}

 

顺便把封装业务数据的对象也定义出来，很简单，示例代码如下：

/**
* 封装销售单的数据，简单的示意一些
*/
public class SaleModel {
    /**
    * 销售的商品
    */
    private String goods;
    /**
    * 销售的数量
    */
    private int saleNum;
    public String getGoods() {
        return goods;
    }
    public void setGoods(String goods) {
        this.goods = goods;
    }
    public int getSaleNum() {
        return saleNum;
    }
    public void setSaleNum(int saleNum) {
        this.saleNum = saleNum;
    }
    public String toString(){
        return "商品名称="+goods+",购买数量="+saleNum;
    }
}

 （2）定义基本的业务实现对象，示例代码如下：

public class GoodsSaleEbo implements GoodsSaleEbi{
    public boolean sale(String user,String customer,
                      SaleModel saleModel) {
        System.out.println(user+"保存了"
                                 +customer+"购买 "+saleModel+" 的销售数据");
        return true;
    }
}

 

（3）接下来该来实现公共功能了，把这些公共功能实现成为装饰器，那么需要给它们定义一个抽象的父类，示例如下：

/**
* 装饰器的接口，需要跟被装饰的对象实现同样的接口
*/
public abstract class Decorator implements GoodsSaleEbi{
    /**
               * 持有被装饰的组件对象
           */
    protected GoodsSaleEbi ebi;
    /**
     * 通过构造方法传入被装饰的对象
     * @param ebi被装饰的对象
     */
    public Decorator(GoodsSaleEbi ebi){
        this.ebi = ebi;
    }
}

 （4）实现权限控制的装饰器
先检查是否有运行的权限，如果有就继续调用，如果没有，就不递归调用了，而是输出没有权限的提示，示例代码如下：

/**
 * 实现权限控制
 */
public class CheckDecorator extends Decorator{
    public CheckDecorator(GoodsSaleEbi ebi){
        super(ebi);
    }
    public boolean sale(String user,String customer
        , SaleModel saleModel) {
        //简单点，只让张三执行这个功能
        if(!"张三".equals(user)){
            System.out.println("对不起"+user
                +"，你没有保存销售单的权限");
            //就不再调用被装饰对象的功能了
            return false;
        }else{
            return this.ebi.sale(user,customer,saleModel);
        }
    }
}

 （5）实现日志记录的装饰器，就是在功能执行完成后记录日志即可，示例代码如下：

/**
* 实现日志记录
*/
public class LogDecorator extends Decorator{
    public LogDecorator(GoodsSaleEbi ebi){
        super(ebi);
    }
    public boolean sale(String user,String customer,
        SaleModel saleModel) {
        //执行业务功能
        boolean f = this.ebi.sale(user, customer, saleModel);

        //在执行业务功能过后，记录日志
        DateFormat df =
            new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss SSS");
        System.out.println("日志记录："+user+"于"+
                df.format(new Date())+"时保存了一条销售记录，客户是"
                +customer+",购买记录是"+saleModel);
        return f;
    }
}

 （6）组合使用这些装饰器
        在组合的时候，权限控制应该是最先被执行的，所以把它组合在最外面，日志记录的装饰器会先调用原始的业务对象，所以把日志记录的装饰器组合在中间。
        前面讲过，装饰器之间最好不要有顺序限制，但是在实际应用中，要根据具体的功能要求来，有需要的时候，也可以有顺序的限制，但应该尽量避免这种情况。
        此时客户端测试代码示例如下：

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //得到业务接口，组合装饰器
        GoodsSaleEbi ebi = new CheckDecorator(
                new LogDecorator(
                new GoodsSaleEbo()));
        //准备测试数据
        SaleModel saleModel = new SaleModel();
        saleModel.setGoods("Moto手机");
        saleModel.setSaleNum(2);
        //调用业务功能
        ebi.sale("张三","张三丰", saleModel);
        ebi.sale("李四","张三丰", saleModel);
    }
}

 

运行结果如下：
  

 

        好好体会一下，是不是也在没有惊动原始业务对象的情况下，给它织入了新的功能呢？也就是说是在原始业务不知情的情况下，给原始业务对象透明的增加了新功能，从而模拟实现了AOP的功能。
        事实上，这种做法，完全可以应用在项目开发上，在后期为项目的业务对象添加数据检查、权限控制、日志记录等功能，就不需要在业务对象上去处理这些功能了，业务对象可以更专注于具体业务的处理。

3.4  装饰模式的优缺点

• 比继承更灵活
      从为对象添加功能的角度来看，装饰模式比继承来得更灵活。继承是静态的，而且一旦继承是所有子类都有一样的功能。而装饰模式采用把功能分离到每个装饰器当中，然后通过对象组合的方式，在运行时动态的组合功能，每个被装饰的对象，最终有哪些功能，是由运行期动态组合的功能来决定的。
• 更容易复用功能
      装饰模式把一系列复杂的功能，分散到每个装饰器当中，一般一个装饰器只实现一个功能，这样实现装饰器变得简单，更重要的是这样有利于装饰器功能的复用，可以给一个对象增加多个同样的装饰器，也可以把一个装饰器用来装饰不同的对象，从而复用装饰器的功能。
• 简化高层定义
      装饰模式可以通过组合装饰器的方式，给对象增添任意多的功能，因此在进行高层定义的时候，不用把所有的功能都定义出来，而是定义最基本的就可以了，可以在使用需要的时候，组合相应的装饰器来完成需要的功能。
• 会产生很多细粒度对象
      前面说了，装饰模式是把一系列复杂的功能，分散到每个装饰器当中，一般一个装饰器只实现一个功能，这样会产生很多细粒度的对象，而且功能越复杂，需要的细粒度对象越多。

 

3.5  思考装饰模式

1：装饰模式的本质
        装饰模式的本质：动态组合。
        动态是手段，组合才是目的。这里的组合有两个意思，一个是动态功能的组合，也就是动态进行装饰器的组合；另外一个是指对象组合，通过对象组合来实现为被装饰对象透明的增加功能。
        但是要注意，装饰模式不仅仅可以增加功能，也可以控制功能的访问，可以完全实现新的功能，还可以控制装饰的功能是在被装饰功能之前还是之后来运行等。
        总之，装饰模式是通过把复杂功能简单化，分散化，然后在运行期间，根据需要来动态组合的这么一个模式。

2：何时选用装饰模式
       建议在如下情况中，选用装饰模式：

• 如果需要在不影响其它对象的情况下，以动态、透明的方式给对象添加职责，可以使用装饰模式，这几乎就是装饰模式的主要功能
• 如果不合适使用子类来进行扩展的时候，可以考虑使用装饰模式，因为装饰模式是使用的“对象组合”的方式。所谓不适合用子类扩展的方式，比如：扩展功能需要的子类太多，造成子类数目呈爆炸性增长。

 

3.6  相关模式

• 装饰模式与适配器模式
      这是两个没有什么关联的模式，放到一起来说，是因为它们有一个共同的别名：Wrapper。
      这两个模式功能上是不一样的，适配器模式是用来改变接口的，而装饰模式是用来改变对象功能的。
• 装饰模式与组合模式
      这两个模式有相似之处，都涉及到对象的递归调用，从某个角度来说，可以把装饰看成是只有一个组件的组合。
      但是它们的目的完全不一样，装饰模式是要动态的给对象增加功能；而组合模式是想要管理组合对象和叶子对象，为它们提供一个一致的操作接口给客户端，方便客户端的使用。
• 装饰模式与策略模式
      这两个模式可以组合使用。
      策略模式也可以实现动态的改变对象的功能，但是策略模式只是一层选择，也就是根据策略选择一下具体的实现类而已。而装饰模式不是一层，而是递归调用，无数层都可以，只要组合好装饰器的对象组合，那就可以依次调用下去，所以装饰模式会更灵活。
      而且策略模式改变的是原始对象的功能，不像装饰模式，后面一个装饰器，改变的是经过前一个装饰器装饰过后的对象，也就是策略模式改变的是对象的内核，而装饰模式改变的是对象的外壳。
      这两个模式可以组合使用，可以在一个具体的装饰器里面使用策略模式，来选择更具体的实现方式。比如前面计算奖金的另外一个问题就是参与计算的基数不同，奖金的计算方式也是不同的。举例来说：假设张三和李四参与同一个奖金的计算，张三的销售总额是2万元，而李四的销售额是8万元，它们的计算公式是不一样的，假设奖金的计算规则是，销售额在5万以下，统一3%，而5万以上，5万内是4%，超过部分是6%。
      参与同一个奖金的计算，这就意味着可以使用同一个装饰器，但是在装饰器的内部，不同条件下计算公式不一样，那么怎么选择具体的实现策略呢？自然使用策略模式就好了，也就是装饰模式和策略模式组合来使用。
• 装饰模式与模板方法模式
      这是两个功能上有相似点的模式。
      模板方法模式主要应用在算法骨架固定的情况，那么要是算法步骤不固定呢，也就是一个相对动态的算法步骤，就可以使用装饰模式了，因为在使用装饰模式的时候，进行装饰器的组装，其实也相当于是一个调用算法步骤的组装，相当于是一个动态的算法骨架。
      既然装饰模式可以实现动态的算法步骤的组装和调用，那么把这些算法步骤固定下来，那就是模板方法模式实现的功能了，因此装饰模式可以模拟实现模板方法模式的功能。
      但是请注意，仅仅只是可以模拟功能而已，两个模式的设计目的、原本的功能、本质思想等都是不一样的。
   

 装饰模式结束，谢谢观赏

 

注：本文转自   http://chjavach.iteye.com