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Java设计模式之装饰器模式 (转)

 
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装饰器(Decorator)模式:

 

     Decorator设计模式是典型的结构型模式(在GOF的那本模式的Bible中将模式分为:1.创建型模式;2.结构型模式;3.行为模式三种)。它的主要用意是:动态地为对象添加一些额外的功能。(记住上面两种颜色的词汇,理解装饰器模式的精髓所在!)

 

1 何时需要使用装饰器模式

 

       GOF的那本Bible中关于装饰器模式列举的是一个文本组件与边框的例子(在这里我就不举了,主要是因为我会在书中举一个相似的,但却非常有说服力的例子,它对Swing中的某些本来应该使用Decorator却没有使用的对象的改进。同时会提出内包装、外包装的概念。看到这个例子后大家仔细体会吧!通过例子告诉大家一点:任何设计不是一成不变的、模式的应用是极其灵活的……)。下面我举一个“三明治”的例子!

 
 

       很多人都吃过三明治,都会知道三明治必不可少的是两块面包片,然后可以在夹层里加上蔬菜、沙拉、咸肉等等,外面可以涂上奶油之类的。假如现在你要为一个三明治小店构造一个程序,其中要设计各种三明治的对象。可能你已经创建了一个简单的Sandwich对象,现在要产生带蔬菜的就是继承原有的Sandwich添加一个蔬菜的成员变量,看起来很“正点”的做法,以后我还要带咸肉的、带奶油的、带蔬菜的又分为带青菜的、带芹菜的、生菜的……还是一个一个继承是吧!假如我们还需要即带蔬菜又带其它肉类,设置我们还要求这些添加成分的任意组合,那你就慢慢继承吧!

 

       下面我们就使用装饰器模式来设计这个库吧!下图是我们的设计图:

 



 

       下面是以上各个类的意义:

 
 

1.Ingredient(成分):所有类的父类,包括它们共有的方法,一般为抽象类且方法都有默认的实现,也可以为接口。它有Bread和Decorator两个子类。这种实际不存在的,系统需要的抽象类仅仅表示一个概念,图中用红色表示。

 

2. Bread(面包):就是我们三明治中必须的两片面包。它是系统中最基本的元素,也是被装饰的元素,和IO中的媒质流(原始流)一个意义。在装饰器模式中属于一类角色,所以其颜色为紫色。

 

3. Decorator(装饰器):所有其它成分的父类,这些成分可以是猪肉、羊肉、青菜、芹菜。这也是一个实际不存在的类,仅仅表示一个概念,即具有装饰功能的所有对象的父类。图中用蓝色表示。

 

4. Pork(猪肉):具体的一个成分,不过它作为装饰成分和面包搭配。

 

5. Mutton(羊肉):同上。

 

6. Celery(芹菜):同上。

 

7.Greengrocery(青菜):同上。

 

总结一下装饰器模式中的四种角色:1.被装饰对象(Bread);2.装饰对象(四种);3.装饰器(Decorator);4.公共接口或抽象类(Ingredient)。其中1和2是系统或者实际存在的,3和4是实现装饰功能需要的抽象类。

 

       写段代码体会其威力吧!(程序很简单,但是实现的方法中可以假如如何你需要的方法,意境慢慢体会吧!)

 

         //Ingredient.java

 

public abstract class Ingredient {

 

         public abstract String getDescription();

 

         public abstract double getCost();   

 

         public void printDescription(){       

 

                   System.out.println(" Name      "+ this.getDescription());

 

                   System.out.println(" Price RMB "+ this.getCost());

 

         }

 

}

 

       所有成分的父类,抽象类有一个描述自己的方法和一个得到价格的方法,以及一个打印自身描述和价格的方法(该方法与上面两个方法构成模板方法哦!)

 

//Bread.java

 

public class Bread extends Ingredient {

 

         private String description ;

 

         public Bread(String desc){

 

                   this.description=desc ;

 

         }

 

         public String getDescription(){

 

                   return description ;

 

              

 

         public double getCost(){

 

                   return 2.48 ;

 

              

 

}

 

       面包类,因为它是一个具体的成分,因此实现父类的所有的抽象方法。描述可以通过构造器传入,也可以通过set方法传入。同样价格也是一样的,我就很简单地返回了。

 

//Decorator.java

 

public abstract class Decorator extends Ingredient {

 

     Ingredient ingredient ;

 

     public Decorator(Ingredient igd){

 

              this.ingredient = igd;    

 

          

 

     public abstract String getDescription();

 

     public abstract double getCost();

 
 

       装饰器对象,所有具体装饰器对象父类。它最经典的特征就是:1.必须有一个它自己的父类为自己的成员变量;2.必须继承公共父类。这是因为装饰器也是一种成分,只不过是那些具体具有装饰功能的成分的公共抽象罢了。在我们的例子中就是有一个Ingredient作为其成员变量。Decorator继承了Ingredient类。

 

//Pork.java

 

public class Pork extends Decorator{

 

         public Pork(Ingredient igd){

 

                   super(igd);

 

         }

 

         public String getDescription(){

 

                   String base = ingredient.getDescription();

 

                   return base +"\n"+"Decrocated with Pork !";

 

         }

 

         public double getCost(){

 

                   double basePrice = ingredient.getCost();

 

                   double porkPrice = 1.8;

 

                   return        basePrice + porkPrice ;

 

         }

 

}

 

       具体的猪肉成分,同时也是一个具体的装饰器,因此它继承了Decorator类。猪肉装饰器装饰可以所有的其他对象,因此通过构造器传入一个Ingredient的实例,程序中调用了父类的构造方法,主要父类实现了这样的逻辑关系。同样因为方法是具体的成分,所以getDescription得到了实现,不过由于它是具有装饰功能的成分,因此它的描述包含了被装饰成分的描述和自身的描述。价格也是一样的。价格放回的格式被装饰成分与猪肉成分的种价格哦!

 

       从上面两个方法中我们可以看出,猪肉装饰器的功能得到了增强,它不仅仅有自己的描述和价格,还包含被装饰成分的描述和价格。主要是因为被装饰成分是它的成员变量,因此可以任意调用它们的方法,同时可以增加自己的额外的共同,这样就增强了原来成分的功能。

 

//Celery.java

 

public class Celery extends Decorator{

 

         public Celery(Ingredient igd){

 

                   super(igd);

 

         }

 

         public String getDescription(){

 

                   String base = ingredient.getDescription();

 

                   return base +"\n"+"Decrocated with Celery !";

 

         }

 

         public double getCost(){

 

                   double basePrice = ingredient.getCost();

 

                   double celeryPrice =0.6;

 

                   return        basePrice + celeryPrice ;

 

         }

 

}

 

       下面我们就领略装饰器模式的神奇了!我们有一个测试类,其中建立夹羊肉的三明治、全蔬菜的三明治、全荤的三明治。(感觉感觉吧!很香的哦!)

 

public class DecoratorTest{

 

         public static void main(String[] args){

 

                   Ingredient compound = new Mutton(new Celery(new Bread("Master24's Bread")));             

 

                   compound.printDescription();

 

                   compound = new Celery(new GreenGrocery(new Bread("Bread with milk")));    

 

                   compound.printDescription();

 

                   compound = new Mutton(new Pork(new Bread("Bread with cheese")));

 

                   compound.printDescription();

 

        }

 
 

}

 

       以上就是一个简单的装饰器类!假如你对想中国式的吃法,可以将加入馒头、春卷皮、蛋皮……夹菜可以为肉丝……突然想到了京酱肉丝。     

 

2 装饰器模式的结构

 

       在谈及软件中的结构,一般会用UML图表示(UML和ANT、JUnit等都是软件设计中基本的工具,会了没有啊!)。下面是一个我们经常看到的关于Decorator模式的结构图。



 

 
 

1.      Component就是装饰器模式中公共方法的类,在装饰器模式结构图的顶层。

 

2.      ConcreateComponent是转换器模式中具体的被装饰的类,IO包中的媒体流就是此种对象。

 

3.      Decorator装饰器模式中的核心对象,所有具体装饰器对象的父类,完成装饰器的部分职能。在上面的例子中Decorator类和这里的对应。该类可以只做一些简单的包裹被装饰的对象,也可以还包含对Component中方法的实现……他有一个鲜明的特点:继承至Component,同时包含一个Component作为其成员变量。装饰器模式动机中的动态地增加功能是在这里实现的。

 

4.      ConcreteDecoratorA和ConcreteDecoratorB是两个具体的装饰器对象,他们完成具体的装饰功能。装饰功能的实现是通过调用被装饰对象对应的方法,加上装饰对象自身的方法。这是装饰器模式动机中的添加额外功能的关键。

 

从上面图中你可能还会发现:ConcreteDecoratorA和ConcreteDecoratorB的方法不一样,这就是一般设计模式中谈及装饰器模式的“透明装饰器”和“不透明装饰器”。“透明装饰器”就是整个Decorator的结构中所有的类都保持同样的“接口”(这里是共同方法的意思),这是一种极其理想的状况,就像餐饮的例子一样。现实中绝大多数装饰器都是“不透明装饰器”,他们的“接口”在某些子类中得到增强,主要看这个类与顶层的抽象类或者接口是否有同样的公共方法。IO中的ByteArrayInputStream就比Inputstrem抽象类多一些方法,因此IO中的装饰器是一个“不通明装饰器”。下面是IO中输入字节流部分的装饰器的结构图。

 


 
 
1.InputStream是装饰器的顶层类,一个抽象类!包括一些共有的方法,如:1.读方法――read(3个);2.关闭流的方法――close;3.mark相关的方法――mark、reset和markSupport;4.跳跃方法――skip;5.查询是否还有元素方法――available。图中红色的表示。
 
2.FileInputStream、PipedInputStream…五个紫色的,是具体的被装饰对象。从他们的“接口”中可以看出他们一般都有额外的方法。
 
3.FilterInputStream是装饰器中的核心,Decorator对象,图中蓝色的部分。
 
4.DataInputStream、BufferedInputStream…四个是具体的装饰器,他们保持了和InputStream同样的接口。
 
5.ObjectInputStream是IO字节输入流中特殊的装饰器,他不是FilterInputStream的子类(不知道Sun处于何种意图不作为FileterInputStream的子类,其中流中也有不少的例子)。他和其他FilterInputStream的子类功能相似都可以装饰其他对象。
 
IO包中不仅输入字节流是采用装饰器模式、输出字节流、输入字符流和输出字符流都是采用装饰器模式。关于IO中装饰器模式的实现可以通过下面的源代码分析从而了解细节。
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