设计模式——装饰器模式
装饰器模式(decorator pattern)允许向一个现有的对象添加新的功能,同时又不改变其结构。这种类型的设计模式属于结构型模式,它是作为现有的类的一个包装。
装饰器模式结构图
- component(抽象构件):它是装饰类和具体构件的公共父类(一般是接口或者抽象类);
- concretecomponent(具体构件):具它是抽象构件对象的子类,用来定义具体的构件对象(component的子类或者具体实现);
- decorator(抽象装饰类):进继承抽象构件,用于给具体的构件添加一些新的职责(一般是一个继承了component的接口);
- concretedecoraror(具体装饰类):实现了抽象装饰类,它负责向构件添加新的职责;
代码演示
业务场景:现我们现在模拟这样一个场景,我们点了一杯奶茶,然后给奶茶中加了冰块,加了珍珠,最后我们还想再给加点红豆,这里加红豆就使用了装饰者。
我们先来创建一个奶茶的抽象类,这个就是上面的component
角色
public interface milkytea { public void recipe(); }
我们再来创建要给奶茶的具体子类,相当于concretecomponent
public class milkyteaa implements milkytea { @override public void recipe() { system.out.println("老板来一杯奶茶,加冰块"); } }
接下来创建一个装饰类,相当于decorator
public class decorator implements milkytea { private milkytea milkytea; public void setmilkytea(milkytea milkytea) { this.milkytea = milkytea; } @override public void recipe() { milkytea.recipe(); } }
创建装饰类的子类,添加珍珠,相当于concretedecorator
public class milkyteaadecorator extends decorator { @override public void recipe() { super.recipe(); //对现有类进行功能增强 recipezz(); } // 加珍珠 public void recipezz() { system.out.println("老板再加点珍珠吧"); } }
创建装饰者的子类,添加红豆,相当于concretedecorator
public class milkyteabdecorator extends decorator { @override public void recipe() { super.recipe(); recipehd(); } public void recipehd() { system.out.println("老板你再给加点红豆吧"); } }
最后我们测试一下看下结果:
public class test { public static void main(string[] args) { milkyteaa milkytea = new milkyteaa(); milkyteaadecorator milkyteaa = new milkyteaadecorator(); milkyteabdecorator milkyteab = new milkyteabdecorator(); milkyteaa.setmilkytea(milkytea); milkyteab.setmilkytea(milkyteaa); milkyteab.recipe(); } }
jdk中的装饰器模式
在jdk
中,io部分的很多类用到了装饰器模式。
inputstream
作为抽象构件(component
),其下面大约有如下几种具体基础构件(concretecomponent
),从不同的数据源产生输入:
-
bytearrayinputstream
,从字节数组产生输入; -
fileinputstream
,从文件产生输入; -
stringbufferinputstream
,从string对象产生输入; -
pipedinputstream
,从管道产生输入; -
sequenceinputstream
,可将其他流收集合并到一个流内;
filterinputstream
作为装饰器在jdk
中是一个普通类,其下面有多个具体装饰器比如bufferedinputstream
、datainputstream
等。我们以bufferedinputstream
为例,使用它就是避免每次读取时都进行实际的写操作,起着缓冲作用。我们可以在这里稍微深入一下,站在源码的角度来管中窥豹。
filterinputstream内部封装了基础构件:
protected volatile inputstream in;
而bufferedinputstream
在调用其read()读取数据时会委托基础构件来进行更底层的操作,而它自己所起的装饰作用就是缓冲,在源码中可以很清楚的看到这一切:
public synchronized int read() throws ioexception { if (pos >= count) { fill(); if (pos >= count) return -1; } return getbufifopen()[pos++] & 0xff; } private void fill() throws ioexception { byte[] buffer = getbufifopen(); if (markpos < 0) pos = 0; /* no mark: throw away the buffer */ else if (pos >= buffer.length) /* no room left in buffer */ if (markpos > 0) { /* can throw away early part of the buffer */ int sz = pos - markpos; system.arraycopy(buffer, markpos, buffer, 0, sz); pos = sz; markpos = 0; } else if (buffer.length >= marklimit) { markpos = -1; /* buffer got too big, invalidate mark */ pos = 0; /* drop buffer contents */ } else if (buffer.length >= max_buffer_size) { throw new outofmemoryerror("required array size too large"); } else { /* grow buffer */ int nsz = (pos <= max_buffer_size - pos) ? pos * 2 : max_buffer_size; if (nsz > marklimit) nsz = marklimit; byte nbuf[] = new byte[nsz]; system.arraycopy(buffer, 0, nbuf, 0, pos); if (!bufupdater.compareandset(this, buffer, nbuf)) { throw new ioexception("stream closed"); } buffer = nbuf; } count = pos; // 看这行就行了,委托基础构件来进行更底层的操作 int n = getinifopen().read(buffer, pos, buffer.length - pos); if (n > 0) count = n + pos; } private inputstream getinifopen() throws ioexception { inputstream input = in; if (input == null) throw new ioexception("stream closed"); return input; }
这部分的代码很多,这里我们没有必要考虑这段代码的具体逻辑,只需要看到在bufferedinputstream的read方法中通过getinifopen()获取基础构件从而委托其进行更底层的操作(在这里是读取单个字节)就可以说明本文所要说的一切了。
至于i/o类库中的其他设计诸如outputstream、writer、reader,是一致的,这里就不再赘述了。
简单总结
- 装饰类和被装饰类可以独立发展,而不会相互耦合。换句话说,component类无需知道decorator类,decorator类是从外部来扩展component类的功能,而decorator也不用知道具体的构件。
- 装饰器模式是继承关系的一个替代方案。我们看装饰类decorator,不管装饰多少层,返回的对象还是component(因为decorator本身就是继承自component的),实现的还是is-a的关系。
- 装饰模式可以动态地扩展一个实现类的功能,比如在i/o系统中,我们直接给bufferedinputstream的构造器直接传一个inputstream就可以轻松构件一个带缓冲的输入流,如果需要扩展,我们继续“装饰”即可。
但是也有其自身的缺点:
多层的装饰是比较复杂的。为什么会复杂?你想想看,就像剥洋葱一样,你剥到最后才发现是最里层的装饰出现了问题,可以想象一下工作量。这点从我使用java i/o的类库就深有感受,我只需要单一结果的流,结果却往往需要创建多个对象,一层套一层,对于初学者来说容易让人迷惑。
理论的学习还是为了实践。实战中如果需要用到装饰器模式,可以从模仿 java io 部分的装饰器模式开始。模仿是创新的开始。
参考
- https://www.runoob.com/design-pattern/decorator-pattern.html
- https://my.oschina.net/u/3178270/blog/2906791
- https://www.cnblogs.com/volcano-liu/p/10897897.html