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