设计模式：装饰者模式介绍及代码示例 && JDK里关于装饰者模式的应用

0、背景

来看一个项目需求：咖啡订购项目。

咖啡种类有很多：美式、摩卡、意大利浓咖啡；
咖啡加料：牛奶、豆浆、可可。

要求是，扩展新的咖啡种类的时候，能够方便维护，不同种类的咖啡需要快速计算多少钱，客户单点咖啡，也可以咖啡+料。

最差方案

直接想，就是一个咖啡基类，然后所有的单品、所有的组合咖啡都去继承这个基类，每个类都有自己的对应价格。

问题：那么多种咖啡和料的组合，都相当于是售卖的咖啡的一个子类，全都去实现基本就是一个全排列，显然又会类爆炸。并且，扩展起来，多一个调料，都要把所有咖啡种类算上重新组合一次。

改进方案

将调料内置到咖啡基类里，这样不会造成数量过多，当单品咖啡继承咖啡基类的时候，就都拥有了这些调料，同时，点没有点调料，要提供相应的方法，来计算是不是加了这个调料。

问题：这样的方式虽然改进了类爆炸的问题，但是属性内置导致了耦合性很强，如果删了一个调料呢？加了一个调料呢？每一个类都要改，维护量很大。

一、装饰者模式

装饰者模式：动态的将新功能附加到对象上，在对象功能扩展方面，比继承更有弹性。

具体实现起来是这样的，如下类图所示：

可以看到，在装饰者里面拥有一个 Component 对象，这是核心的部分。

也就是不像我们想的，给单品咖啡里加调料，而是反向思维，把单品咖啡拿到调料里来，决定对他的操作。

如果 ConcreteComponent 很多的话，甚至还可以再增加缓冲层。

用装饰者模式来解决上面的咖啡订单问题，类图设计如下，考虑到具体单品咖啡的种类，增加了一个缓冲层，最基本的抽象类叫 Drink：

其中 Drink 就相当于是前面的 Component，Coffee 是缓冲层，下面的不同 Coffee 就是上面的ConcreteConponent。

费用的计算方式一改正常思路的咖啡中，而是在调料中，因为 cost 在 Drink 类里也有，所以到最终的计算，其实是带上之前的 cost 结果，如果多种装饰者进行装饰，比如一个coffee加了很多料，那么其实是 递归的思路计算 最后的 cost 。

这样的话，增加一个单品咖啡，或者增加调料，都不用改变其他地方。

代码如下，类比较多，但是每个都比较简单：

/*
    抽象类Drink，相当于Component；
    getset方法提供给子类去设置饮品或调料的信息
    但是：cost方法留给调料部分实现
*/
public abstract class Drink {
    public String description;
    private float price = 0.0f;
    //价格方法
    public abstract float cost();
    public float getPrice() {
        return price;
    }
    public void setPrice(float price) {
        this.price = price;
    }
    public String getDescription() {
        return description +":"+ price;
    }
    public void setDescription(String description) {
        this.description = description;
    }
}

接着就是Coffe缓冲层以及下面的实现类，相当于ConcreteComponent：

public class Coffee extends Drink{
    @Override
    public float cost() {
        return super.getPrice();
    }
}

public class MochaCoffee extends Coffee{
    public MochaCoffee() {
        setDescription(" 摩卡咖啡 ");
        setPrice(7.0f);
    }
}

public class USCoffee extends Coffee{
    public USCoffee() {
        setDescription(" 美式咖啡 ");
        setPrice(5.0f);
    }
}

public class ItalianCoffee extends Coffee {
    public ItalianCoffee(){
        setDescription(" 意大利咖啡 ");
        setPrice(6.0f);
    }
}

然后是装饰核心，Decorator，和Drink是继承+组合的关系：

/*
    Decorator,反客为主去拿已经有price的drink，并加上佐料
    加佐料的时候是拿去了Drink对象，但是也是给Drink进行
*/
public class Decorator extends Drink{
    private Drink drink;
    //提供一个构造器
    public Decorator(Drink drink){
        this.drink = drink;
    }
    @Override
    public float cost() {
        //计算成本，拿到佐料自己的价格+本来一杯Drink的价格
        //这里注意调用的是drink.cost不是drink.getPrice,因为cost才是子类实现的，Drink类的getPrice方法默认是返回0
        return super.getPrice() + drink.cost();
    }

    @Override
    public String getDescription() {
        //自己的信息+被装饰者coffee的信息
        return description + " " + getPrice() + " &&" + drink.getDescription();
    }
}

以及Decorator的实现类，也就是ConcreteDecorator:

public class Milk extends Decorator{
    public Milk(Drink drink) {
        super(drink);
        setDescription(" 牛奶:");
        setPrice(1.0f);
    }
}

public class Coco extends Decorator{
    public Coco(Drink drink) {
        super(drink);
        setDescription(" 可可:");
        setPrice(2.0f);//调味品价格
    }
}

public class Sugar extends Decorator {
    public Sugar(Drink drink) {
        super(drink);
        setDescription(" 糖:");
        setPrice(0.5f);
    }
}

注意，对于具体的Decorator，这里就体现了逆向思维，拿到的 drink 对象，调用父类构造器得到了一个drink，然后 set 和 get 方法设置调料自己的price和description，父类的方法 cost 就会计算价钱综合。

那里面的 super.getPrice() + drink.cost() 中的 cost()，就是一个递归的过程。

最后我们来写一个客户端测试：

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //1.点一个咖啡,用Drink接受，因为还没有完成装饰
        Drink usCoffee = new USCoffee();
        System.out.println("费用："+usCoffee.cost()+" 饮品信息："+usCoffee.getDescription());
        //2.加料
        usCoffee = new Milk(usCoffee);
        System.out.println("加奶后："+usCoffee.cost()+" 饮品信息："+usCoffee.getDescription());
        //3.再加可可
        usCoffee = new Coco(usCoffee);
        System.out.println("加奶和巧克力后："+usCoffee.cost()+" 饮品信息："+usCoffee.getDescription());
    }
}

可以看到，调用的时候，加佐料只要在原来的 drink 对象的基础上，重新构造，将原来的 drink 放进去包装（装饰），最后就达到了效果。

并且，如果要扩展一个类型的 coffee 或者一个调料，只用增加自己一个类就可以。

二、装饰者模式在 JDK 里的应用

java 的 IO 结构，FilterInputStream 就是一个装饰者。

2.1 这里面 InputStream 就相当于 Drink，也就是 Component 部分；
2.2 FileInputStream、StringBufferInputStream、ByteArrayInputStream 就相当于是单品咖啡，也就是ConcreteComponent，是 InputStream 的子类；
2.3 而 FilterInputStream 就相当于 Decorator，继承 InputStream 的同时又组合了InputStream；

2.4 BufferInputStream、DataInputStream、LineNumberInputStream 相当于具体的调料，是FilterInputStream的子类。

我们一般使用的时候：

DataInputStream dataInputStream = new DataInputStream(new FileInputStream("D://test.txt"));

或者：

FileInputStream fi = new FileInputStream("D:\test.txt");
DataInputStream dataInputStream = new DataInputStream(fi);
//具体操作

这里面的 fi 就相当于单品咖啡， datainputStream 就是给他加了佐料。

更贴合上面咖啡的写法，声明的时候用 InputStream 接他，就可以：

InputStream fi = new FileInputStream("D:\test.txt");
fi = new DataInputStream(fi);
//具体操作

感觉真是完全一样呢。