Java 装饰器模式详解

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前言

在上面的几篇文章中，着重介绍了Java 中常见的 IO 相关知识，在学习的过程中，发现 IO 包中是用了大量的装饰器模式，为了彻底的学习 IO，今天就来揭开装饰器模式的面纱。

为了弄明白装饰器模式的本质，我查看了很多资料，发现有很多文章要么说的很苦涩，要么举的例子不恰当。

其实我们可以这样理解装饰器模式， 就拿自己举例子，你把自己裸体的样子，想象成被装饰的对象。你的鞋子，你的寸衣，你的外套，你的手表，你的帽子 等等，都是你的装饰物，你和这些装饰物，是装饰和被装饰的关系。

实例展示

好了，现在我们用代码的方法去理解这样概念。

首先，我们发现，不管是裸体的人，还是你的鞋子、帽子，都有展示的功能，我们称之为show 方法。

我们定义一个接口，它具有展示的功能，也就是show() , 

package com.user;

/**
 * 定义接口
 * @author T
 *
 */
public interface AbstractPerson {

    //具有展示的功能
    void show() ;
}

现在应该定义一个裸体的自己了，Me 类

package com.user;

/**
 * 定义一个具体的人，就是被装饰者
 * @author T
 *
 */
public class Me implements AbstractPerson {

    @Override
    public void show() {
        System.out.println( "什么都没穿，我展示的是裸体");
    }

}

下面该定义，鞋子，帽子，手表等 装饰物，等等先别急，我们应该先定义一个鞋子，帽子，手表的抽象父类 AbstractClothes 。 其实抽象的父类有一个构造函数，构造函数里面的参数是抽象的人类，这里的用法很巧妙，这也是能够实现装饰功能的一个必不可少的步骤。

package com.user;

/**
 * 定义抽象装饰物
 * @author T
 *
 */
public abstract class AbstractClothes implements AbstractPerson {

    AbstractPerson abstractPerson ;

    public AbstractClothes( AbstractPerson abstractPerson ){
        this.abstractPerson = abstractPerson ;
    }

    @Override
    public void show() {
        abstractPerson.show();
    }

}

下面开始定义，帽子装饰物  Hat 类， 继承 AbstractClothes 类

package com.user;

/**
 * 帽子装饰物
 * @author T
 *
 */
public class Hat extends AbstractClothes {

    public Hat(AbstractPerson abstractPerson) {
        super(abstractPerson);
    }
    
    @Override
    public void show() {
        super.show();
        say();
    }
    
    public void say(){
        System.out.println( "我展示一个帽子");
    }

}

定义鞋子装饰类 Shoes ,   继承 AbstractClothes 类

package com.user;

/**
 * 鞋子装饰物
 * @author T
 *
 */
public class Shoes extends AbstractClothes {

    public Shoes(AbstractPerson abstractPerson) {
        super(abstractPerson);
    }
    
    @Override
    public void show() {
        super.show();
        say();
    }
    
    public void say(){
        System.out.println( "我展示一双鞋子");
    }
}

创建测试类 Test

package com.user;

public class Test {

    public static void main(String[] args) {

        //创建被装饰者
        Me me = new Me() ;

        //裸体的人被装饰了帽子 ，具有了展示帽子的能力
        Hat hat = new Hat( me ) ;

        // 带了帽子的人被装饰了鞋子，具有了展示鞋子的本领
        Shoes shoes = new Shoes( hat ) ;

        shoes.show();
    }
}

 运行结果：

什么都没穿，我展示的是裸体
我展示一个帽子
我展示一双鞋子

装饰器模式的类图

在学习完了一个小例子之后，我们试着总结出装饰器模式的类图。

装饰器模式类图：

• Component抽象构件角色：真实对象和装饰对象有相同的接口。这样，客户端对象就能够以与真实对象相同的方式同装饰对象交互。
• ConcreteCompoent具体构建角色(真实对象)：定义一个将要接收附加责任的类。
• Decorator装饰角色：持有一个抽象构件的引用。装饰对象接受所有客户端的请求，并把这些请求转发给真实的对象。这样，就能在真实对象调用前后增加新的功能。
• ConcreteDecorate具体装饰角色：负责给构件对象增加新的功能。

装模式在Java I/O库中的应用

IO流实现细节：

• Component抽象构件角色：io流中的InputStream,OutputStream,Reader,Writer
• ConcreteComponent具体构件角色：io流中的FileInputStream,FileOutputStream
• Decorate装饰角色：持有抽象构件的引用，FilterInputStream,FilterOutputStream
• ConcreteDecorate具体装饰角色：负责给构件对象添加新的责任，BufferedInputStream,BufferedOutputStream等

优点

•  扩展对象功能，比继承灵活，不会导致类个数急剧增加。
• 可以对一个对象进行多次装饰，创造出不同行为的组合，得到功能更加强大的对象。
• 具体构件类和具体装饰类可以独立变化，用户可以根据需要自己增加新的 具体构件子类和具体装饰子类。

缺点

• 产生很多小对象。大量小的对象占据内存，一定程度上影响性能。
• 装饰模式易出错，调试排查比较麻烦。

 

总结

• 装饰模式(Decorate)也叫包装模式(Wrapper)
• 装饰模式降低系统的耦合度，可以动态的增加或删除对象的责任，并使得需要装饰的具体构建类和具体装饰类可以独立变化，以便增加新的具体构建类和具体装饰类。

参考资料：

Java设计模式学习09——装饰模式

Java与模式：装饰(Decorator)模式