设计模式笔记之装饰模式---变继承关系为组合关系

装饰（Decorator）模式：

装饰模式又名包装(Wrapper)模式。装饰模式以对客户端透明的方式扩展对象的功能，是继承关系的一个替代方案。

装饰模式的职责：

• 动态为一个对象增加新的功能。
• 装饰模式是一种用于代替继承的技术无需通过继承添加子类就能扩展对象的新功能。使用对象的关联关系代替继承关系，更加灵活，同时避免类型体系的快速膨胀。

装饰模式的结构：

　　装饰模式以对客户透明的方式动态地给一个对象附加上更多的责任。换言之，客户端并不会觉得对象在装饰前和装饰后有什么不同。装饰模式可以在不使用创造更多子类的情况下，将对象的功能加以扩展。
　　
　　装饰模式的类图如下：

在装饰模式中的角色有：

• 抽象构件(Component)角色：给出一个抽象接口，以规范准备接收附加责任的对象。
• 具体构件(ConcreteComponent)角色：定义一个将要接收附加责任的类。
• 装饰(Decorator)角色：持有一个构件(Component)对象的实例，并定义一个与抽象构件接口一致的接口。
• 具体装饰(ConcreteDecorator)角色：负责给构件对象“贴上”附加的责任。

源代码：

抽象构件角色

public interface Component {

    public void sampleOperation();

}

具体构件角色：

public class ConcreteComponent implements Component {

    @Override
    public void sampleOperation() {
        // 写相关的业务代码
    }
}

装饰角色

public class Decorator implements Component{
    private Component component;

    public Decorator(Component component){
        this.component = component;
    }

    @Override
    public void sampleOperation() {
        // 委派给构件
        component.sampleOperation();
    }  
}

具体装饰角色

public class ConcreteDecoratorA extends Decorator {

    public ConcreteDecoratorA(Component component) {
        super(component);
    }

    @Override
    public void sampleOperation() {
　　　　　super.sampleOperation();
        // 写相关的业务代码
    }
}

public class ConcreteDecoratorB extends Decorator {

    public ConcreteDecoratorB(Component component) {
        super(component);
    }

    @Override
    public void sampleOperation() {
　　　　  super.sampleOperation();
        // 写相关的业务代码
    }
}

简单例子说明：

　　假设有一个车的接口，我现在想要分别具有天上飞，水里游，以及自动驾驶的功能的车子，就需要三个子类来继承这辆车用来实现不同的功能。我要给这辆车同时增加天上飞与水里游的功能，就需要继续增加一个子类来继承这辆车用来实现天上飞与水里游的功能。现在我又想给这辆车增加自动驾驶与天上飞的功能，就还需要一个子类来继承这辆车用来实现自动驾驶与天上飞的功能。

　　根据排列组合的关系，当一个类中需要增加的功能越多的时候，就会增加许多子类，造成子类的迅速膨胀。此时就需要用到装饰模式，变继承关系为组合关系。

源代码：

抽象构件角色 ，“车”接口定义了一个move()方法，这是所有的具体构件类和装饰类必须实现的。

/**
 * 抽象构建
 */
public interface ICar {
    void move();
}

具体构件角色，“车”类只具有原始功能

/**
 * ConcreteComponent 具体构件角色(真实对象)
 */
class Car implements ICar {
    @Override
    public void move() {
        System.out.println("陆地上跑！");
    }
}

抽象装饰角色，持有一个“车”对象的实例，并定义一个与“车”接口一致的接口。

/**
 * Decorator装饰角色
 */
class SuperCar implements ICar {
    protected ICar car;
    public SuperCar(ICar car) {
        super();
        this.car = car;
    }

    @Override
    public void move() {
        car.move();
    }
}

具体装饰角色“FlyCar ”

/**
 * ConcreteDecorator具体装饰角色
 */
class FlyCar extends SuperCar {

    public FlyCar(ICar car) {
        super(car);
    }

    public void fly(){
        System.out.println("天上飞！");
    }

    @Override
    public void move() {
        super.move();
        fly();
    }

}

具体装饰角色“WaterCar ”

/**
 * ConcreteDecorator具体装饰角色
 */
class WaterCar extends SuperCar {

    public WaterCar(ICar car) {
        super(car);
    }

    public void swim(){
        System.out.println("水上游！");
    }

    @Override
    public void move() {
        super.move();
        swim();
    }

}

客户端类

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Car car  = new Car();
        car.move();

        System.out.println("增加新的功能，飞行----------");
        FlyCar flycar = new FlyCar(car);
        flycar.move();

        System.out.println("增加新的功能，水里游---------");
        WaterCar  waterCar = new WaterCar(car);
        waterCar.move();

        System.out.println("增加两个新的功能，飞行，水里游-------");
        WaterCar waterCar2 = new WaterCar(new FlyCar(car));
        waterCar2.move();

    }
}

运行结果

陆地上跑！
增加新的功能，飞行----------
陆地上跑！
天上飞！
增加新的功能，水里游---------
陆地上跑！
水上游！
增加两个新的功能，飞行，水里游-------
陆地上跑！
天上飞！
水上游！

装饰模式的优点：

　　（1）装饰模式与继承关系的目的都是要扩展对象的功能，但是装饰模式可以提供比继承更多的灵活性。装饰模式允许系统动态决定“贴上”一个需要的“装饰”，或者除掉一个不需要的“装饰”。继承关系则不同，继承关系是静态的，它在系统运行前就决定了。

　　（2）通过使用不同的具体装饰类以及这些装饰类的排列组合，设计师可以创造出很多不同行为的组合。
　　

装饰模式的缺点：

　　由于使用装饰模式，可以比使用继承关系需要较少数目的类。使用较少的类，当然使设计比较易于进行。但是，在另一方面，使用装饰模式会产生比使用继承关系更多的对象。更多的对象会使得查错变得困难，特别是这些对象看上去都很相像。

设计模式在JAVA I/O库中的应用：

　　装饰模式在Java语言中的最著名的应用莫过于Java I/O标准库的设计了。

　　由于Java I/O库需要很多性能的各种组合，如果这些性能都是用继承的方法实现的，那么每一种组合都需要一个类，这样就会造成大量性能重复的类出现。而如果采用装饰模式，那么类的数目就会大大减少，性能的重复也可以减至最少。因此装饰模式是Java I/O库的基本模式。

　　Java I/O库的对象结构图如下，由于Java I/O的对象众多，因此只画出InputStream的部分。

根据上图可以看出：

• 抽象构件(Component)角色：由InputStream扮演。这是一个抽象类，为各种子类型提供统一的接口。
• 具体构件(ConcreteComponent)角色：由ByteArrayInputStream、FileInputStream、PipedInputStream、StringBufferInputStream等类扮演。它们实现了抽象构件角色所规定的接口。
• 抽象装饰(Decorator)角色：由FilterInputStream扮演。它实现了InputStream所规定的接口。
• 具体装饰(ConcreteDecorator)角色：由几个类扮演，分别是BufferedInputStream、DataInputStream以及两个不常用到的类LineNumberInputStream、PushbackInputStream。

原文链接：《JAVA与模式》之装饰模式