java设计模式---装饰者模式(decorator pattern)

java设计模式—装饰者模式(decorator pattern)

1. 定义

在不必改变原类文件和原类使用的继承的情况下，动态地扩展一个对象的功能。

它是通过创建一个包装对象，也就是用装饰来包裹真实的对象来实现。

装饰模式是一种用于替代继承的技术，它通过一种无须定义子类的方式来给对象动态增加职责，使用对象之间的关联关系取代类之间的继承关系。在装饰模式中引入了装饰类，在装饰类中既可以调用待装饰的原有类的方法，还可以增加新的方法，以扩充原有类的功能。

2. UML图



通过上图我们了解到装饰者模式有以下角色：

Component（抽象构件）：它是具体构件和抽象装饰类的共同父类，声明了在具体构件中实现的业务方法，它的引入可以使客户端以一致的方式处理未被装饰的对象以及装饰之后的对象，实现客户端的透明操作。

ConcreteComponent（具体构件）：它是抽象构件类的子类，用于定义具体的构件对象，实现了在抽象构件中声明的方法，装饰器可以给它增加额外的职责（方法）。

Decorator（抽象装饰类）：它也是抽象构件类的子类，用于给具体构件增加职责，但是具体职责在其子类中实现。它维护一个指向抽象构件对象的引用，通过该引用可以调用装饰之前构件对象的方法，并通过其子类扩展该方法，以达到装饰的目的。

ConcreteDecorator（具体装饰类）：它是抽象装饰类的子类，负责向构件添加新的职责。每一个具体装饰类都定义了一些新的行为，它可以调用在抽象装饰类中定义的方法，并可以增加新的方法用以扩充对象的行为。

由于具体构件类和装饰类都实现了相同的抽象构件接口，因此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。装饰模式可以在不需要创造更多子类的情况下，将对象的功能加以扩展。

装饰模式的核心在于抽象装饰类的设计，其典型代码如下所示：

class Decorator implements Component
{
private Component component;  //维持一个对抽象构件对象的引用
public Decorator(Component component)  //注入一个抽象构件类型的对象
{
this.component=component;
}
public void operation()
{
component.operation();  //调用原有业务方法
}
}

在抽象装饰类 Decorator 中定义了一个 Component 类型的对象 component，维持一个对抽象构件对象的引用，并可以通过构造方法或 Setter 方法将一个 Component 类型的对象注入进来，同时由于 Decorator 类实现了抽象构件Component 接口，因此需要实现在其中声明的业务方法 operation()，需要注意的是在 Decorator 中并未真正实现 operation() 方法，而只是调用原有 component 对象的 operation() 方法，它没有真正实施装饰，而是提供一个统一的接口，将具体装饰过程交给子类完成。

在 Decorator 的子类即具体装饰类中将继承 operation() 方法并根据需要进行扩展，典型的具体装饰类代码如下：

class ConcreteDecorator extends Decorator
{
public ConcreteDecorator(Component  component)
{
super(component);
}
public void operation()
{
super.operation();  //调用原有业务方法
addedBehavior();  //调用新增业务方法
}
//新增业务方法
public  void addedBehavior()
{
……
}
}

在具体装饰类中可以调用到抽象装饰类的 operation() 方法，同时可以定义新的业务方法，如 addedBehavior()。

由于在抽象装饰类 Decorator 中注入的是 Component 类型的对象，因此我们可以将一个具体构件对象注入其中，再通过具体装饰类来进行装饰；此外，我们还可以将一个已经装饰过的 Decorator 子类的对象再注入其中进行多次装饰，从而对原有功能的多次扩展。

3. 具体的代码示例

我们就以简单的实现一个窗体装饰为例，代码实现如下：

//定义抽象构件
abstract class Component {
public abstract void display();
}
//定义抽象构件子类，构件装饰者
public class ComponentDecorator extends Component{
private Component component; // 维持对抽象构件类型对象的引用
public ComponentDecorator(Component component){
this.component = component;
}
public void display() {
component.display();
}
}
//定义ListBox
public class ListBox extends Component{
public void display() {
System.out.println("显示列表框！");
}
}
//定义TextBox
public class TextBox extends Component{
public void display() {
System.out.println("显示文本框！");
}
}
//定义window
public class Window extends Component{
public void display() {
System.out.println("显示窗体！");
}
}
//定义黑框装饰组件
public class BlackBoarderDecorator extends ComponentDecorator{
public BlackBoarderDecorator(Component component) {
super(component);
}

public void display() {
this.setBlackBoarder();
super.display();
}

public void setBlackBoarder() {
System.out.println("为构件增加黑色边框！");

}
}
//定义滚动装饰组件
public class ScrollBarDecorator extends ComponentDecorator{
public ScrollBarDecorator (Component component) {
super(component); // 调用父类构造函数
}

public void display() {
this.setScrollBar();
super.display();
}

public void setScrollBar() {
System.out.println("为构件增加滚动条！");
}
}
//测试
public class Client {
public static void main(String args[]) {
Component component,componentSB,componentBB;
component = new Window();
componentSB = new ScrollBarDecorator(component);
componentSB.display();
System.out.println("--------------------");
componentBB = new BlackBoarderDecorator(componentSB);
componentBB.display();
}
}

4. 使用场景

（1）在不影响其他对象的情况下，以动态、透明的方式给单个对象添加职责。

（2）处理那些可以撤消的职责。

（3）当不能采用生成子类的方法进行扩充时。一种情况是，可能有大量独立的扩展，为支持每一种组合将产生大量的 子类，使得子类数目呈爆炸性增长。另一种情况可能是因为类定义被隐藏，或类定义不能用于生成子类。

5. 优缺点

装饰模式总结

装饰模式降低了系统的耦合度，可以动态增加或删除对象的职责，并使得需要装饰的具体构件类和具体装饰类可以独立变化，以便增加新的具体构件类和具体装饰类。在软件开发中，装饰模式应用较为广泛，例如在 JavaIO 中的输入流和输出流的设计、javax.swing 包中一些图形界面构件功能的增强等地方都运用了装饰模式。

5.1 优点

装饰模式的主要优点如下：

(1) 对于扩展一个对象的功能，装饰模式比继承更加灵活性，不会导致类的个数急剧增加。

(2) 可以通过一种动态的方式来扩展一个对象的功能，通过配置文件可以在运行时选择不同的具体装饰类，从而实现不同的行为。

(3) 可以对一个对象进行多次装饰，通过使用不同的具体装饰类以及这些装饰类的排列组合，可以创造出很多不同行为的组合，得到功能更为强大的对象。

(4) 具体构件类与具体装饰类可以独立变化，用户可以根据需要增加新的具体构件类和具体装饰类，原有类库代码无须改变，符合“开闭原则”。

5.2 缺点

装饰模式的主要缺点如下：

(1) 使用装饰模式进行系统设计时将产生很多小对象，这些对象的区别在于它们之间相互连接的方式有所不同，而不是它们的类或者属性值有所不同，大量小对象的产生势必会占用更多的系统资源，在一定程序上影响程序的性能。

(2) 装饰模式提供了一种比继承更加灵活机动的解决方案，但同时也意味着比继承更加易于出错，排错也很困难，对于多次装饰的对象，调试时寻找错误可能需要逐级排查，较为繁琐。