设计模式系列16—装饰者模式

1 装饰者模式的定义与特点

在现实生活中,常常需要对现有产品增加新的功能或美化其外观,如房子装修、相片加相框等。在软件开发过程中,有时想用一些现存的组件。这些组件可能只是完成了一些核心功能。但在不改变其结构的情况下,可以动态地扩展其功能。所有这些都可以釆用装饰模式来实现。

1.1 定义

装饰(Decorator)模式的定义:指在不改变现有对象结构的情况下,动态地给该对象增加一些职责(即增加其额外功能)的模式,它属于对象结构型模式。

1.2 特点

通常情况下,扩展一个类的功能会使用继承方式来实现。但继承具有静态特征,耦合度高,并且随着扩展功能的增多,子类会很膨胀。如果使用组合关系来创建一个包装对象(即装饰对象)来包裹真实对象,并在保持真实对象的类结构不变的前提下,为其提供额外的功能,这就是装饰模式的目标。

1.3 结构

装饰模式主要包含以下角色。

  • 抽象构件(Component)角色:定义一个抽象接口以规范准备接收附加责任的对象。
  • 具体构件(Concrete Component)角色:实现抽象构件,通过装饰角色为其添加一些职责。
  • 抽象装饰(Decorator)角色:继承抽象构件,并包含具体构件的实例,可以通过其子类扩展具体构件的功能。
  • 具体装饰(ConcreteDecorator)角色:实现抽象装饰的相关方法,并给具体构件对象添加附加的责任。

装饰模式的结构图如图所示:
image.png

2 装饰者模式的优缺点

2.1 优点

  • 使用装饰者模式比使用继承更加灵活,因为它选择通过一种动态的方式来扩展一个对象的功能,在运行时可以选择不同的装饰器,从而实现不同的行为。
  • 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。可以使用多个具体装饰类来装饰同一对象,得到功能更为强大的对象。
  • 具体构件类与具体装饰类可以独立变化,他能是低耦合的。用户可以根据需要来增加新的具体构件类和具体装饰类,在使用时再对其进行各种组合,原有代码无须改变,符合“开闭原则”。

2.2 缺点

  • 会产生很多的小对象,增加了系统的复杂性
  • 这种比继承更加灵活机动的特性,也同时意味着装饰模式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,较为烦琐。

3 装饰者模式的使用场景

  • 需要扩展一个类的功能,或给一个类添加附加职责。
  • 需要动态的给一个对象添加功能,这些功能可能不明确或者暂时的,可以随时很方便的动态撤销掉。
  • 需要增加由一些基本功能的排列组合而产生的非常大量的功能,从而使继承关系变的不现实。
  • 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。

4 装饰者模式的实现

公共接口:

public interface Person {  
    void eat();  
}

被装饰对象:

public class OldPerson implements Person {  
    @Override  
    public void eat() {  
        System.out.println("吃饭");  
    }  
} 

装饰对象:

public class NewPerson implements Person {  
    private OldPerson p;  

    NewPerson(OldPerson p) {  
        this.p = p;  
    }  

    @Override  
    public void eat() {  
        System.out.println("生火");  
        System.out.println("做饭");  
        p.eat();  
        System.out.println("刷碗");   
    }  
}  

测试:

public class PersonDemo {  
    public static void main(String[] args) {  
        OldPerson old = new OldPerson();  
        //old.eat(); 
        NewPerson np = new NewPerson(old);  
        np.eat();  
    }  
} 

通过例子可以看到,没有改变原来的OldPerson类,同时也没有定义他的子类而实现了Person的扩展,这就是装饰者模式的作用。

5 装饰者模式常见问题

5.1 装饰者与适配者模式的区别

  • 适配器模式主要用来兼容那些不能在一起工作的类,使他们转化为可以兼容目标接口,虽然也可以实现和装饰者一样的增加新职责,但目的不在此。
    装饰者模式主要是给被装饰者增加新职责的。
  • 适配器模式是用新接口来调用原接口,原接口对新系统是不可见或者说不可用的。
    装饰者模式原封不动的使用原接口,系统对装饰的对象也通过原接口来完成使用。
  • 适配器是知道被适配者的详细情况的(就是那个类或那个接口)。
    装饰者只知道其接口是什么,至于其具体类型(是基类还是其他派生类)只有在运行期间才知道。

5.2 装饰者和继承的区别

继承

  • 优点:代码结构清晰,而且实现简单
  • 缺点:对于每一个的需要增强的类都要创建具体的子类来帮助其增强,这样会导致继承体系过于庞大。

装饰者

  • 优点:内部可以通过多态技术对多个需要增强的类进行增强
  • 缺点:需要内部通过多态技术维护需要增强的类的实例。进而使得代码稍微复杂。
更新时间:2020-09-01 10:20:51

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