结构型模式——装饰者模式

一、介绍

装饰者模式是一种结构型模式，通过这种模式，可以动态地将责任附加到对象上。若要扩展功能，装饰者提供了比继承更有弹性的替代方案。

二、案例分析

还是以传说中的星巴克咖啡馆咖啡订单问题说事儿：

1）、不采用装饰者模式

• 1、现在呢，有一个咖啡馆，它有一套自己的订单系统，当顾客来咖啡馆的时候，可以通过订单系统来点自己想要的咖啡。他们原先的设计是这样子的：
  
• 2、此时、咖啡馆为了吸引更多的顾客，需要在订单系统中允许顾客选择加入不同调料的咖啡，例如：蒸奶（Steamed Milk）、豆浆（Soy）、摩卡（Mocha，也就是巧克力风味）或覆盖奶泡。星巴兹会根据所加入的调料收取不同的费用。所以订单系统必须考虑到这些调料部分。下面是他们的第一次尝试：
  
• 3、很显然之前的设计肯定是不行的，简直分分钟把人逼疯的节奏，有木有！这时，有个人提出了新的方案，利用实例变量和继承，来追踪这些调料。具体为：先从Beverage基类下手，加上实例变量代表是否加上调料（牛奶、豆浆、摩卡、奶泡……）
  
  
  以上这种设计虽然满足了现在的需求，但是我们想一下，如果出现下面情况该怎么办呢？
  ①、调料价钱的改变会使我们更改现有代码。
  ②、一旦出现新的调料，我们就需要加上新的方法，并改变超类中的cost()方法。
  ③、以后可能会开发出新饮料。对这些饮料而言（例如：冰茶），某些调料可能并不适合，但是在这个设计方式中，Tea（茶）子类仍将继承那些不适合的方法，例如：hasWhip()（加奶泡）。
  ④、万一顾客想要双倍摩卡咖啡，怎么办？
  很明显，上面的设计并不能够从根本上解决我们所碰到的问题。并且这种设计违反了开放关闭原则的，所以才有了现在的装饰者，装饰者可以非常完美的解决以上的所有问题。

2）、采用装饰者模式

• 1、我们要以饮料为主体，然后在运行时以调料来“装饰”（decorate）饮料。比方说，如果顾客想要摩卡和奶泡深焙咖啡，那么，要做的是：
  ①、拿一个深焙咖啡（DarkRoast）对象
  ②、以摩卡（Mocha）对象装饰它
  ③、以奶泡（Whip）对象装饰它
  ④、调用cost()方法，并依赖委托（delegate）将调料的价钱加上去。
  但是如何“装饰”一个对象，而“委托”又要如何与此搭配使用呢？那就是把装饰者对象当成“包装者”。让我们看看这是如何工作的：
  
  
  
• 2、我们将我们所知道的写下来：
  ①、装饰者和被装饰对象有相同的超类型。
  ②、你可以用一个或多个装饰者包装一个对象。
  ③、既然装饰者和被装饰对象有相同的超类型，所以在任何需要原始对象（被包装的）的场合，可以用装饰过的对象代替它。
  ④、装饰者可以在所委托被装饰者的行为之前与 / 或之后，加上自己的行为，以达到特定的目的。
  ⑤、对象可以在任何时候被装饰，所以可以在运行时动态地、不限量地用你喜欢的装饰者来装饰对象。
  下面，我们来看一下装饰者模式的类图：
  
  利用装饰者模式来实现我们的订单系统的类图：
  

三、案例实现

• 饮料抽象类

import java.math.BigDecimal;

/**
 * 饮料抽象类
 *
 * @author zhangxs
 **/
public abstract class Beverage {
    String description = "Unknown Beverage";

    public String getDescription() {
        return description;
    }

    /**
     * cost方法是用来返回饮料的价钱（需在具体类中实现）
     */
    public abstract BigDecimal cost();
}

• 深焙咖啡类

import java.math.BigDecimal;

/**
 * 深焙咖啡类（一种具体的饮料）
 *
 * @author zhangxs
 **/
public class DarkRoast extends Beverage {
    /**
     * 说明他是DarkRoast饮料
     */
    public DarkRoast() {
        description = "DarkRoast";
    }

    /**
     * 实现cost方法，用来返回DarkRoast（深焙咖啡）的价格
     */
    @Override
    public BigDecimal cost() {
        return new BigDecimal("3.00");
    }
}

• 低咖啡因咖啡类

import java.math.BigDecimal;

/**
 * 低咖啡因咖啡类（一种具体的饮料）
 *
 * @author zhangxs
 **/
public class Decaf extends Beverage {
    /**
     * 说明他是Decaf饮料
     */
    public Decaf() {
        description = "Decaf";
    }

    /**
     * 实现cost方法，用来返回Decaf（低咖啡因咖啡）的价格
     */
    @Override
    public BigDecimal cost() {
        return new BigDecimal("4.00");
    }
}

• 浓缩咖啡类

import java.math.BigDecimal;

/**
 * 浓缩咖啡类（一种具体饮料）
 *
 * @author zhangxs
 **/
public class Espresso extends Beverage {
    /**
     * 说明他是Espresso饮料
     */
    public Espresso() {
        description = "Espresso";
    }

    /**
     * 实现cost方法，用来返回Espresso（浓缩咖啡）的价格
     */
    @Override
    public BigDecimal cost() {
        return new BigDecimal("2.00");
    }
}

• 调料装饰着抽象类

/**
 * 调料装饰着抽象类（继承自饮料抽象类）
 *
 * @author zhangxs
 **/
public abstract class CondimentDecorator extends Beverage {
    /**
     * 所有的调料装饰者都必须重新实现getDescription()方法
     * 这样才能够用递归的方式来得到所选饮料的整体描述
     */
    @Override
    public abstract String getDescription();
}

• 摩卡调料类

import java.math.BigDecimal;

/**
 * 摩卡调料类（继承自CondimentDecorator）
 *
 * @author zhangxs
 **/
public class Mocha extends CondimentDecorator {
    /**
     * 用一个实例变量记录饮料，也就是被装饰者
     */
    Beverage beverage;

    /**
     * 构造器初始化饮料变量
     */
    public Mocha(Beverage beverage) {
        this.beverage = beverage;
    }

    /**
     * 在原来饮料的基础上添加上Mocha描述（原来的饮料加入Mocha调料，被Mocha调料装饰）
     */
    @Override
    public String getDescription() {
        return beverage.getDescription() + ",Mocha";
    }

    /**
     * 在原来饮料的基础上加上Mocha的价格（原来的饮料加入Mocha调料，被Mocha调料装饰）
     */
    @Override
    public BigDecimal cost() {
        return new BigDecimal("0.2").add(beverage.cost());
    }
}

• 豆浆调料类

import java.math.BigDecimal;

/**
 * 豆浆调料类（继承自CondimentDecorator）
 *
 * @author zhangxs
 **/
public class Soy extends CondimentDecorator {
    /**
     * 用一个实例变量记录饮料，也就是被装饰者
     */
    Beverage beverage;

    /**
     * 构造器初始化饮料变量
     */
    public Soy(Beverage beverage) {
        this.beverage = beverage;
    }

    /**
     * 在原来饮料的基础上添加上Soy描述（原来的饮料加入Soy调料，被Soy调料装饰）
     */
    @Override
    public String getDescription() {
        return beverage.getDescription() + ",Soy";
    }

    /**
     * 在原来饮料的基础上加上Soy的价格（原来的饮料加入Soy调料，被Soy调料装饰）
     */
    @Override
    public BigDecimal cost() {
        return new BigDecimal("0.3").add(beverage.cost());
    }
}

• 奶泡调料类

import java.math.BigDecimal;

/**
 * 奶泡调料类（继承自CondimentDecorator）
 *
 * @author zhangxs
 **/
public class Whip extends CondimentDecorator {
    /**
     * 用一个实例变量记录饮料，也就是被装饰者
     */
    Beverage beverage;

    /**
     * 构造器初始化饮料变量
     */
    public Whip(Beverage beverage) {
        this.beverage = beverage;
    }

    /**
     * 在原来饮料的基础上添加上Whip描述（原来的饮料加入Whip调料，被Whip调料装饰）
     */
    @Override
    public String getDescription() {
        return beverage.getDescription() + ",Whip";
    }

    /**
     * 在原来饮料的基础上加上Whip的价格（原来的饮料加入Whip调料，被Whip调料装饰）
     */
    @Override
    public BigDecimal cost() {
        return new BigDecimal("0.4").add(beverage.cost());
    }
}

• 咖啡馆（模拟顾客下单）

/**
 * 咖啡馆（供应咖啡）
 *
 * @author zhangxs
 **/
public class StarbuzzCoffee {
    public static void main(String[] args) {
        // 订一杯Espresso(2.00)，不需要调料，打印出它的描述与价钱。
        Beverage beverage = new Espresso();
        System.out.println("Description: " + beverage.getDescription() + " $" + beverage.cost());

        // 制造出一个DarkRoast(3.00)对象,用Mocha(0.2)装饰它,用第二个Mocha(0.2)装饰它,用Whip(0.4)装饰它，打印出它的描述与价钱。
        Beverage beverage2 = new DarkRoast();
        beverage2 = new Mocha(beverage2);
        beverage2 = new Mocha(beverage2);
        beverage2 = new Whip(beverage2);
        System.out.println("Description: " + beverage2.getDescription() + " $" + beverage2.cost());

        // 再来一杯调料为豆浆(Soy 0.3)、摩卡(Mocha 0.2)、奶泡(Whip 0.4)的Decaf（低咖啡因咖啡 4.00），打印出它的描述与价钱。
        Beverage beverage3 = new Decaf();
        beverage3 = new Soy(beverage3);
        beverage3 = new Mocha(beverage3);
        beverage3 = new Whip(beverage3);
        System.out.println("Description: " + beverage3.getDescription() + " $" + beverage3.cost());
    }
}

• 结果

Description: Espresso $2.00
Description: DarkRoast,Mocha,Mocha,Whip $3.80
Description: Decaf,Soy,Mocha,Whip $4.90

四、总结

• 设计原则：多用组合，少用继承，开放扩展，关闭修改。
• 优点：装饰类和被装饰类可以独立发展，不会相互耦合，装饰模式是继承的一个替代模式，装饰模式可以动态扩展一个实现类的功能。
• 缺点：多层装饰比较复杂。
• 适用场景：扩展一个类的功能、动态增加功能、动态撤销。
• JDK中实际应用：在java中I/O便使用了装饰者模式，如下图：
  

标签：BigDecimal,模式,装饰,饮料,调料,beverage,public,结构型
来源： https://blog.csdn.net/weixin_38264394/article/details/118193168