设计模式——装饰者模式

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现实生活中常常需要给某类产品动态增加新的功能，如：给面条各种调味品。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一些核心功能。但在不改变其架构的情况下，可以动态地扩展其功能。所以这些都可以采用装饰模式来实现。

一、装饰者定义

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【1】装饰者模式：动态的将新功能附加到对象上。在对象功能扩展方面，它比继承更有弹性，装饰者模式也体现了开闭原则。
【2】设计模式属于结构型模式。
【3】这种模式创建一个装饰类，用来包装原有的类，并在保持类方法签名完整性的前提下，提供了额外的功能。
【4】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。
【5】缺点：多层装饰比较复杂。

二、装饰者类图

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三、案例代码分析

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【1】定义一个装饰者和被装饰者都需要集成的抽象类（Food 食物）

public abstract class Food {
    private String des;
    private Double price;
    
    //其他类需要实现的抽象方法
    public abstract double cost();
        //get/set方法省略  
}

【2】被装饰者需要继承的类（Noodles 面条）

public class Noodles extends Food{
    //这里获取到的价格是子类实现时设置的价格
    @Override
    public double cost() {
        return super.getPrice();
    }
}

【3】被装饰者具体的实现类之一（ChineseNoodles 中式面条)

public class ChineseNoodles extends Noodles{
    //构造器中只需要定义该产品的价格和描述，因为它是被装饰者，与平常类一样
    public ChineseNoodles() {
        setDes("中式面条");
        setPrice(25.00);
    }
}

【4】装饰者类都需要集成的公共类

public class Decorator extends Food{
    //将被装饰者组合进来
    private Food desFood;
    //构造器将其引入
    public Decorator(Food desFood) {
        this.desFood = desFood;
    }
    //将自己的价格与被装饰者价格进行成绩
    @Override
    public double cost() {
        System.out.println(desFood.getDes() +"价格："+desFood.getPrice()+ "配料如下："
                +super.getDes()+"价格："+this.getPrice()+"总价"+(super.getPrice()+desFood.cost()) );
        //价格总计
        return super.getPrice()+desFood.cost();
    }
}

【5】装饰者实现类之一

//孜然类
public class Cumin extends Decorator{
    //构造器
    public Cumin(Food desFood) {
        super(desFood);
        setDes("孜然");
        setPrice(2.00);
    }
}

【6】客户端调用：优点，一个产品可以被多个装饰者装饰，同时装饰者和被装饰者扩展时都非常灵活，只需要扩展自己的类即可，无需修改其他类。

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //先定义一个被装饰者,返回对象要为最顶层的对象，这样被装饰者才能接受
        Food noodles = new ChineseNoodles();
        //定义一个装饰者对象
        Food cumin = new Cumin(noodles);
        //输出为：中式面条价格：25.0配料如下：孜然价格：2.0
        cumin.cost();
        
        //再定义一个装饰者 Pepper辣椒类
        Food pepper = new Pepper(cumin);
        //输出为：中式面条价格：25.0配料如下：孜然价格：2.0配料如下：辣椒价格：1.0总价28.0
        pepper.cost();
    }
}

四、装饰者模式在JDK应用的源码分析

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【1】JDK 中流的使用用到了装饰者模式。从下面的客户端使用能够得出 FileInputStream 是被装饰者，DataInputStream 是装饰者类的一个实现类，下面就进入 FileInputStream 中查看源代码：

public class Decorator {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        DataInputStream dis = new DataInputStream(new FileInputStream("d:\\a.txt"));
    }
}

【2】FileInputStream  继承了 InputStream ，也就是上面提到的 Food 类及 ChineseNoodles 之间的关系。

public class FileInputStream extends InputStream{  
    ......  
}

【3】进入 DataInputStream 装饰者类的实现类

public class DataInputStream extends FilterInputStream implements DataInput {

    /**
     * 构造器，将顶层接口 进行组合，父类装饰类的重写
     */
    public DataInputStream(InputStream in) {
        super(in);
    }
}

【4】最重要的部分：装饰者类 FilterInputStream 继承和组合了 InputStream 接口，被装饰者也实现了此接口。

//集成最顶层 InputStream 接口，被装饰者也集成的接口，因为此类的返回值要与被装饰类类型相同
public class FilterInputStream extends InputStream {
    /**
     * 组合 被装饰者类
     */
    protected volatile InputStream in;

    /**
     * 构造器
     */
    protected FilterInputStream(InputStream in) {
        this.in = in;
    }
}

【5】源码类图如下：与装饰者类的类图一致，易理解。

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