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10、装饰模式

2020-12-18 22:30:01  阅读：156  来源： 互联网

标签：10 对象 Component component 模式 public 构件 装饰


装饰模式

文章目录

概述

装饰模式：动态地给一个对象增加一些额外的职责，就增加对象功能来说，装饰模式比生成子类实现更为灵活。装饰模式是一种对象结构型模式。

装饰模式是一种对象结构型模式，它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，可以在不需要创建更多子类的情况下让对象的功能得以扩展。

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。

结构

img

装饰模式包含以下4个角色：

  1. 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。
  2. 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）。
  3. 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。
  4. 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。

结构实现

抽象构件类：一般设计为抽象类或接口，声明抽象业务方法。当然也可以实现一些所有具体构件类都共有的业务方法。

public abstract class Component{
    public abstract void operation();
}

具体构件类：实现了在抽象构件类中声明的业务方法，通常在具体构件类中只提供基本功能的实现，复杂功能需通过装饰类进行扩展。

public class ConcreteComponent extends Component{
    public void operation(){
        //基本功能的实现
    }
}

抽象装饰类：装饰模式的核心

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

具体装饰类：

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(){    
        ……
    }
}

练习

某软件公司基于面向对象技术开发了一套图形界面构件库——VisualComponent，该构件库提供了大量基本构件，如窗体、文本框、列表框等，由于在使用该构件库时，用户经常要求定制一些特殊的显示效果，如带滚动条的窗体、带黑色边框的文本框、既带滚动条又带黑色边框的列表框等等，因此经常需要对该构件库进行扩展以增强其功能。

现使用装饰模式来设计该图形界面构件库。

img

源代码

Component.java：抽象界面构件类

package decorator;

public abstract class Component {
   public abstract void display();
}

Window.java：窗体类

package decorator;

public class Window extends Component {
   public void display() {
      System.out.println("显示窗体");
   }
}

TextBox.java：文本框类

package decorator;

public class TextBox extends Component {
   public void display() {
      System.out.println("显示文本框！");
   }
}

ListBox.java：列表框类

package decorator;

public class ListBox extends Component {
   public void display() {
      System.out.println("显示列表框！");
   }
}

ComponentDecorator.java：构件装饰类

package decorator;

public class ComponentDecorator extends Component {
   private Component component; //维持对抽象构件类型对象对引用
   
   //注入抽象构件类型的对象
   public ComponentDecorator(Component component) {
      this.component = component;
   }
   
   public void display() {
      component.display();
   }
}

ScrollBarDecorator.java：滚动条装饰类

package decorator;

public class ScrollBarDecorator extends ComponentDecorator {
   public ScrollBarDecorator(Component component) {
      super(component);
   }
   
   public void display() {
      this.setScrollBar();
      super.display();
   }
   
   public void setScrollBar() {
      System.out.println("为构件增加滚动条！");
   }
}

BlackBorderDecorator.java：黑色边框装饰类

package decorator;

public class BlackBorderDecorator extends ComponentDecorator {
   public BlackBorderDecorator(Component component) {
      super(component);
   }
   
   public void display() {
      this.setBlackBorder();
      super.display();
   }
   
   public void setBlackBorder() {
      System.out.println("为构件增加黑色边框！");
   }
}

Client.java：客户端测试类

package decorator;

public class Client {
   public static void main(String[] args) {
      Component component,componentSB,componentBB; //使用抽象构件定义全部对象
      component = new Window(); //创建具体构件对象
      componentSB = new ScrollBarDecorator(component); //创建装饰后对构件对象
      componentBB = new BlackBorderDecorator(componentSB); //为装饰了一次对对象注入另一个装饰类中，进行第二次装饰
      componentBB.display();
   }
}

运行结果：

为构件增加黑色边框！
为构件增加滚动条！
显示窗体

透明装饰模式与半透明装饰模式

透明装饰模式：新增行为需在原有业务方法中调用，无论是具体构件对象还是装饰过的构件对象，对于客户端而已都是透明的。

半透明装饰模式：有些新增行为可能需要单独被调用，此时客户端不能再一致性地处理装饰之前的对象和装饰之后的对象。

透明装饰模式

在透明装饰模式中，要求客户端完全针对抽象编程，装饰模式的透明性要求客户端程序不应该将对象声明为具体构件类型或具体装饰类型，而应该全部声明为抽象构件类型。对于客户端而言，具体构件对象和具体装饰对象没有任何区别。

Component component_1, component_2; //使用抽象构件类型定义对象
component_1 = new ConcreteComponent();
component_2 = new ConcreteDecorator(component_1);
component_2.operation();

对于多次装饰而言，在客户端中存在以下代码片段：

……
Component component_0,component_1,component_2; //全部使用抽象构件定义
component_0 = new ConcreteComponent();
component_1 = new ConcreteDecorator1(component_0);
component_2 = new ConcreteDecorator2(component_1);
component_2.operation();
//无法单独调用component_2的addedBehavior()方法
……

使用抽象构件类型Component定义全部具体构件对象和具体装饰对象。
透明装饰模式可以让客户端透明地使用装饰之前的对象和装饰之后的对象，无须关心它们的区别。
此外，还可以对一个已装饰过的对象进行多次装饰，得到更为复杂、功能更为强大的对象。
在实现透明装饰模式时，要求具体装饰类的operation()方法覆盖抽象装饰类的operation()方法，除了调用原有对象的operation()外还需要调用新增的addedBehavior()方法来增加新行为。

半透明装饰模式

透明装饰模式的设计难度较大，而且有时我们需要单独调用新增的业务方法。为了能够调用到新增方法，我们不得不用具体装饰类型来定义装饰之后的对象，而具体构件类型还是可以使用抽象构件类型来定义，这种装饰模式即为半透明装饰模式，也就是说，对于客户端而言，具体构件类型无须关心，是透明的；但是具体装饰类型必须指定，这是不透明的。

……
Component component_0; //使用抽象构件类型定义
component_0 = new ConcreteComponent();
component_0.operation();
ConcreteDecorator component_1

component_1 = new ConcreteDecorator1(component_0);
component_2 = new ConcreteDecorator2(component_1);
component_2.operation();
//无法单独调用component_2的addedBehavior()方法
……

半透明装饰模式可以给系统带来更多的灵活性，设计相对简单，使用起来也非常方便；但是其最大的缺点在于不能实现对同一个对象的多次装饰，而且客户端需要有区别地对待装饰之前的对象和装饰之后的对象。在实现半透明的装饰模式时，我们只需在具体装饰类中增加一个独立的addedBehavior()方法来封装相应的业务处理，由于客户端使用具体装饰类型来定义装饰后的对象，因此可以单独调用addedBehavior()方法来扩展系统功能。

装饰模式优/缺点与适用环境

优点

  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”。

缺点

  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。

适用环境

  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. 当不能采用继承的方式对系统进行扩展或者采用继承不利于系统扩展和维护时可以使用装饰模式。不能采用继承的情况主要有两类：第一类是系统中存在大量独立的扩展，为支持每一种扩展或者扩展之间的组合将产生大量的子类，使得子类数目呈爆炸性增长；第二类是因为类已定义为不能被继承（如Java语言中的final类）。

本篇文章参考书籍有：
《Java设计模式》 刘伟——清华大学出版社,2018

作者：阿涛
CSDN博客主页：https://blog.csdn.net/qq_43313113
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标签：10,对象,Component,component,模式,public,构件,装饰
来源： https://blog.csdn.net/qq_43313113/article/details/111397512

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