装饰模式（Decorator Pattern）

一、模式动机

装饰模式（Decorator Pattern）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被装饰类的方法，还可以定义新的方法，以便扩充类的功能。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，增加新的具体构件类和具体装饰类都非常方便，满足“开闭原则”的要求。也是对象结构型模式
之一。

补充继承与组合的区别

• 继承
  • 静态的、不能控制增加行为的方式和时机
• 关联
  • 一个类的对象嵌入另一个新对象中，另一个对象决定是否调用嵌入对象的行为并扩展新的行为，这个新对象为装饰器。
  • 装饰器类和被装饰类必须实现相同的接口，对客户端透明。
  • 被装饰的类中调用在装饰器类中定义的方法，实现更多功能。
  • 被装饰过得类可以继续装饰，递归嵌套多个装饰扩展功能。

总结一下

• 可以在不改变一个对象本身功能的基础上给对象增加额外的新行为
• 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
• 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，以扩展原有类的功能

二、模式定义

• 装饰模式(Decorator Pattern) ：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
• 对象结构型模式
• 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
• 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

三、模式结构

四、案例实现

案例背景

变形金刚
作为一辆车，可以在陆地移动，可以变身成机器人说话，可以变身飞机再空中飞

案例结构

代码实现

抽象构件接口

public interface Transform {

    void move();

}

具体构件

public final class Car implements Transform{

    public Car() {
        System.out.println("变形金刚是辆车！！！");
    }

    @Override
    public void move() {
        System.out.println("在陆地移动！！");
    }
}

抽象装饰类

public class Changer implements Transform{

    private Transform transform;

    public Changer(Transform transform) {
        this.transform = transform;
    }

    @Override
    public void move() {
        transform.move();
    }
}

具体装饰类

public class Ariplane extends Changer{

    public Ariplane(Transform transform) {
        super(transform);
        System.out.println("变成飞机！！！");
    }

    public void fly(){
        System.out.println("在空中飞翔！！");
    }

}

public class Robot extends Changer{

    public Robot(Transform transform) {
        super(transform);
        System.out.println("变成机器人！！！");
    }
    public void say(){
        System.out.println("说话！！");
    }

}

客户测试类

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        Transform camaro;
        camaro = new Car();
        camaro.move();
        System.out.println("---------------");
        Robot bumblenee = new Robot(camaro);
        bumblenee.move();
        bumblenee.say();

    }

}

案例结果

案例分析

• 变形金刚类，中定义的方法是具体构件与装饰器共有的方法
• 汽车类，定义为final类型，不能通过继承扩展，只能通过关联关系来扩展
• 抽象装饰类changer，是核心类，该类中定义了一个抽象构件对象，可以通过setter方法或构造器来给该对象赋值实现扩展，而且可以通过该对象来调用原有方法，保证原有方法不丢失
• 具体装饰类，是changer的实现，实现了具体的装饰方法

五、模式分析

透明装饰模式

• 透明(Transparent)装饰模式：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
• 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。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
• 无法在客户端单独调用新增方法addedBehavior()

……
Component component_o,component_d1,component_d2; 
                           //全部使用抽象构件定义
component_o = new ConcreteComponent();
component_d1 = new ConcreteDecorator1(component_o);
component_d2 = new ConcreteDecorator2(component_d1);
component_d2.operation();
             //无法单独调用component_d2的addedBehavior()方法
……

半透明装饰模式

• 半透明(Semi-transparent)装饰模式：用具体装饰类型来定义装饰之后的对象，而具体构件使用抽象构件类型来定义
• 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
• 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
• 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
• 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对象

……
Component component_o; //使用抽象构件类型定义
component_o = new ConcreteComponent();
component_o.operation();
ConcreteDecorator component_d; //使用具体装饰类型定义
component_d = new ConcreteDecorator(component_o);
component_d.operation();
component_d.addedBehavior(); //单独调用新增业务方法
……

六、总结

装饰模式优点

• 对于扩展一个对象的功能，装饰模式比继承更加灵活，不会导致类的个数急剧增加
• 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
• 可以对一个对象进行多次装饰
• 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，且原有类库代码无须改变，符合开闭原则

装饰模式缺点

• 使用装饰模式进行系统设计时将产生很多小对象，大量小对象的产生势必会占用更多的系统资源，在一定程度上影响程序的性能
• 比继承更加易于出错，排错也更困难，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

使用情形

• 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
• 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

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