裝飾模式（裝飾設(shè)計模式）詳解

在現(xiàn)實生活中舌菜，常常需要對現(xiàn)有產(chǎn)品增加新的功能或美化其外觀萌壳，如房子裝修、相片加相框等日月。

在軟件開發(fā)過程中袱瓮，有時想用一些現(xiàn)存的組件。這些組件可能只是完成了一些核心功能爱咬。但在不改變其結(jié)構(gòu)的情況下尺借，可以動態(tài)地擴展其功能。

所有這些都可以釆用裝飾模式來實現(xiàn)精拟。

裝飾模式的定義與特點

裝飾（Decorator）模式的定義：指在不改變現(xiàn)有對象結(jié)構(gòu)的情況下燎斩，動態(tài)地給該對象增加一些職責(zé)（即增加其額外功能）的模式虱歪，它屬于對象結(jié)構(gòu)型模式。

裝飾（Decorator）模式的主要優(yōu)點有：

• 采用裝飾模式擴展對象的功能比采用繼承方式更加靈活栅表。
• 可以設(shè)計出多個不同的具體裝飾類笋鄙，創(chuàng)造出多個不同行為的組合。

其主要缺點是：裝飾模式增加了許多子類怪瓶，如果過度使用會使程序變得很復(fù)雜萧落。

裝飾模式的結(jié)構(gòu)與實現(xiàn)

通常情況下，擴展一個類的功能會使用繼承方式來實現(xiàn)洗贰。但繼承具有靜態(tài)特征找岖，耦合度高，并且隨著擴展功能的增多哆姻，子類會很膨脹宣增。如果使用組合關(guān)系來創(chuàng)建一個包裝對象（即裝飾對象）來包裹真實對象，并在保持真實對象的類結(jié)構(gòu)不變的前提下矛缨，為其提供額外的功能，這就是裝飾模式的目標(biāo)帖旨。下面來分析其基本結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)方法箕昭。

1. 模式的結(jié)構(gòu)

裝飾模式主要包含以下角色。

1. 抽象構(gòu)件（Component）角色：定義一個抽象接口以規(guī)范準(zhǔn)備接收附加責(zé)任的對象解阅。
2. 具體構(gòu)件（Concrete Component）角色：實現(xiàn)抽象構(gòu)件落竹，通過裝飾角色為其添加一些職責(zé)。
3. 抽象裝飾（Decorator）角色：繼承抽象構(gòu)件货抄，并包含具體構(gòu)件的實例述召，可以通過其子類擴展具體構(gòu)件的功能。
4. 具體裝飾（ConcreteDecorator）角色：實現(xiàn)抽象裝飾的相關(guān)方法蟹地，并給具體構(gòu)件對象添加附加的責(zé)任积暖。

裝飾模式的結(jié)構(gòu)圖如圖 1 所示。

裝飾模式的結(jié)構(gòu)圖

? 圖1 裝飾模式的結(jié)構(gòu)圖

2. 模式的實現(xiàn)

裝飾模式的實現(xiàn)代碼如下：

package decorator;
public class DecoratorPattern
{
    public static void main(String[] args)
    {
        Component p=new ConcreteComponent();
        p.operation();
        System.out.println("---------------------------------");
        Component d=new ConcreteDecorator(p);
        d.operation();
    }
}
//抽象構(gòu)件角色
interface  Component
{
    public void operation();
}
//具體構(gòu)件角色
class ConcreteComponent implements Component
{
    public ConcreteComponent()
    {
        System.out.println("創(chuàng)建具體構(gòu)件角色");       
    }   
    public void operation()
    {
        System.out.println("調(diào)用具體構(gòu)件角色的方法operation()");           
    }
}
//抽象裝飾角色
class Decorator implements Component
{
    private Component component;   
    public Decorator(Component component)
    {
        this.component=component;
    }   
    public void operation()
    {
        component.operation();
    }
}
//具體裝飾角色
class ConcreteDecorator extends Decorator
{
    public ConcreteDecorator(Component component)
    {
        super(component);
    }   
    public void operation()
    {
        super.operation();
        addedFunction();
    }
    public void addedFunction()
    {
        System.out.println("為具體構(gòu)件角色增加額外的功能addedFunction()");           
    }
}

程序運行結(jié)果如下：

創(chuàng)建具體構(gòu)件角色
調(diào)用具體構(gòu)件角色的方法operation()
---------------------------------
調(diào)用具體構(gòu)件角色的方法operation()
為具體構(gòu)件角色增加額外的功能addedFunction()

裝飾模式的應(yīng)用實例

【例1】用裝飾模式實現(xiàn)游戲角色“莫莉卡·安斯蘭”的變身怪与。

分析：在《惡魔戰(zhàn)士》中夺刑，游戲角色“莫莉卡·安斯蘭”的原身是一個可愛少女，但當(dāng)她變身時分别，會變成頭頂及背部延伸出蝙蝠狀飛翼的女妖遍愿，當(dāng)然她還可以變?yōu)榇┲镣庖碌纳倥＿@些都可用裝飾模式來實現(xiàn)耘斩，在本實例中的“莫莉卡”原身有 setImage(String t) 方法決定其顯示方式沼填，而其 變身“蝙蝠狀女妖”和“著裝少女”可以用 setChanger() 方法來改變其外觀，原身與變身后的效果用 display() 方法來顯示（點此下載其原身和變身后的圖片）括授，圖 2 所示是其結(jié)構(gòu)圖坞笙。

游戲角色“莫莉卡·安斯蘭”的結(jié)構(gòu)圖

圖2 游戲角色“莫莉卡·安斯蘭”的結(jié)構(gòu)圖

程序代碼如下：

package decorator;
import java.awt.*;
import javax.swing.*;
public class MorriganAensland
{
    public static void main(String[] args)
    {
        Morrigan m0=new original();
        m0.display();
        Morrigan m1=new Succubus(m0);
        m1.display();
        Morrigan m2=new Girl(m0);
        m2.display();
    }
}
//抽象構(gòu)件角色：莫莉卡
interface  Morrigan
{
    public void display();
}
//具體構(gòu)件角色：原身
class original extends JFrame implements Morrigan
{
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    private String t="Morrigan0.jpg";
    public original()
    {
        super("《惡魔戰(zhàn)士》中的莫莉卡·安斯蘭");                
    }
    public void setImage(String t)
    {
        this.t=t;           
    }
    public void display()
    {   
        this.setLayout(new FlowLayout());
        JLabel l1=new JLabel(new ImageIcon("src/decorator/"+t));
        this.add(l1);   
        this.pack();       
        this.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);  
        this.setVisible(true);
    }
}
//抽象裝飾角色：變形
class Changer implements Morrigan
{
    Morrigan m;   
    public Changer(Morrigan m)
    {
        this.m=m;
    }   
    public void display()
    {
        m.display();
    }
}
//具體裝飾角色：女妖
class Succubus extends Changer
{
    public Succubus(Morrigan m)
    {
        super(m);
    }   
    public void display()
    {
        setChanger();
        super.display();   
    }
    public void setChanger()
    {
        ((original) super.m).setImage("Morrigan1.jpg");           
    }
}
//具體裝飾角色：少女
class Girl extends Changer
{
    public Girl(Morrigan m)
    {
        super(m);
    }   
    public void display()
    {
        setChanger();
        super.display();   
    }
    public void setChanger()
    {
        ((original) super.m).setImage("Morrigan2.jpg");           
    }
}

程序運行結(jié)果如圖 3 所示轧邪。

游戲角色“莫莉卡·安斯蘭”的變身

? 圖3 游戲角色“莫莉卡·安斯蘭”的變身

裝飾模式的應(yīng)用場景

前面講解了關(guān)于裝飾模式的結(jié)構(gòu)與特點，下面介紹其適用的應(yīng)用場景羞海，裝飾模式通常在以下幾種情況使用忌愚。

• 當(dāng)需要給一個現(xiàn)有類添加附加職責(zé)，而又不能采用生成子類的方法進行擴充時却邓。例如硕糊，該類被隱藏或者該類是終極類或者采用繼承方式會產(chǎn)生大量的子類。
• 當(dāng)需要通過對現(xiàn)有的一組基本功能進行排列組合而產(chǎn)生非常多的功能時腊徙，采用繼承關(guān)系很難實現(xiàn)简十，而采用裝飾模式卻很好實現(xiàn)。
• 當(dāng)對象的功能要求可以動態(tài)地添加撬腾，也可以再動態(tài)地撤銷時螟蝙。

裝飾模式在 Java 語言中的最著名的應(yīng)用莫過于 Java I/O 標(biāo)準(zhǔn)庫的設(shè)計了。例如民傻，InputStream 的子類 FilterInputStream胰默，OutputStream 的子類 FilterOutputStream，Reader 的子類 BufferedReader 以及 FilterReader漓踢，還有 Writer 的子類 BufferedWriter牵署、FilterWriter 以及 PrintWriter 等，它們都是抽象裝飾類喧半。

下面代碼是為 FileReader 增加緩沖區(qū)而采用的裝飾類 BufferedReader 的例子：

BufferedReader in=new BufferedReader(new FileReader("filename.txtn));String s=in.readLine();

裝飾模式的擴展

裝飾模式所包含的 4 個角色不是任何時候都要存在的奴迅，在有些應(yīng)用環(huán)境下模式是可以簡化的，如以下兩種情況挺据。

(1) 如果只有一個具體構(gòu)件而沒有抽象構(gòu)件時取具，可以讓抽象裝飾繼承具體構(gòu)件，其結(jié)構(gòu)圖如圖 4 所示扁耐。

只有一個具體構(gòu)件的裝飾模式

圖4 只有一個具體構(gòu)件的裝飾模式

(2) 如果只有一個具體裝飾時暇检，可以將抽象裝飾和具體裝飾合并，其結(jié)構(gòu)圖如圖 5 所示做葵。

只有一個具體裝飾的裝飾模式

? 圖5 只有一個具體裝飾的裝飾模式