装饰模式又名包装(Wrapper)模式。装饰模式以对客户端透明的方式扩展对象的功能,是继承关系的一个替代方案。
一、装饰模式的结构
装饰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。换言之,客户端并不会觉得对象在装饰前和装饰后有什么不同。装饰模式可以在不使用创造更多子类的情况下,将对象的功能加以扩展。
装饰模式的类图如下:
在装饰模式中的角色有:
●抽象构件(Component)角色:给出一个抽象接口,以规范准备接收附加责任的对象。
●具体构件(ConcreteComponent)角色:定义一个将要接收附加责任的类。
●装饰(Decorator)角色:持有一个构件(Component)对象的实例,并定义一个与抽象构件接口一致的接口。
●具体装饰(ConcreteDecorator)角色:负责给构件对象“贴上”附加的责任。
源代码
抽象构件角色
public interface Component {
public void sampleOperation();
}
具体构件角色
public class ConcreteComponent implements Component {
@Override
public void sampleOperation() {
// 写相关的业务代码
}
}
装饰角色
public class Decorator implements Component{
private Component component;
public Decorator(Component component){
this.component = component;
}
@Override
public void sampleOperation() {
// 委派给构件
component.sampleOperation();
}
}
具体装饰角色
public class ConcreteDecoratorA extends Decorator {
public ConcreteDecoratorA(Component component) {
super(component);
}
@Override
public void sampleOperation() {
super.sampleOperation();
// 写相关的业务代码
}
}
public class ConcreteDecoratorB extends Decorator {
public ConcreteDecoratorB(Component component) {
super(component);
}
@Override
public void sampleOperation() {
super.sampleOperation();
// 写相关的业务代码
}
}
二、实例
孙悟空有七十二般变化,他的每一种变化都给他带来一种附加的本领。他变成鱼儿时,就可以到水里游泳;他变成鸟儿时,就可以在天上飞行。
本例中,Component的角色便由鼎鼎大名的齐天大圣扮演;ConcreteComponent的角色属于大圣的本尊,就是猢狲本人;Decorator的角色由大圣的七十二变扮演。而ConcreteDecorator的角色便是鱼儿、鸟儿等七十二般变化。
源代码
抽象构件角色“齐天大圣”接口定义了一个move()方法,这是所有的具体构件类和装饰类必须实现的。
//大圣的尊号
public interface TheGreatestSage {
public void move();
}
具体构件角色“大圣本尊”猢狲类
public class Monkey implements TheGreatestSage {
@Override
public void move() {
//代码
System.out.println("Monkey Move");
}
}
抽象装饰角色“七十二变”
public class Change implements TheGreatestSage {
private TheGreatestSage sage;
public Change(TheGreatestSage sage){
this.sage = sage;
}
@Override
public void move() {
// 代码
sage.move();
}
}
具体装饰角色“鱼儿”
public class Fish extends Change {
public Fish(TheGreatestSage sage) {
super(sage);
}
@Override
public void move() {
// 代码
System.out.println("Fish Move");
}
}
具体装饰角色“鸟儿”
public class Bird extends Change {
public Bird(TheGreatestSage sage) {
super(sage);
}
@Override
public void move() {
// 代码
System.out.println("Bird Move");
}
}
客户端类
public class Client {
public static void main(String[] args) {
TheGreatestSage sage = new Monkey();
// 第一种写法
TheGreatestSage bird = new Bird(sage);
TheGreatestSage fish = new Fish(bird);
// 第二种写法
//TheGreatestSage fish = new Fish(new Bird(sage));
fish.move();
}
}
“大圣本尊”是ConcreteComponent类,而“鸟儿”、“鱼儿”是装饰类。要装饰的是“大圣本尊”,也即“猢狲”实例。
上面的例子中,系统把大圣从一只猢狲装饰成了一只鸟儿(把鸟儿的功能加到了猢狲身上),然后又把鸟儿装饰成了一条鱼儿(把鱼儿的功能加到了猢狲+鸟儿身上,得到了猢狲+鸟儿+鱼儿)。
如上图所示,大圣的变化首先将鸟儿的功能附加到了猢狲身上,然后又将鱼儿的功能附加到猢狲+鸟儿身上。
三、装饰模式的简化
大多数情况下,装饰模式的实现都要比上面给出的示意性例子要简单。
如果只有一个ConcreteComponent类,那么可以考虑去掉抽象的Component类(接口),把Decorator作为一个ConcreteComponent子类。如下图所示:
如果只有一个ConcreteDecorator类,那么就没有必要建立一个单独的Decorator类,而可以把Decorator和ConcreteDecorator的责任合并成一个类。甚至在只有两个ConcreteDecorator类的情况下,都可以这样做。如下图所示:
四、透明性的要求
装饰模式对客户端的透明性要求程序不要声明一个ConcreteComponent类型的变量,而应当声明一个Component类型的变量。
用孙悟空的例子来说,必须永远把孙悟空的所有变化都当成孙悟空来对待,而如果把老孙变成的鱼儿当成鱼儿,而不是老孙,那就被老孙骗了,而这时不应当发生的。下面的做法是对的:
TheGreatestSage sage = new Monkey();
TheGreatestSage bird = new Bird(sage);
而下面的做法是不对的:
Monkey sage = new Monkey();
Bird bird = new Bird(sage);
五、半透明的装饰模式
然而,纯粹的装饰模式很难找到。装饰模式的用意是在不改变接口的前提下,增强所考虑的类的性能。在增强性能的时候,往往需要建立新的公开的方法。即便是在孙大圣的系统里,也需要新的方法。比如齐天大圣类并没有飞行的能力,而鸟儿有。这就意味着鸟儿应当有一个新的fly()方法。再比如,齐天大圣类并没有游泳的能力,而鱼儿有,这就意味着在鱼儿类里应当有一个新的swim()方法。
这就导致了大多数的装饰模式的实现都是“半透明”的,而不是完全透明的。换言之,允许装饰模式改变接口,增加新的方法。这意味着客户端可以声明ConcreteDecorator类型的变量,从而可以调用ConcreteDecorator类中才有的方法:
TheGreatestSage sage = new Monkey();
Bird bird = new Bird(sage);
bird.fly();
半透明的装饰模式是介于装饰模式和适配器模式之间的。适配器模式的用意是改变所考虑的类的接口,也可以通过改写一个或几个方法,或增加新的方法来增强或改变所考虑的类的功能。大多数的装饰模式实际上是半透明的装饰模式,这样的装饰模式也称做半装饰、半适配器模式。
六、装饰模式的优点
(1)装饰模式与继承关系的目的都是要扩展对象的功能,但是装饰模式可以提供比继承更多的灵活性。装饰模式允许系统动态决定“贴上”一个需要的“装饰”,或者除掉一个不需要的“装饰”。继承关系则不同,继承关系是静态的,它在系统运行前就决定了。
(2)通过使用不同的具体装饰类以及这些装饰类的排列组合,设计师可以创造出很多不同行为的组合。
七、装饰模式的缺点
由于使用装饰模式,可以比使用继承关系需要较少数目的类。使用较少的类,当然使设计比较易于进行。但是,在另一方面,使用装饰模式会产生比使用继承关系更多的对象。更多的对象会使得查错变得困难,特别是这些对象看上去都很相像。