裝飾模式（裝飾設(shè)計(jì)模式）詳解
在現(xiàn)實(shí)生活中，常常需要對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品增加新的功能或美化其外觀，如房子裝修、相片加相框等。
在軟件開發(fā)過程中，有時(shí)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。但在不改變其結(jié)構(gòu)的情況下，可以動(dòng)態(tài)地?cái)U(kuò)展其功能。
所有這些都可以釆用裝飾模式來實(shí)現(xiàn)。
裝飾模式的定義與特點(diǎn)
裝飾（Decorator）模式的定義：指在不改變現(xiàn)有對(duì)象結(jié)構(gòu)的情況下，動(dòng)態(tài)地給該對(duì)象增加一些職責(zé)（即增加其額外功能）的模式，它屬于對(duì)象結(jié)構(gòu)型模式。
裝飾（Decorator）模式的主要優(yōu)點(diǎn)有：
- 采用裝飾模式擴(kuò)展對(duì)象的功能比采用繼承方式更加靈活。
- 可以設(shè)計(jì)出多個(gè)不同的具體裝飾類，創(chuàng)造出多個(gè)不同行為的組合。
其主要缺點(diǎn)是：裝飾模式增加了許多子類，如果過度使用會(huì)使程序變得很復(fù)雜。
裝飾模式的結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)
通常情況下，擴(kuò)展一個(gè)類的功能會(huì)使用繼承方式來實(shí)現(xiàn)。但繼承具有靜態(tài)特征，耦合度高，并且隨著擴(kuò)展功能的增多，子類會(huì)很膨脹。如果使用組合關(guān)系來創(chuàng)建一個(gè)包裝對(duì)象（即裝飾對(duì)象）來包裹真實(shí)對(duì)象，并在保持真實(shí)對(duì)象的類結(jié)構(gòu)不變的前提下，為其提供額外的功能，這就是裝飾模式的目標(biāo)。下面來分析其基本結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)方法。
1. 模式的結(jié)構(gòu)
裝飾模式主要包含以下角色。
- 抽象構(gòu)件（Component）角色：定義一個(gè)抽象接口以規(guī)范準(zhǔn)備接收附加責(zé)任的對(duì)象。
- 具體構(gòu)件（Concrete Component）角色：實(shí)現(xiàn)抽象構(gòu)件，通過裝飾角色為其添加一些職責(zé)。
- 抽象裝飾（Decorator）角色：繼承抽象構(gòu)件，并包含具體構(gòu)件的實(shí)例，可以通過其子類擴(kuò)展具體構(gòu)件的功能。
- 具體裝飾（ConcreteDecorator）角色：實(shí)現(xiàn)抽象裝飾的相關(guān)方法，并給具體構(gòu)件對(duì)象添加附加的責(zé)任。
裝飾模式的結(jié)構(gòu)圖如圖 1 所示。
? 圖1 裝飾模式的結(jié)構(gòu)圖
2. 模式的實(shí)現(xiàn)
裝飾模式的實(shí)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(yùn)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(shí)例
【例1】用裝飾模式實(shí)現(xiàn)游戲角色“莫莉卡·安斯蘭”的變身。
分析：在《惡魔戰(zhàn)士》中，游戲角色“莫莉卡·安斯蘭”的原身是一個(gè)可愛少女，但當(dāng)她變身時(shí)，會(huì)變成頭頂及背部延伸出蝙蝠狀飛翼的女妖，當(dāng)然她還可以變?yōu)榇┲镣庖碌纳倥?。這些都可用裝飾模式來實(shí)現(xiàn)，在本實(shí)例中的“莫莉卡”原身有 setImage(String t) 方法決定其顯示方式，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(diǎn)此下載其原身和變身后的圖片），圖 2 所示是其結(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(yùn)行結(jié)果如圖 3 所示。
? 圖3 游戲角色“莫莉卡·安斯蘭”的變身
裝飾模式的應(yīng)用場(chǎng)景
前面講解了關(guān)于裝飾模式的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)，下面介紹其適用的應(yīng)用場(chǎng)景，裝飾模式通常在以下幾種情況使用。
- 當(dāng)需要給一個(gè)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(jìn)行擴(kuò)充時(shí)。例如，該類被隱藏或者該類是終極類或者采用繼承方式會(huì)產(chǎn)生大量的子類。
- 當(dāng)需要通過對(duì)現(xiàn)有的一組基本功能進(jìn)行排列組合而產(chǎn)生非常多的功能時(shí)，采用繼承關(guān)系很難實(shí)現(xiàn)，而采用裝飾模式卻很好實(shí)現(xiàn)。
- 當(dāng)對(duì)象的功能要求可以動(dòng)態(tài)地添加，也可以再動(dòng)態(tài)地撤銷時(shí)。
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(jì)了。例如，InputStream 的子類 FilterInputStream，OutputStream 的子類 FilterOutputStream，Reader 的子類 BufferedReader 以及 FilterReader，還有 Writer 的子類 BufferedWriter、FilterWriter 以及 PrintWriter 等，它們都是抽象裝飾類。
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(kuò)展
裝飾模式所包含的 4 個(gè)角色不是任何時(shí)候都要存在的，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。
(1) 如果只有一個(gè)具體構(gòu)件而沒有抽象構(gòu)件時(shí)，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。
圖4 只有一個(gè)具體構(gòu)件的裝飾模式
(2) 如果只有一個(gè)具體裝飾時(shí)，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。
? 圖5 只有一個(gè)具體裝飾的裝飾模式
