1 概述

在一個(gè)項(xiàng)目中，你會(huì)有非常多的因素考慮不到，特別是業(yè)務(wù)的變更，不時(shí)的冒出一個(gè)需求是很正常的情況。有三個(gè)繼承關(guān)系的類(lèi)：Father、Son、GrandSon，我們要在Son類(lèi)上增強(qiáng)一些功能怎么辦？給Son類(lèi)增加方法嗎？那對(duì)GrandSon的影響呢？特別是對(duì)GrandSon有多個(gè)的情況，你會(huì)怎么辦？認(rèn)真看完本文，你會(huì)找到你的答案。JavaIO中，像下面的嵌套語(yǔ)句是不是很常見(jiàn)，為什么要怎樣定義呢？理解裝飾模式后，你會(huì)找到答案。DataInputStream in = new DataInputStream(new BufferedInputStream(new FileInputStream(“FileTest.Java”)));

2《設(shè)計(jì)模式之禪》中的例子

成績(jī)單需要父母簽名這事很多人都經(jīng)歷過(guò)，這舉這樣一個(gè)例子：

代碼清單1 抽象成績(jī)單

//抽象成績(jī)單  
public abstract class SchoolReport {  
    //展示成績(jī)情況  
    public abstract void report();  
    //家長(zhǎng)簽字  
    public abstract void sign(String name);  
}

代碼清單2 四年級(jí)成績(jī)單

//四年級(jí)成績(jī)單  
public class FouthGradeSchoolReport extends SchoolReport{  
    //我的成績(jī)單  
    public void report(){  
        //成績(jī)單的格式是這個(gè)樣子的  
        System.out.println("尊敬的XXX家長(zhǎng)：");  
        System.out.println("······");  
        System.out.println("語(yǔ)文62 數(shù)學(xué)65 體育98 自然63");  
        System.out.println("······");  
        System.out.println("      家長(zhǎng)簽字");  
    }  
    //家長(zhǎng)簽名  
    public void sign(String name){  
        System.out.println("家長(zhǎng)簽字為：" + name);  
    }  
}

代碼清單3 老爸查看成績(jī)單

//老爸查看成績(jī)單  
public class Father {  
    public static void main(String[] args) {  
        //把成績(jī)單拿過(guò)來(lái)  
        SchoolReport sr = new FouthGradeSchoolReport();  
        //看成績(jī)單  
        sr.report();  
        //簽名？ 休想！  
    }  
}  
/*Output: 
尊敬的XXX家長(zhǎng)： 
······ 
語(yǔ)文62 數(shù)學(xué)65 體育98 自然63 
······ 
      家長(zhǎng)簽字 
 */  

就這成績(jī)還要我簽字？！老爸就開(kāi)始找掃帚，我開(kāi)始做準(zhǔn)備：深呼吸，繃緊肌肉，提臀，收腹。 哈哈，幸運(yùn)的是，這個(gè)不是當(dāng)時(shí)的真實(shí)情況，我沒(méi)有直接把成績(jī)單交給老爸，而是在交給他之前做了點(diǎn)技術(shù)工作，我要把成績(jī)單封裝一下，封裝分類(lèi)兩步來(lái)實(shí)現(xiàn)， 如下所示。

• 匯報(bào)最高成績(jī)
  跟老爸說(shuō)各個(gè)科目的最高分，語(yǔ)文最高是75，數(shù)學(xué)是78，自然是80，然后老爸覺(jué)得我的成績(jī)與最高分?jǐn)?shù)相差不多，考的還是不錯(cuò)的嘛！這個(gè)是實(shí)情，但是不知道是什么原因，反正期末考試都考得不怎么樣，但是基本上都集中在70分以上，我這60多分基本上還是墊底的角色。

• 匯報(bào)排名情況
  在老爸看完成績(jī)單后，告訴他我在全班排第38名，這個(gè)也是實(shí)情，為啥呢？有將近十個(gè)同學(xué)退學(xué)了！ 這個(gè)情況我是不會(huì)說(shuō)的。 不知道是不是當(dāng)時(shí)第一次發(fā)成績(jī)單時(shí)學(xué)校沒(méi)有考慮清楚，沒(méi)有寫(xiě)上總共有多少同學(xué)，排第幾名，反正是被我鉆了個(gè)空子。
  那修飾是說(shuō)完了，我們看看類(lèi)圖如何修改，如下圖所示：

  
  

代碼清單4 修飾成績(jī)單

//修飾成績(jī)單  
public class SugarFouthGradeSchoolReport extends FouthGradeSchoolReport {  
    // 首先要定義你要美化的方法， 先給老爸說(shuō)學(xué)校最高成績(jī)  
    private void reportHighScore() {  
        System.out.println("這次考試語(yǔ)文最高是75， 數(shù)學(xué)是78， 自然是80");  
    }
    // 在老爸看完畢成績(jī)單后，我再匯報(bào)學(xué)校的排名情況  
    private void reportSort() {  
        System.out.println("我是排名第38名...");  
    }
    // 由于匯報(bào)的內(nèi)容已經(jīng)發(fā)生變更，那所以要重寫(xiě)父類(lèi)  
    @Override  
    public void report() {  
        this.reportHighScore(); // 先說(shuō)最高成績(jī)  
        super.report(); // 然后老爸看成績(jī)單  
        this.reportSort(); // 然后告訴老爸學(xué)習(xí)學(xué)校排名  
    }  
}  

代碼清單5 老爸查看修飾后的成績(jī)單

public class Father2 {  
    public static void main(String[] args) {  
        // 把美化過(guò)的成績(jī)單拿過(guò)來(lái)  
        SchoolReport sr = new SugarFouthGradeSchoolReport();  
        // 看成績(jī)單  
        sr.report();  
        // 然后老爸， 一看， 很開(kāi)心， 就簽名了  
        sr.sign("老三"); // 我叫小三， 老爸當(dāng)然叫老三  
    }  
}  
/* 
這次考試語(yǔ)文最高是75， 數(shù)學(xué)是78， 自然是80 
尊敬的XXX家長(zhǎng)： 
······ 
語(yǔ)文62 數(shù)學(xué)65 體育98 自然63 
······ 
      家長(zhǎng)簽字 
我是排名第38名... 
家長(zhǎng)簽字為：老三 
 * */ 

通過(guò)繼承確實(shí)能夠解決這個(gè)問(wèn)題，老爸看成績(jī)單很開(kāi)心，然后就給簽字了，但現(xiàn)實(shí)的情況是很復(fù)雜的，可能老爸聽(tīng)我匯報(bào)最高成績(jī)后，就直接樂(lè)開(kāi)花了，直接簽名了，后面的排名就沒(méi)必要看了，或者老爸要先看排名情況，那怎么辦？ 繼續(xù)擴(kuò)展？你能擴(kuò)展多少個(gè)類(lèi)？這還是一個(gè)比較簡(jiǎn)單的場(chǎng)景，一旦需要裝飾的條件非常多，比如20個(gè)，你還通過(guò)繼承來(lái)解決，你想象的子類(lèi)有多少個(gè)？ 你是不是馬上就要崩潰了！
好，你也看到通過(guò)繼承情況確實(shí)出現(xiàn)了問(wèn)題，類(lèi)爆炸，類(lèi)的數(shù)量激增，光寫(xiě)這些類(lèi)不累死你才怪，而且還要想想以后維護(hù)怎么辦，誰(shuí)愿意接收這么一大攤本質(zhì)相似的代碼維護(hù)工作？并且在面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)中，如果超過(guò)兩層繼承，你就應(yīng)該想想是不是出設(shè)計(jì)問(wèn)題了，是不是應(yīng)該重新找一條康莊大道了，這是經(jīng)驗(yàn)值，不是什么絕對(duì)的，繼承層次越多以后的維護(hù)成本越多，問(wèn)題這么多，那怎么辦？好辦，我們定義一批專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)裝飾的類(lèi)，然后根據(jù)實(shí)際情況來(lái)決定是否需要進(jìn)行裝飾，類(lèi)圖稍做修正，如圖17-4所示。

增加一個(gè)抽象類(lèi)和兩個(gè)實(shí)現(xiàn)類(lèi)，其中Decorator的作用是封裝SchoolReport類(lèi)，如果大家還記得代理模式，那么很容易看懂這個(gè)類(lèi)圖，裝飾類(lèi)的作用也就是一個(gè)特殊的代理類(lèi)，真實(shí)的執(zhí)行者還是被代理的角色FouthGradeSchoolReport。

/**
 * 抽象類(lèi)，也是最核心的頂層對(duì)象
 */
public abstract class SchoolReport {
    // 報(bào)告成績(jī)
    public abstract void report();
    // 家長(zhǎng)簽字
    public abstract void sign(String name);
}

/**
 * 最核心、最原始、最基本的接口或抽象類(lèi)的實(shí)現(xiàn)，你要裝飾的就是它
 */
public class ConcreateSchoolReport extends SchoolReport {
    @Override
    public void report() {
        System.out.println("報(bào)告家長(zhǎng)，您的孩子成績(jī)不及格");
    }
    @Override
    public void sign(String name) {
        System.out.println("家長(zhǎng)簽名：" + name);
    }
}

/**
 * 裝飾的抽象類(lèi)，這是一個(gè)特殊的代理類(lèi)（代理模式），具體執(zhí)行的方法還是由傳入進(jìn)來(lái)的SchoolReport(具體實(shí)現(xiàn)類(lèi))決定
 */
public abstract class Decorator extends SchoolReport {
    private SchoolReport schoolReport;
    // 構(gòu)造函數(shù)，傳遞SchoolReport對(duì)象并保存在私有屬性中
    public Decorator(SchoolReport schoolReport){
        this.schoolReport = schoolReport;
    }
    // 具體執(zhí)行的report方法由傳進(jìn)來(lái)的SchoolReport決定
    public void report() {
        this.schoolReport.report();
    }
    public void sign(String name) {
        this.schoolReport.sign(name);
    }
}

/**
 * 具體的裝飾類(lèi)，就是由他進(jìn)行對(duì)象的裝飾
 */
public class HighScoreDecorator extends Decorator {
    // 由于父類(lèi)顯示的定義了構(gòu)造方法，這里也必須顯示定義
    public HighScoreDecorator(SchoolReport schoolReport) {
        super(schoolReport);
    }
    // 自定義的修飾方法，此方法用于修飾具體的SchoolReport對(duì)象ConcreateSchoolReport
    public void highCore(){
        System.out.println("其實(shí)大家都不及格，你兒子分算高的");
    }
    //重寫(xiě)report方法，將自定義方法放在父類(lèi)的report方法執(zhí)行之前執(zhí)行，用于修飾
    @Override
    public void report() {
        highCore();
        super.report();
    }
}
public class OrderSchoolReport extends Decorator {
    // 由于父類(lèi)顯示的定義了構(gòu)造方法，這里也必須顯示定義
    public OrderSchoolReport(SchoolReport schoolReport) {
        super(schoolReport);
    }
    // 自定義的修飾方法，此方法用于修飾具體的SchoolReport對(duì)象ConcreateSchoolReport
    public void order(){
        System.out.println("而且你兒子的分?jǐn)?shù)排名全班第一");
    }
    //重寫(xiě)report方法，將自定義方法放在父類(lèi)的report方法執(zhí)行之前執(zhí)行，用于修飾
    @Override
    public void report() {
        order();
        super.report();
    }
}

/**
 * 客戶(hù)端調(diào)用
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        SchoolReport report = new ConcreateSchoolReport();
        report = new HighScoreDecorator(report);
        report = new OrderSchoolReport(report);
        report.report();
        report.sign("NB");
    }
}

3 裝飾模式的定義

裝飾模式（Decorator Pattern）是一種比較常見(jiàn)的模式，其定義如下：Attach additionalresponsibilities to an object dynamically keeping the same interface.Decoratorsprovide a flexible alternative to subclassing for extending functionality.（ 動(dòng)態(tài)地給一個(gè)對(duì)象添加一些額外的職責(zé)。就增加功能來(lái)說(shuō)，裝飾模式相比生成子類(lèi)更為靈活。）
裝飾模式的通用類(lèi)圖如圖5所示。

4

在類(lèi)圖中，有四個(gè)角色需要說(shuō)明：

• Component抽象構(gòu)件
  Component是一個(gè)接口或者是抽象類(lèi)，就是定義我們最核心的對(duì)象，也就是最原始的對(duì)象，如上面的成績(jī)單。
  注意 在裝飾模式中，必然有一個(gè)最基本、最核心、最原始的接口或抽象類(lèi)充當(dāng)Component抽象構(gòu)件。
• ConcreteComponent 具體構(gòu)件
  ConcreteComponent是最核心、最原始、最基本的接口或抽象類(lèi)的實(shí)現(xiàn)，你要裝飾的就是它。
• Decorator裝飾角色
  一般是一個(gè)抽象類(lèi)，做什么用呢？實(shí)現(xiàn)接口或者抽象方法，它里面可不一定有抽象的方法呀，在它的屬性里必然有一個(gè)private變量指向Component抽象構(gòu)件。
• 具體裝飾角色
  ConcreteDecoratorA和ConcreteDecoratorB是兩個(gè)具體的裝飾類(lèi)，你要把你最核心的、最原始的、最基本的東西裝飾成其他東西，上面的例子就是把一個(gè)比較平庸的成績(jī)單裝飾成家長(zhǎng)認(rèn)可的成績(jī)單。

理解client中的new

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //這里創(chuàng)建了一個(gè)ConcreateComponent對(duì)象，返回對(duì)象的引用component
        Component component = new ConcreateComponent();
        //這里將上述對(duì)象傳入ConcreateDecoratorA中，通過(guò)其構(gòu)造方法將component傳入到Decorato中
        //對(duì)象：一個(gè)Decorato對(duì)象，其中私有屬性component保存為ConcreateComponent
        //     一個(gè)ConcreateDecoratorA對(duì)象component
        component = new ConcreateDecoratorA(component);
        //這里將ConcreateDecoratorA傳入ConcreateDecoratorB中，通過(guò)其構(gòu)造方法將其傳入到Decorato中
        //對(duì)象：一個(gè)Decorato對(duì)象，其中私有屬性component保存為ConcreateDecoratorA
        //     一個(gè)ConcreateDecoratorB對(duì)象component
        component = new ConcreateDecoratorB(component);
        //先執(zhí)行ConcreateDecoratorB中的operate方法，再執(zhí)行其父類(lèi)Decorato中的operate，注意此時(shí)的Decorato方法operate會(huì)調(diào)用ConcreateDecoratorA中的operate，
        //該方法又會(huì)調(diào)用ConcreateComponent中的operate方法，故只需要在ConcreateDecoratorA、B兩個(gè)修飾類(lèi)的operate中加上具體修飾的方法即可完成鏈?zhǔn)降恼{(diào)用
        component.operate();
    }
}

4 半透明的裝飾模式

4.1 裝飾模式的簡(jiǎn)化

如果只有一個(gè)ConcreteComponent類(lèi)，那么可以考慮去掉抽象的Component類(lèi)（接口），把Decorator作為一個(gè)ConcreteComponent子類(lèi)。如下圖所示：

5

如果只有一個(gè)ConcreteDecorator類(lèi)，那么就沒(méi)有必要建立一個(gè)單獨(dú)的Decorator類(lèi)，而可以把Decorator和ConcreteDecorator的責(zé)任合并成一個(gè)類(lèi)。甚至在只有兩個(gè)ConcreteDecorator類(lèi)的情況下，都可以這樣做。如下圖所示

6

4.2 透明性的要求

裝飾模式對(duì)客戶(hù)端的透明性要求程序不要聲明一個(gè)ConcreteComponent類(lèi)型的變量，而應(yīng)當(dāng)聲明一個(gè)Component類(lèi)型的變量。用上面成績(jī)單的例子來(lái)說(shuō)有：SchoolReport sr;sr = new FouthGradeSchoolReport();sr = new HighScoreDecorator(sr);sr = new SortDecorator(sr);而下面的做法是不對(duì)的：HighScoreDecorator hd = new HighScoreDecorator(sr);SortDecorator sd = new SortDecorator(sr);

4.3 半透明的裝飾模式

然而，純粹的裝飾模式很難找到。裝飾模式的用意是在不改變接口的前提下，增強(qiáng)所考慮的類(lèi)的性能。在增強(qiáng)性能的時(shí)候，往往需要建立新的公開(kāi)的方法。上面成績(jī)單的例子中，顯示前十名學(xué)生信息。這就意味著SortDecorator類(lèi)中應(yīng)當(dāng)有一個(gè)新的displayTopTen()方法。再比如，顯示顯示各科最高分學(xué)生信息，這就意味著在HighScoreDecorator類(lèi)里應(yīng)當(dāng)有一個(gè)新的showTop()方法。這就導(dǎo)致了大多數(shù)的裝飾模式的實(shí)現(xiàn)都是“半透明”的，而不是完全透明的。換言之，允許裝飾模式改變接口，增加新的方法。這意味著客戶(hù)端可以聲明ConcreteDecorator類(lèi)型的變量，從而可以調(diào)用ConcreteDecorator類(lèi)中才有的方法：SchoolReport sr = new SortDecorator();SortDecorator sd = new SortDecorator();sd.displayTopTen();半透明的裝飾模式是介于裝飾模式和適配器模式之間的。適配器模式的用意是改變所考慮的類(lèi)的接口，也可以通過(guò)改寫(xiě)一個(gè)或幾個(gè)方法，或增加新的方法來(lái)增強(qiáng)或改變所考慮的類(lèi)的功能。大多數(shù)的裝飾模式實(shí)際上是半透明的裝飾模式，這樣的裝飾模式也稱(chēng)做半裝飾、半適配器模式。裝飾模式和適配器模式都是“包裝模式(Wrapper Pattern)”，它們都是通過(guò)封裝其他對(duì)象達(dá)到設(shè)計(jì)的目的的，但是它們的形態(tài)有很大區(qū)別。理想的裝飾模式在對(duì)被裝飾對(duì)象進(jìn)行功能增強(qiáng)的同時(shí)，要求具體構(gòu)件角色、裝飾角色的接口與抽象構(gòu)件角色的接口完全一致。而適配器模式則不然，一般而言，適配器模式并不要求對(duì)源對(duì)象的功能進(jìn)行增強(qiáng)，但是會(huì)改變?cè)磳?duì)象的接口，以便和目標(biāo)接口相符合。裝飾模式有透明和半透明兩種，這兩種的區(qū)別就在于裝飾角色的接口與抽象構(gòu)件角色的接口是否完全一致。透明的裝飾模式也就是理想的裝飾模式，要求具體構(gòu)件角色、裝飾角色的接口與抽象構(gòu)件角色的接口完全一致。相反，如果裝飾角色的接口與抽象構(gòu)件角色接口不一致，也就是說(shuō)裝飾角色的接口比抽象構(gòu)件角色的接口寬的話(huà)，裝飾角色實(shí)際上已經(jīng)成了一個(gè)適配器角色，這種裝飾模式也是可以接受的，稱(chēng)為“半透明”的裝飾模式，如下圖所示。

7

在適配器模式里面，適配器類(lèi)的接口通常會(huì)與目標(biāo)類(lèi)的接口重疊，但往往并不完全相同。換言之，適配器類(lèi)的接口會(huì)比被裝飾的目標(biāo)類(lèi)接口寬。顯然，半透明的裝飾模式實(shí)際上就是處于適配器模式與裝飾模式之間的灰色地帶。如果將裝飾模式與適配器模式合并成為一個(gè)“包裝模式”的話(huà)，那么半透明的裝飾模式倒可以成為這種合并后的“包裝模式”的代表。

5 裝飾模式應(yīng)用

5.1 裝飾模式的優(yōu)點(diǎn)

裝飾類(lèi)和被裝飾類(lèi)可以獨(dú)立發(fā)展，而不會(huì)相互耦合。換句話(huà)說(shuō)，Component類(lèi)無(wú)須知道Decorator類(lèi)，Decorator類(lèi)是從外部來(lái)擴(kuò)展Component類(lèi)的功能，而Decorator也不用知道具體的構(gòu)件。
裝飾模式是繼承關(guān)系的一個(gè)替代方案。我們看裝飾類(lèi)Decorator，不管裝飾多少層，返回的對(duì)象還是Component，實(shí)現(xiàn)的還是is-a的關(guān)系。
裝飾模式與繼承關(guān)系的目的都是要擴(kuò)展對(duì)象的功能，但是裝飾模式可以提供比繼承更多的靈活性。裝飾模式允許系統(tǒng)動(dòng)態(tài)決定“貼上”一個(gè)需要的“裝飾”，或者除掉一個(gè)不需要的“裝飾”。繼承關(guān)系則不同，繼承關(guān)系是靜態(tài)的，它在系統(tǒng)運(yùn)行前就決定了。
過(guò)使用不同的具體裝飾類(lèi)以及這些裝飾類(lèi)的排列組合，設(shè)計(jì)師可以創(chuàng)造出很多不同行為的組合。

5.2 裝飾模式的缺點(diǎn)

由于使用裝飾模式，可以比使用繼承關(guān)系需要較少數(shù)目的類(lèi)。使用較少的類(lèi)，當(dāng)然使設(shè)計(jì)比較易于進(jìn)行。但是，在另一方面，使用裝飾模式會(huì)產(chǎn)生比使用繼承關(guān)系更多的對(duì)象。更多的對(duì)象會(huì)使得查錯(cuò)變得困難，特別是這些對(duì)象看上去都很相像。
多層的裝飾是比較復(fù)雜的。

5.3 裝飾模式的使用場(chǎng)景

需要擴(kuò)展一個(gè)類(lèi)的功能，或給一個(gè)類(lèi)增加附加功能。
需要?jiǎng)討B(tài)地給一個(gè)對(duì)象增加功能，這些功能可以再動(dòng)態(tài)地撤銷(xiāo)。
需要為一批的兄弟類(lèi)進(jìn)行改裝或加裝功能，當(dāng)然是首選裝飾模式。
裝飾模式在Java語(yǔ)言中的最著名的應(yīng)用：Java I/O標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的設(shè)計(jì)了