介绍
动态地给类添加一些额外的职责或者行为,装饰器模式相比于使用子类的继承更为灵活。
需要注意的是,该过程是通过调用被包裹之后的对象完成功能添加的,而不是直接修改现有对象的行为,相当于增加了中间层。
装饰器模式组成:
- 抽象组件角色(Component): 定义可以动态添加任务的对象的接口
- 具体组件角色(ConcreteComponent):定义一个要被装饰器装饰的对象,即 Component 的具体实现
- 抽象装饰器(Decorator): 维护对组件对象和其子类组件的引用
- 具体装饰器角色(ConcreteDecorator):向组件添加新的职责
这里会再一次的产生所谓继承与组合的差别:
继承在多个功能,多种子类之间交叉使用会不灵活,而组合相反,组合的耦合性会更低。父类一般用于抽象出能力,提供共用的方法的实现以避免子类重复的编码,但是在多个子类之间交叉时,比如给予咖啡这种可以有多种口味,每种口味都可以使用子类继承的方式加上所独有的调味,但是如果出现用户想自定义口味而不是选择这几个固定的,比如糖和奶混合,那么如果再使用继承会导致层级与数量的剧增,这时候就是使用装饰器所出场的时间。
装饰器在为某个类增加了功能后,并且会保持其父类共有能力,而且可以使用多个装饰器组合使用,自定义其使用环境。
场景
以下情况可以使用装饰器模式:
- 在不影响其它对象的情况下,以动态、透明的方式给单个对象添加职责,增加功能
- 处理那些可以动态撤销的职责
- 当使用子类扩展的方式不切实际的时候,可考虑使用装饰器模式
- 需要增加由一些基本功能的排列组合而产生的非常大量的功能
使用
那Java I/O库来举例子。
可以看到根据要读取/写入的来源不同、内容不同、方式/优化策略不同有不一样的实现方法,这样如果使用继承来实现,那么可能需要每个来源+内容+方式都要写一个子类来读取,会造就特别多的类,且功能的耦合性太强,代码重复率高可复用性不强。
Java在这儿就使用了装饰器模式来做IO的相关操作,我们看它是如何做的。
// 抽象出来的共有的能力
public abstract class InputStream {
//...
public int read(byte b[]) throws IOException {
return read(b, 0, b.length);
}
public int read(byte b[], int off, int len) throws IOException {
//...
}
public long skip(long n) throws IOException {
//...
}
public int available() throws IOException {
return 0;
}
public void close() throws IOException {}
public synchronized void mark(int readlimit) {}
public synchronized void reset() throws IOException {
throw new IOException("mark/reset not supported");
}
public boolean markSupported() {
return false;
}
}
// 实现了某个特定功能的类
public class BufferedInputStream extends InputStream {
protected volatile InputStream in;
// 注意这儿,这是关键,会在之前现有的对象上,拓展增加其他能力
protected BufferedInputStream(InputStream in) {
this.in = in;
}
//...实现基于缓存的读数据接口...
}
// 实现了某个特定功能的类
public class DataInputStream extends InputStream {
protected volatile InputStream in;
protected DataInputStream(InputStream in) {
this.in = in;
}
//...实现读取基本类型数据的接口
}
- 装饰器类和原始类继承同样的父类,这样我们可以对原始类“嵌套”多个装饰器类。也就是使用时给对象加上多个装饰器,来实现自定义的功能。
- 装饰器类是对功能的增强,这也是装饰器模式应用场景的一个重要特点。装饰器类附加的是跟原始类相关的增强功能。
特点
装饰模式在Java语言中的最著名的应用莫过于Java I/O标准库的设计。
优点
- 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。
- 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。
-
缺点
没有继承结构清晰。
- 包裹层数较多时,难以理解和管理。
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。