Java设计模式之装饰模式详解

简介

装饰模式是一种结构型设计模式，它允许我们在不改变现有对象结构的情况下向其中添加新功能。

在装饰模式中，我们创建一个装饰器（Decorator）类，用于包装原有的类，并在原有基础上添加新的行为、状态或属性。这种方式实现了对原有类的扩展，同时也不影响原有类的行为。

设计原则

• 开放-封闭原则（Open-Closed Principle）：软件中的对象（类、模块、函数等）应该对扩展开放，但对修改封闭。
• 单一职责原则（Single Responsibility Principle）：一个类应该只有一个引起它变化的原因。

示例

示例1：实现一个饮料类

我们首先创建一个饮料类（Beverage）用于表示所有饮料的基类。该类只包含一个描述信息（description）与一个计算饮料价格的方法（cost）。

public abstract class Beverage {
    String description = "Unknown Beverage";

    public String getDescription() {
        return description;
    }

    public abstract double cost();
}

接下来，我们创建两个具体的饮料类：Espresso（浓缩咖啡）和HouseBlend（混合咖啡）。这两个类分别继承自饮料基类，实现了自己的饮料描述和价格计算方式。

public class Espresso extends Beverage {
    public Espresso() {
        description = "Espresso";
    }

    public double cost() {
        return 1.99;
    }
}

public class HouseBlend extends Beverage {
    public HouseBlend() {
        description = "House Blend Coffee";
    }

    public double cost() {
        return 0.89;
    }
}

现在我们已经实现了两个饮料类，并且可以计算出它们的价格。但是现在，我们需要为这些饮料添加一些调料，比如蒸奶、摩卡等。我们可以借助装饰模式完成这个功能。

示例2：实现饮料调料类

我们首先创建一个调料类（CondimentDecorator），作为装饰器类的基类。该类也继承自饮料基类，实现了自己的饮料描述和价格计算方式。

public abstract class CondimentDecorator extends Beverage {
    public abstract String getDescription();
}

接下来，我们创建一些具体的调料类：Milk（牛奶）、Mocha（摩卡）和Soy（豆浆）。这些调料类同样继承自调料基类，实现了自己的调料描述和价格计算方式。

public class Milk extends CondimentDecorator {
    Beverage beverage;

    public Milk(Beverage beverage) {
        this.beverage = beverage;
    }

    public String getDescription() {
        return beverage.getDescription() + ", Milk";
    }

    public double cost() {
        return 0.10 + beverage.cost();
    }
}

public class Mocha extends CondimentDecorator {
    Beverage beverage;

    public Mocha(Beverage beverage) {
        this.beverage = beverage;
    }

    public String getDescription() {
        return beverage.getDescription() + ", Mocha";
    }

    public double cost() {
        return 0.20 + beverage.cost();
    }
}

public class Soy extends CondimentDecorator {
    Beverage beverage;

    public Soy(Beverage beverage) {
        this.beverage = beverage;
    }

    public String getDescription() {
        return beverage.getDescription() + ", Soy";
    }

    public double cost() {
        return 0.15 + beverage.cost();
    }
}

这些调料类与饮料类非常类似，但它们包装了一个被装饰对象（即饮料对象），并重写了getDescription方法和cost方法。在这里，getDescription方法返回饮料对象的描述信息，加上调料对象的描述信息。cost方法返回饮料对象的价格，加上调料对象的价格。

示例3：组合饮料和调料

现在，我们可以组合多个饮料和调料，创建出不同的组合饮料。

Beverage beverage = new Espresso();
System.out.println(beverage.getDescription() + " $" + beverage.cost());

Beverage beverage2 = new HouseBlend();
beverage2 = new Soy(beverage2);
beverage2 = new Mocha(beverage2);
beverage2 = new Milk(beverage2);
System.out.println(beverage2.getDescription() + " $" + beverage2.cost());

在第一个例子中，我们创建了一杯浓缩咖啡，它没有任何调料，价格为1.99美元。

在第二个例子中，我们创建了一杯混合咖啡，加上了豆浆、摩卡和牛奶三种调料，价格为1.34美元。

总结

装饰模式是一种优秀的设计模式，在软件开发中有着广泛的应用，它可以帮助我们灵活地扩展类的功能，并且不影响原有类的行为。这个模式有一个清晰的结构，其中基础组件与装饰器组件之间耦合度非常低。我们只需为基础组件和装饰器组件定义相同的接口，并让它们都从同一个基类继承而来，就可以轻松地组合它们。