天天看點
傳回

軟體設計模式 | 結構型之裝飾者模式詳解

目錄

    • 星巴茲咖啡的故事
    • 裝飾者模式
      • 一、模式介紹
      • 二、模式實作
      • 三、模式設計
      • 四、模式的優缺點
      • 五、使用場景：
      • 六、裝飾者用到的設計原則：

星巴茲咖啡的故事

  1. 現在有一個咖啡館，他有一套自己的訂單系統，當顧客來咖啡館的時候，可以通過訂單系統來點自己想要的咖啡。他們原先的設計是這樣子的：
    軟體設計模式 | 結構型之裝飾者模式詳解
  2. 每一種飲料都繼承抽象飲料類 Beverage，計算價錢隻需要調用相應子類的 cost() 方法即可，其中 description 是其相應的飲料描述。飲料少的情況下完全沒問題，但咖啡館為了吸引更多的顧客，在系統中允許顧客選擇加入不同的調料，如：蒸奶（Steamed Milk）、豆漿（Soy）、摩卡（Mocha，也就是巧克力風味）或覆寫奶泡。星巴茲會根據所加入的調料收取不同的費用。是以訂單系統必須考慮到這些調料部分。如果說依舊用原來的設計那麼整個系統會出現爆炸的狀況。（當然我隻畫了一小部分，再多點 visio 就崩潰了 /(ㄒoㄒ)/ ）
    軟體設計模式 | 結構型之裝飾者模式詳解
  3. 這時，有個人提出了新的方案，利用執行個體變量和繼承，來追蹤這些調料。具體為：先從Beverage基類下手，加上執行個體變量代表是否加上調料（牛奶、豆漿、摩卡、奶泡……）
    軟體設計模式 | 結構型之裝飾者模式詳解
    軟體設計模式 | 結構型之裝飾者模式詳解

    這種設計雖然滿足了現在的需求，但也存在非常大的局限性：

      最主要的問題就是，如果顧客選擇了雙份的奶泡（配料），該怎麼辦？

      其次，出現了新的材料，那麼還需要修改父類中的 cost() 方法，這違反了開放關閉原則（類應該對擴充開放，對修改關閉）。

    　　 …

      那我們怎麼辦呢？好啦，裝飾者可以非常完美的解決以上的所有問題，讓我們有一個設計非常nice的咖啡館。

裝飾者模式

一、模式介紹

  裝飾器模式（Decorator Pattern）允許向一個現有的對象添加新的功能，同時又不改變其結構。這種類型的設計模式屬于結構型模式，它是作為現有的類的一個包裝。

  這種模式建立了一個裝飾類，用來包裝原有的類，并在保持類方法簽名完整性的前提下，提供了額外的功能。

  我們通過下面的執行個體來示範裝飾器模式的用法。

二、模式實作

以摩卡和奶泡深焙咖啡為例：

步驟：

  1. 拿到一個深焙咖啡（DarkRoast）對象
  2. 以摩卡（Mocha）對象去裝飾它
  3. 以奶泡（Whip）對象去裝飾它
  4. 調用 cost() 方法

圖示步驟：

  1. 拿到一個深焙咖啡（DarkRoast）對象
    軟體設計模式 | 結構型之裝飾者模式詳解
  2. 顧客要摩卡（Mocha），是以建立 Mocha 對象，并用它将 DarkRoast 對象裝起來
    軟體設計模式 | 結構型之裝飾者模式詳解
  3. 顧客要奶泡（Whip），是以建立 Whip 對象，并用它将以 Mocha 裝飾的 DarkRoast 對象裝起來
    軟體設計模式 | 結構型之裝飾者模式詳解
      可以把 Mocha 裝飾之後的 DarkRoast 仍然看成是一個 Beverage ，原因在于多态！無論是裝飾者摩卡（Mocha）、奶泡（Whip）還是被裝飾者深焙咖啡 歸根結底都是繼承着頂層的抽象類（Beverage）。是以無論 DarkRoast 被多少裝飾者裝飾着包裝着都是一個Beverage。
  4. 調用 cost() 方法，遞歸實作計算最終價錢。
軟體設計模式 | 結構型之裝飾者模式詳解

三、模式設計

裝飾者模式的模闆類圖：

軟體設計模式 | 結構型之裝飾者模式詳解

裝飾者模式所包含的角色如下：

  1. Component : 抽象構件角色，定義對象的接口，可以給這些對象動态增加職責。
  2. ConcreteComponent : 被裝飾者，它是我們将要動态地加上新行為的對象，它擴充自Component。
  3. Decorator : 這是裝飾者共同實作的接口（抽象類）。
  4. ConcreteDecator : 具體的裝飾者，可以加上新的方法。新行為使用過在舊行為前面或者後面做一些計算來添加的，并且每一個裝飾者 都有一個執行個體變量，它可以記錄所裝飾的事物。

根據以上模闆類圖來繪制出訂單系統的類圖：

軟體設計模式 | 結構型之裝飾者模式詳解

代碼如下：

Beverage : 抽象飲料類

/**
 * 抽象飲料類
 */
public abstract class Beverage {

    String name = "Unknown Beverage";

    //傳回飲料名字
    public String getName() {
        return name;
    }

    //cost方法是用來傳回飲料的價錢，需在具體類中自己實作
    public abstract int cost();
}

具體飲料類：被裝飾者，包括：獨家調配的咖啡（HouseBlend）、深焙咖啡（DarkRoast）、濃縮咖啡（Espresso）、低咖啡因咖啡類（Decaf）

/**
 * 獨家調配的咖啡類(一種具體飲料)
 */
public class HouseBlend extends Beverage {
    //說明他是HouseBlend飲料
    public HouseBlend() {
        name = "獨家調配的咖啡";
    }
    //實作cost方法，用來傳回 獨家調配的咖啡 的價格
    @Override
    public int cost() {
        return 9;
    }
}
           
/**
 * 深焙咖啡類（一種具體飲料）
 */
public class DarkRoast extends Beverage {

    //說明他是DarkRoast飲料
    public DarkRoast() {
        name = "深焙咖啡";
    }

    //實作cost方法，用來傳回 深焙咖啡 的價格
    @Override
    public int cost() {
        return 11;
    }
}
           
/**
 * 濃縮咖啡類（一種具體飲料）
 */
public class Espresso extends Beverage {

    //說明他是Espresso飲料
    public Espresso() {
        name = "濃縮咖啡";
    }

    //實作cost方法，用來傳回 濃縮咖啡 的價格
    @Override
    public int cost() {
        return 12;
    }
}
           
/**
 * 低咖啡因咖啡類（一種具體飲料）
 */
public class Decaf extends Beverage {

    //說明他是Decaf飲料
    public Decaf() {
        name = "低咖啡因咖啡";
    }

    //實作cost方法，用來傳回 低咖啡因咖啡 的價格
    @Override
    public int cost() {
        return 10;
    }
}

Dector : 裝飾者共同實作的接口

/**
 * 調料裝飾着抽象類（繼承自飲料抽象類）
 */
public abstract class Decorator extends Beverage {

    /**
     * 所有的調料裝飾者都必須重新實作getDescription()方法
     * 這樣才能夠用遞歸的方式來得到所選飲料的整體描述
     */
    public abstract String getName();
}

ConcreteDecorator : 具體的裝飾者，包括：牛奶（Milk）、摩卡（Mocha）、豆漿（Soy）、奶泡（Whip）

/**
 * 牛奶調料類（繼承自 Decorator）
 */
public class Milk extends Decorator {
    //用一個執行個體變量記錄飲料，也就是被裝飾者
    Beverage beverage;

    //構造器初始化飲料變量
    public Milk(Beverage beverage) {
        this.beverage = beverage;
    }

    //在原來飲料的基礎上添加上Milk描述（原來的飲料加入Milk調料，被Milk調料裝飾）
    @Override
    public String getName() {
        return beverage.getName() + "，牛奶";
    }

    //在原來飲料的基礎上加上Soy的價格（原來的飲料加入Soy調料，被Soy調料裝飾）
    @Override
    public int cost() {
        return beverage.cost() + 3;
    }
}
           
/**
 * 摩卡調料類（繼承自 Decorator）
 */
public class Mocha extends Decorator {

    //用一個執行個體變量記錄飲料，也就是被裝飾者
    Beverage beverage;

    //構造器初始化飲料變量
    public Mocha(Beverage beverage) {
        this.beverage = beverage;
    }

    //在原來飲料的基礎上添加上Mocha描述（原來的飲料加入Mocha調料，被Mocha調料裝飾）
    @Override
    public String getName() {
        return beverage.getName() + "，摩卡";
    }

    //在原來飲料的基礎上加上Mocha的價格（原來的飲料加入Mocha調料，被Mocha調料裝飾）
    @Override
    public int cost() {
        return beverage.cost() + 2;
    }
}
           
/**
 * 豆漿調料類（繼承自 Decorator）
 */
public class Soy extends Decorator {

    //用一個執行個體變量記錄飲料，也就是被裝飾者
    Beverage beverage;

    //構造器初始化飲料變量
    public Soy(Beverage beverage) {
        this.beverage = beverage;
    }

    //在原來飲料的基礎上添加上Soy描述（原來的飲料加入Soy調料，被Soy調料裝飾）
    @Override
    public String getName() {
        return beverage.getName() + "，豆漿";
    }

    //在原來飲料的基礎上加上Soy的價格（原來的飲料加入Soy調料，被Soy調料裝飾）
    @Override
    public int cost() {
        return beverage.cost() + 1;
    }
}
           
/**
 * 奶泡調料類（繼承自 Decorator）
 */
public class Whip extends Decorator {

    //用一個執行個體變量記錄飲料，也就是被裝飾者
    Beverage beverage;

    //構造器初始化飲料變量
    public Whip(Beverage beverage) {
        this.beverage = beverage;
    }

    //在原來飲料的基礎上添加上 Milk 描述（原來的飲料加入 Whip 調料，被 Whip 調料裝飾）
    @Override
    public String getName() {
        return beverage.getName() + "，奶泡";
    }

    //在原來飲料的基礎上加上 Whip 的價格（原來的飲料加入Soy調料，被 Whip 調料裝飾）
    @Override
    public int cost() {
        return beverage.cost() + 4;
    }
}

Client : 用戶端示範代碼

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("飲料價格如下：");
        System.out.println("獨家調配的咖啡類：9、低咖啡因咖啡：10、深焙咖啡類：11、濃縮咖啡類：12");
        System.out.println("調料價格如下：");
        System.out.println("豆漿:1、摩卡：2、牛奶：3、奶泡：4\n");
        //訂一杯濃縮咖啡類Espresso(12) 對象，不需要調料，列印出它的描述與價錢。
        Beverage beverage1 = new Espresso();
        System.out.println("飲料描述： " + beverage1.getName() + "  價格為： " + beverage1.cost());
        System.out.println("---------------------------------------------------");

        //制造出一個深焙咖啡類DarkRoast(11) 對象，用摩卡Mocha(2)裝飾它,用第二個摩卡Mocha(2)裝飾它,用奶泡Whip(4)裝飾它，列印出它的描述與價錢。
        Beverage beverage2 = new DarkRoast();
        beverage2 = new Mocha(beverage2);
        beverage2 = new Mocha(beverage2);
        System.out.println("飲料描述： " + beverage2.getName() + "  價格為： " + beverage2.cost());
        System.out.println("---------------------------------------------------");

        //也可用這種形式
        Beverage beverage3 = new Mocha( new Mocha(new DarkRoast()));
        System.out.println("飲料描述： " + beverage3.getName() + "  價格為： " + beverage3.cost());
        System.out.println("---------------------------------------------------");

        //再來一杯 低咖啡因咖啡Decaf(10)對象，并用豆漿Soy(1)、摩卡Mocha(2)、奶泡Whip(4)，列印出它的描述與價錢。
        Beverage beverage4 = new Decaf();
        beverage4 = new Soy(beverage4);
        beverage4 = new Mocha(beverage4);
        beverage4 = new Whip(beverage4);
        System.out.println("飲料描述： " + beverage4.getName() + "  價格為： " + beverage4.cost());
    }
}

結果展示：

軟體設計模式 | 結構型之裝飾者模式詳解

四、模式的優缺點

優點： 裝飾類和被裝飾類可以獨立發展，不會互相耦合，裝飾模式是繼承的一個替代模式，裝飾模式可以動态擴充一個實作類的功能。

缺點： 多層裝飾比較複雜。

　　

五、使用場景：

  1. 擴充一個類的功能。

  2. 動态增加功能，動态撤銷。

    　　

六、裝飾者用到的設計原則：

  1. 多用組合，少用繼承。
  2. 對擴充開放，對修改關閉。

本文的主要思路以及開篇引述的故事都借鑒于下面這篇部落格，部落客寫的非常清晰，如果沒有看懂的地方，可前往連結檢視詳情。

參考部落格：https://www.cnblogs.com/of-fanruice/p/11565679.html

軟體設計模式 設計模式
上一篇: Qt之Sqlite資料庫概述：
下一篇: 設計模式之類對象結構型 — BRIDGE (橋接)模式

繼續閱讀