3年工作必備 裝飾器模式
今天我給大家分享設(shè)計(jì)模式中的裝飾器模式。用貼切的生活故事，以及真實(shí)項(xiàng)目場(chǎng)景來講設(shè)計(jì)模式，最后用一句話來總結(jié)這個(gè)設(shè)計(jì)模式。
故事
古話說的好：人靠衣裳馬靠鞍。下面先帶大家來熟悉這句話的背景：
人靠衣裝馬靠鞍，狗配鈴鐺跑的歡出自沈自晉《望湖亭記》第十出：“雖然如此，佛靠金裝，人靠衣裝，打扮也是很要緊的。”《醒世恒言》卷一?兩縣令競(jìng)義婚孤女：”常言道：’佛是金裝，人是衣裝，世人眼孔淺的多，只有皮相，沒有骨相。’”俗語我們會(huì)說成人靠衣裝馬靠鞍。
這個(gè)經(jīng)典故事，讓我想起了一個(gè)設(shè)計(jì)模式：裝飾器模式。
什么是裝飾器模式呢?請(qǐng)聽老田慢慢道來。
裝飾器模式概述
裝飾器模式(Decorator Pattern)也叫作包裝器模式(Wrapper Pattern)，指在不改變?cè)袑?duì)象的基礎(chǔ)上，動(dòng)態(tài)地給一個(gè)對(duì)象添加一些額外的職責(zé)。就增加功能來說，裝飾器模式相比生成子類更為靈活，屬于結(jié)構(gòu)型設(shè)計(jì)模式。
英文：
Attach additional responsibilities to an object dynamicallykeeping the same interface.Decorators provide a flexible alternativeto subclassing for extending functionality.
裝飾器模式提供了比繼承更有彈性的替代方案(擴(kuò)展原有對(duì)象的功能)將功能附加到對(duì)象上。因此，裝飾器模式的核心是功能擴(kuò)展。使用裝飾器模式可以透明且動(dòng)態(tài)地?cái)U(kuò)展類的功能。
生活中的案例
一套毛坯房，沒有裝修之前，看起來非常難看，但只要稍微裝修一番，那就漂亮多了，并且能洗澡、睡覺、做飯等，但本質(zhì)還是房子。
一輛汽車，原本就是一輛代步的車，但是瑪麗加大，配置提升，然后就成了豪車，但本質(zhì)還是一輛代步的車。
一個(gè)女生，原本很平凡，長(zhǎng)相一般，但是經(jīng)過一番化妝，再穿點(diǎn)好看的衣服，然后就成了很多人心中的女神了。
總之，經(jīng)過點(diǎn)裝飾后，就是不一樣了，功能增強(qiáng)了。
裝飾器模式通用代碼實(shí)現(xiàn)
我們還是用代碼來實(shí)現(xiàn)一把，程序員都喜歡先搞個(gè)demo，然后再慢慢研究。
- //抽象組件
- public abstract class Component {
- public abstract void operation();
- }
- //具體組件
- public class ConcreteComponent extends Component {
- @Override
- public void operation() {
- System.out.println("ConcreteComponent operation");
- }
- }
- //裝飾器抽象
- public abstract class Decorator extends Component {
- protected Component component;
- public Decorator(Component component) {
- this.component = component;
- }
- @Override
- public void operation() {
- component.operation();
- }
- }
- //具體裝飾器
- public class ConcreteDecorator extends Decorator {
- public ConcreteDecorator(Component component) {
- super(component);
- }
- @Override
- public void operation() {
- System.out.println("開始前搞點(diǎn)事");
- super.operation();
- System.out.println("結(jié)束后搞點(diǎn)事");
- }
- }
- //測(cè)試
- public class Client {
- public static void main(String[] args) {
- Component component = new ConcreteDecorator(new ConcreteComponent());
- component.operation();
- }
- }
運(yùn)行結(jié)果：
- 開始前搞點(diǎn)事
- ConcreteComponent operation
- 結(jié)束后搞點(diǎn)事
以上便是裝飾器模式的通用代碼實(shí)現(xiàn)，下面我們來分析一下。
裝飾器模式UML圖
從UML途中可以看出，其中的角色
裝飾器模式中的角色
- 抽象組件(Component)：可以是一個(gè)接口或者抽象類，充當(dāng)被裝飾類的原始對(duì)象，規(guī)定了被裝飾對(duì)象的行為。
- 具體組件(ConcreteComponent)：實(shí)現(xiàn)/繼承Component的一個(gè)具體對(duì)象，即被裝飾對(duì)象。
- 抽象裝飾器(Decorator)：通用的裝飾ConcreteComponent的裝飾器，其內(nèi)部必然有一個(gè)屬性指向Component;其實(shí)現(xiàn)一般是一個(gè)抽象類，主要為了讓其子類按照其構(gòu)造形式傳入一個(gè)Component，這是強(qiáng)制的通用行為。如果系統(tǒng)中裝飾邏輯單一，則并不需要實(shí)現(xiàn)許多裝飾器，可以直接省略該類，而直接實(shí)現(xiàn)一個(gè)具體裝飾器即可。
- 具體裝飾器(ConcreteDecorator)：Decorator的具體實(shí)現(xiàn)類，理論上，每個(gè)ConcreteDecorator都擴(kuò)展了Component對(duì)象的一種功能。
小結(jié)
裝飾器模式角色分配符合設(shè)計(jì)模式的里氏替換原則、依賴倒置原則，從而使得其具備很強(qiáng)的擴(kuò)展性，最終滿足開閉原則。
裝飾器模式的實(shí)現(xiàn)原理是，讓裝飾器實(shí)現(xiàn)與被裝飾類(例如ConcreteComponent)相同的接口(例如Component)，使得裝飾器與被擴(kuò)展類類型一致，并在構(gòu)造函數(shù)中傳入該接口對(duì)象，然后在實(shí)現(xiàn)這個(gè)接口的被包裝類對(duì)象的現(xiàn)有功能上添加新功能。由于裝飾器與被包裝類屬于同一類型(均為Component)，且構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)為其實(shí)現(xiàn)接口類(Component)，因此裝飾器模式具備嵌套擴(kuò)展功能，這樣就能使用裝飾器模式一層一層地對(duì)底層被包裝類進(jìn)行功能擴(kuò)展了。
實(shí)戰(zhàn)
在實(shí)際開發(fā)中，都會(huì)存在系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的調(diào)用，假如說我們現(xiàn)在有個(gè)支付功能，現(xiàn)在一切都是沒問題的，但是 我們此時(shí)需要對(duì)發(fā)起支付前的請(qǐng)求參數(shù)和支付后的相應(yīng)參數(shù)。進(jìn)行統(tǒng)一處理，原功能不變，只是在原功能上做了一點(diǎn)擴(kuò)展(增強(qiáng))。
老功能代碼如下：
- /**
- * @author 田先生
- * @date 2021-06-02
- *
- * 歡迎關(guān)注公眾號(hào)：java后端技術(shù)全棧
- */
- public interface IOrderPayService {
- String payment(Long orderId, BigDecimal amount);
- }
- public class OrderPayServiceImpl implements IOrderPayService {
- @Override
- public String payment(Long orderId, BigDecimal amount) {
- //先調(diào)用余額查詢是否足夠
- System.out.println("發(fā)起支付，訂單號(hào)：" + orderId + "， 支付金額：" + amount.toString());
- //調(diào)用支付系統(tǒng)
- String result = "訂單id=" + orderId + "支付完成";
- System.out.println("支付結(jié)果：" + result);
- return result;
- }
- }
- public class OrderClient {
- public static void main(String[] args) {
- IOrderPayService orderPayService = new OrderPayServiceImpl();
- orderPayService.payment(10001L,new BigDecimal("5000"));
- }
- }
運(yùn)行輸出：
- 發(fā)起支付，訂單號(hào)：10001， 支付金額：5000
- 支付結(jié)果：訂單id=10001支付完成
新需求，需要把這些請(qǐng)求參數(shù)和相應(yīng)結(jié)果進(jìn)行單獨(dú)搜集處理，此時(shí)為了不影響原有功能，于是我們可以對(duì)其進(jìn)行功能增強(qiáng)。
- /**
- * @author 田先生
- * @date 2021-06-02
- *
- * 歡迎關(guān)注公眾號(hào)：java后端技術(shù)全棧
- */
- public class OrderPayDecorator implements IOrderPayService {
- private IOrderPayService orderPayService;
- public OrderPayDecorator(IOrderPayService orderPayService) {
- this.orderPayService = orderPayService;
- }
- @Override
- public String payment(Long orderId, BigDecimal amount) {
- System.out.println("把這個(gè)訂單信息（發(fā)起支付）" + "訂單id=" + orderId + "支付金額=" + amount.toString() + " 【發(fā)送給MQ】");
- String result = orderPayService.payment(orderId, amount);
- System.out.println("把訂單支付結(jié)果信息" + result + " 【發(fā)送給MQ】");
- return result;
- }
- }
- public class OrderClient {
- public static void main(String[] args) {
- IOrderPayService orderPayService =new OrderPayDecorator(new OrderPayServiceImpl());
- orderPayService.payment(10001L,new BigDecimal("5000"));
- }
- }
運(yùn)行輸出：
- 把這個(gè)訂單信息（發(fā)起支付）訂單id=10001支付金額=5000 【發(fā)送給MQ】
- 發(fā)起支付，訂單號(hào)：10001， 支付金額：5000
- 支付結(jié)果：訂單id=10001支付完成
- 把訂單支付結(jié)果信息訂單id=10001支付完成 【發(fā)送給MQ】
整個(gè)過程，大家有沒有發(fā)現(xiàn)，我們并沒動(dòng)原有的代碼，僅僅只是做了功能增強(qiáng)。
裝飾器模式在新項(xiàng)目中基本上不會(huì)用到，通常都是在老項(xiàng)目中使用，因?yàn)橐延械墓δ懿蛔儯皇亲隽艘恍┕δ茉鰪?qiáng)。
大神們是怎么用的
裝飾器設(shè)計(jì)模式在JDK源碼、Spring源碼以及Mybatis源碼中都有。
JDK源碼中
裝飾器模式比較經(jīng)典的應(yīng)用就是 JDK 中的 java.io 包下，InputStream、OuputStream、Reader、Writer 及它們的子類。
以 InputStream 為例
- FileInputStream 是 InputStream 的子類，用來讀取文件字節(jié)流
- BufferedInputStream 是 InputStream 的子類的子類，可緩存的字節(jié)流
- DataInputStream 也是 InputStream 的子類的子類，可直接讀取 Java 基本類型的字節(jié)流
UML圖
DataInputStream 中構(gòu)造器入?yún)⒈闶亲约旱母割?InputStream)。
如果希望提供一個(gè)可以讀取文件 + 可緩存的字節(jié)流，使用繼承方式，就需要派生 FileBufferedInputStream;
如果希望提供一個(gè)可以讀取文件 + 直接讀取基本類型的字節(jié)流，使用繼承方式，就需要派生 FileDataInputStream。
字節(jié)流功能的增強(qiáng)還包括支持管道 pipe、字節(jié)數(shù)組 bytearray、字節(jié)對(duì)象 object、字節(jié)流字符流的轉(zhuǎn)換 等維度，如果用繼承方式，那類的層級(jí)與種類會(huì)多到爆炸。
為了解決問題，這邊就使用了裝飾器模式。
Spring源碼中
在Spring中，我們可以嘗試?yán)斫庖幌耇ransactionAwareCacheDecorator類，這個(gè)類主要用來處理事務(wù)緩存，代碼如下。
- public class TransactionAwareCacheDecorator implements Cache {
- private final Cache targetCache;
- //構(gòu)造方法入?yún)㈩愋蜑樽约旱母割悾ń涌陬愋停?nbsp;
- public TransactionAwareCacheDecorator(Cache targetCache) {
- Assert.notNull(targetCache, "Target Cache must not be null");
- this.targetCache = targetCache;
- }
- public Cache getTargetCache() {
- return this.targetCache;
- }
- //...
- }
TransactionAwareCacheDecorator就是對(duì)Cache的一個(gè)包裝，因此，這里也是使用了裝飾器模式。
Mybatis源碼中
MyBatis中關(guān)于Cache和CachingExecutor接口的實(shí)現(xiàn)類也使用了裝飾者設(shè)計(jì)模式。Executor是MyBatis執(zhí)行器，是MyBatis 調(diào)度的核心，負(fù)責(zé)SQL語句的生成和查詢緩存的維護(hù);CachingExecutor是一個(gè)Executor的裝飾器，給一個(gè)Executor增加了緩存的功能。此時(shí)可以看做是對(duì)Executor類的一個(gè)增強(qiáng)，故使用裝飾器模式是合適的。
在CachingExecutor 中
- public class CachingExecutor implements Executor {
- //持有組件對(duì)象
- private Executor delegate;
- private TransactionalCacheManager tcm = new TransactionalCacheManager();
- //構(gòu)造方法，傳入組件對(duì)象
- public CachingExecutor(Executor delegate) {
- this.delegate = delegate;
- delegate.setExecutorWrapper(this);
- }
- @Override
- public int update(MappedStatement ms, Object parameterObject) throws SQLException {
- //轉(zhuǎn)發(fā)請(qǐng)求給組件對(duì)象，可以在轉(zhuǎn)發(fā)前后執(zhí)行一些附加動(dòng)作
- flushCacheIfRequired(ms);
- return delegate.update(ms, parameterObject);
- }
- //...
- }
總結(jié)
看完裝飾器模式后，你是否有感覺，裝飾器模式和代理模式非常的相像，下面我們就來做個(gè)對(duì)比。
1.裝飾器模式可以理解為一種特殊的代理模式。
2.裝飾器模式強(qiáng)調(diào)自身的功能擴(kuò)展，透明的擴(kuò)展(即用戶想增強(qiáng)什么功能就增強(qiáng)什么功能)，可動(dòng)態(tài)定制的擴(kuò)展。
3.代理模式強(qiáng)調(diào)的是代理過程的控制。
優(yōu)點(diǎn)
- 裝飾器是繼承的有力補(bǔ)充，比繼承靈活，在不改變?cè)袑?duì)象的情況下，動(dòng)態(tài)地給一個(gè)對(duì)象擴(kuò)展功能，即插即用。
- 通過使用不同裝飾類及這些裝飾類的排列組合，可以實(shí)現(xiàn)不同效果。
- 裝飾器模式完全遵守開閉原則。
缺點(diǎn)
- 會(huì)出現(xiàn)更多的代碼、更多的類，增加程序的復(fù)雜性。
- 動(dòng)態(tài)裝飾在多層裝飾時(shí)會(huì)更復(fù)雜。
- 好了，今天的分享就到此結(jié)束，希望你能徹底掌握裝飾器模式，如果還有疑問，或者技術(shù)探討之類的，歡迎加我微信，一起探討。
文轉(zhuǎn)載自微信公眾號(hào)「Java后端技術(shù)全?！梗梢酝ㄟ^以下二維碼關(guān)注。轉(zhuǎn)載本文請(qǐng)聯(lián)系Java后端技術(shù)全棧公眾號(hào)。
