003-结构型-02-装饰模式（Decorator）

一、概述

　　装饰（ Decorator ）模式又叫做包装模式。通过一种对客户端透明的方式来扩展对象的功能，是继承关系的一个替换方案。他是23种设计模式之一，英文叫Decorator Pattern，又叫装饰者模式。装饰模式是在不必改变原类文件和使用继承的情况下，动态地扩展一个对象的功能。它是通过创建一个包装对象，也就是装饰来包裹真实的对象。

　　在不改变原有对象的基础之上，动态地给一个对象添加一些额外的职责。

1.1、适用场景

• 扩展一个类的功能或给一个类添加附加职责
• 动态的给一个对象添加功能，这些功能可以再动态的撤销
• 当不能采用生成子类的方法进行扩充时。一种情况是，可能有大量独立的扩展，为支持每一种组合将产生大量的子类，使得子类数目呈爆炸性增长。另一种情况可能是因为类定义被隐藏，或类定义不能用于生成子类。
• 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，从而使继承关系变的不现实。

　　例如：在java的I/O类中有很深刻的体现。

注意，

　　1. 多用组合，少用继承。

　　　　利用继承设计子类的行为，是在编译时静态决定的，而且所有的子类都会继承到相同的行为。然而，如果能够利用组合的做法扩展对象的行为，就可以在运行时动态地进行扩展。

　　2. 类应设计的对扩展开放，对修改关闭。

1.2、优缺点

　　优点

　　　　1. Decorator模式与继承关系的目的都是要扩展对象的功能，但是Decorator可以提供比继承更多的灵活性。

　　　　2. 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

　　　　1. 这种比继承更加灵活机动的特性，也同时意味着更加多的复杂性。

　　　　2. 装饰模式会导致设计中出现许多小类，如果过度使用，会使程序变得很复杂。

　　　　3. 装饰模式是针对抽象组件（Component）类型编程。但是，如果你要针对具体组件编程时，就应该重新思考你的应用架构，以及装饰者是否合适。当然也可以改变Component接口，增加新的公开的行为，实现“半透明”的装饰者模式。在实际项目中要做出最佳选择。

　　　　4.产生小对象，大量小对象占据内存，一定程度上影响性能。

1.3、类图角色及其职责

　　

　　装饰模式的角色与职责：

　　1、抽象组件角色（Component）： 一个抽象接口，是被装饰类和装饰类的父接口。（Car）

　　2、具体组件角色（ConcreteComponent）：为抽象组件的实现类。（RunCar）

　　3、抽象装饰角色（Decorator）：包含一个组件的引用，并定义了与抽象组件一致的接口。（CarDecorator）

　　4、具体装饰角色（ConcreteDecorator）：为抽象装饰角色的实现类。负责具体的装饰。（FlyCarDecorator、SwimCarDecorator）

1.4、演进过程

1.4.1、原有方式

　　之前我们假如实现这样一个功能，建造出各种各样不同功能的车，咱们是这样实现的：

　　首先，新建一个Car接口，定义了所有车的基本功能，就是跑run()，和展示自己功能的方法show(),

接口Car　

public interface Car {
    void show();

    void run();
}

　　然后，在创建各个具体的车实现Car接口

　　基本功能类-会跑

public class RunCar implements Car {

    @Override
    public void show() {
        this.run();
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("可以跑");
    }
}

　　会游泳的车

public class SwimCar implements Car {

    @Override
    public void show() {
        this.run();
        this.swim();
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("可以跑");
    }

    public void swim() {
        System.out.println("可以游泳");
    }
}

　　会飞的车

public class FlyCar implements Car {

    @Override
    public void show() {
        this.run();
        this.fly();
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("可以跑");
    }

    public void fly() {
        System.out.println("可以飞");
    }
}

　　测试

    @Test
    public void testCar() {
        //        Car car = new RunCar();
//        Car car = new FlyCar();
        Car car = new SwimCar();
        car.show();
    }

这样，每新增一种车，就要新写一个子类实现或继承其他类或接口，就相当于，每新增一种功能，就要新建一辆车。

1.4.2、装饰模式

　　首先，新建一个Car接口，和一个基础的Car的实现类RunCar，因为只要是车一定有跑的功能，这两个和上面一样

　　然后在新建装饰类，不同的功能建不同的装饰类

　　1、新建一个装饰类父类，实现Car接口，提供一个有参的构造方法，共有的方法show()，私有的Car成员变量，并为之提供get()，set()方法。

　　一定要继承Car，因为装饰过后，还是一辆车

public abstract class CarDecorator implements Car {
    private Car car;

    public CarDecorator(Car car){
        this.car = car;
    }

    public Car getCar() {
        return car;
    }

    public void setCar(Car car) {
        this.car = car;
    }

    public abstract void show();
}

　　2、为不同的装饰新建装饰类，并继承CarDecorator抽象类

　　（1）游泳装饰类，覆盖抽象方法，在新增特有的方法

public class SwimCarDecorator extends CarDecorator {

    public SwimCarDecorator(Car car){
        super(car);
    }

    @Override
    public void show() {
        this.getCar().show();
        this.swim();
    }

    public void swim(){
        System.out.println("可以游泳");
    }

    @Override
    public void run() {
    }
}

　　（2）飞行装饰类

public class FlyCarDecorator extends CarDecorator {

    public FlyCarDecorator(Car car){
        super(car);
    }
    @Override
    public void show() {
        this.getCar().show();
        this.fly();
    }

    public void fly(){
        System.out.println("可以飞");
    }

    @Override
    public void run() {
    }
}

测试

    @Test
    public void getCar() {
        Car car = new RunCar();
        Car swimCar = new SwimCarDecorator(car);
        swimCar.show();
    }

　　这样，就不等于是，每新增一个功能就新建一辆车了，而是基础有一个RunCar，这是最基本的车，装饰类就相当于在基本的车的基础上，添加功能，装饰这台最基本的车。

　　所以一定要继承Car，因为装饰过后，还是一辆车，我们可以直接Car swimCar = new SwimCarDecorator(car);用Car来创建变量。 

　　同样，继承关系如果每一个功能都要添加一个新的子类，如果，一辆车已经拥有了游泳和飞行的功能，这时有新增同时拥有游泳和飞行的Car，继承关系就需要在新建一个子类同时拥有这两个功能，而装饰模式什么都不需要新增，对基础的RunCar修饰两遍即可。像这样：

    @Test
    public void getCar2() {
        Car car = new RunCar();
        Car swimCar = new SwimCarDecorator(car);
        Car flySwimCar = new FlyCarDecorator(swimCar);
        flySwimCar.show();
    }

　　这样子，最后的flySwimCar就同时拥有了飞行和游泳的功能，这也是装饰类继承Car的原因，这样子装饰类才能当做参数放进构造方法中。

　　 

1.5、相关设计模式

装饰者模式和代理模式

• 装饰者模式：关注在一个对象上动态添加方法。
• 代理模式：关注在控制对对象的访问，代理模式的代理类可以对客户隐藏一个对象具体的信息。
• 在使用代理模式的时候，常常在一个代理对象中创建对象的实例。而当我们在使用装饰者模式时，通常会把原始对象作为参数，传给装饰者的构造器

装饰者模式和适配器模式

• 装饰者模式和适配器模式都叫做包装模式。在装饰者模式中，装饰者与被装饰者都可以实现相同的接口，或者装饰者是被装饰者的子类。在适配器模式中，适配类与被适配类具有不同的接口，当然也有可能有部分接口是重合的。

二、扩展

2.1、jdk中的装饰器模式

2.1.1、Java I/O-Reader与java.io.BufferedReader

reader

public abstract class Reader implements Readable, Closeable {
    protected Object lock;
    protected Reader() {
        this.lock = this;
    } 

BufferedReader

public class BufferedReader extends Reader {

    private Reader in;

    private char cb[];
    private int nChars, nextChar;

    private static final int INVALIDATED = -2;
    private static final int UNMARKED = -1;
    private int markedChar = UNMARKED;
    private int readAheadLimit = 0; 

    private boolean skipLF = false;

    private boolean markedSkipLF = false;

    private static int defaultCharBufferSize = 8192;
    private static int defaultExpectedLineLength = 80;
    public BufferedReader(Reader in, int sz) {

Reader是被装饰者，BufferedReader是装饰者

2.1.2、Java I/O-InputStream与FilterInputStream

　　

InputStream是被装饰者，FilterInputStream是装饰者

下面是InputStream相关类图的装饰者模式体现。

　　

2.2、Spring中应用

2.2.1、TransactionAwareCacheDecorator

　　

2.2.2、Spring-session

　　org.springframework.session.web.http.SessionRepositoryFilter.SessionRepositoryRequestWrapper

2.3、tomcat

2.3.1、javax.servlet.ServletRequestWrapper

 　　

2.4、mybatis

2.4.1、org.apache.ibatis.cache.Cache