设计模式之装饰者模式（Decorator Pattern）

一.什么是装饰者模式？

装饰者模式能够完美实现“对修改关闭，对扩展开放”的原则，也就是说我们可以在不修改被装饰者的前提下，扩展被装饰者的功能。再来看看我们的文件操作代码：

InputStream in = new BufferedInputStream(new FileInputStream(file));

被“包裹”在最内层的InputStream对象是new FileInputStream(file)，是基本的文件输入流，用BufferedInputStream对象来扩展它的功能，甚至我们还可以这样：

P.S.注意上面用到的动词——“包裹”，这就是装饰者模式的核心了

InputStream in = new LineNumberInputStream(new BufferedInputStream(new FileInputStream(file)));

继续添加一层新的装饰LineNumberInputStream，以扩展获取行号的功能，当然，我们还可以扩展更多的功能，只要继续添加新的装饰就好了。回过头来想想，我们给FileInputStream添加了一层层装饰，获得了一个个功能，在此过程中，我们实现了功能的动态扩展，但并没有修改被装饰者FileInputStream的任何东西。这就是所谓的“对修改关闭，对扩展开放”原则。

二.举个例子

假设我们要开店卖Milk，可选的配料有摩卡Mocha（巧克力味），咖啡Coffee，冰水IceWater，当然，如果卖得好的话我们还打算引进新的饮料（Orange、Yoghurt等等）以及新的配料（Salt。。玩笑）Milk本身有价格，并且会在节假日打折，各种不同的配料价格也不同，当然，我也可以点一杯加双份IceWater的Milk。。最容易想到的解决方案是：

定义一个Milk类，包含很多属性，例如hasMocha, hasCoffee, hasIceWater（用来表示已添加的配料），还需要discount属性（用来表示折扣信息）、cost属性（用来表示价格）。这就好了吗？不，除此之外我们还需要MochaNum, CoffeeNum, IceWaterNum（用来表示配料的份数，重口味顾客需要双份或者更多的配料。。）

问题解决了，可是这样做真的好吗？

考虑一下这些情况：1.引进一种新的饮料Orange（我们需要定义一个Orange，几乎没有复用的部分，从零开始。。或者，我们可以定义一个Beverage基类，把饮料共有的部分放进去）；2.引进一种新的配料Salt（我们必须修改Milk类，添加hasSalt, SaltNum属性以满足加盐Milk需求。。）

现在看来我们的解决方案很差，不能适应任何变化，要扩展功能就可能必须修改已有的封装好的代码，而且还存在一个性能上的问题：计算饮料价格部分需要大量的if…else…结构，使得我们的代码很臃肿，且难以复用（不同饮料配料可能不同，计算价格的方法也不同）。那么，是时候尝试装饰者模式了

首先，因为被装饰者与装饰者必须要具有相同的超类（暂不解释为什么），所以，我们定义下面的Beverage基类：

package DecoratorPattern;

/**
 * @author ayqy
 * 定义Beverage超类，所有具体Beverage和Ingredient都必须扩展自此类
 *
 */
public abstract class Beverage {
	String desc = "Unknown Beverage";//定义饮料相关描述信息
	float cost;//定义饮料的价格
	
	public abstract float getCost();//定义cost方法返回该饮料的价格，子类必须实现此方法
	
	public String getDesc(){
		return desc;
	}
}

有了Beverage就可以开始定义被装饰者——Milk：

package DecoratorPattern;

/**
 * @author ayqy
 * 定义具体Beverage：Milk类
 *
 */
public class Milk extends Beverage{
	
	float discount = 1;//定义折扣，节假日Milk可能会打折（默认不打折）
	
	public float getDiscount() {
		return discount;
	}

	public void setDiscount(float discount) {
		this.discount = discount;
	}

	public Milk(){
		cost = 4.5f;//初始化Milk的价格
		desc = "Milk";//初始化描述信息
	}

	@Override
	public float getCost(){
		return discount * cost;//返回打折后的价格
	}
}

接下来是装饰者，因为装饰者具有一些不同于Beverage的特性，所以我们对其进行抽象：

package DecoratorPattern;

/**
 * @author ayqy
 * 定义Ingredient佐料类，继承自Beverage（在装饰者模式中，装饰者与被装饰者必须具有相同的超类）
 *
 */
public abstract class Ingredient extends Beverage{
	
	Beverage beverage;//需要添加该佐料的饮料

	@Override
	public String getDesc() {
		return "(" + desc + ")" + beverage.getDesc();//佐料的描述应当带上括号，以区别佐料与饮料
	}

	@Override
	public float getCost() {
		return cost + beverage.getCost();//配料没有折扣，直接返回其价格 + 饮料价格
	}
	
	//在此添加其它Ingredient不同于Beverage的属性与行为
}

注意上面的getDesc与getCost方法，我们把计算价格与生成描述信息的责任完全委托给方法调用机制了，以至于代码是如此的简洁。。

下面定义具体配料——IceWater，Coffee，Mocha：

package DecoratorPattern;

/**
 * @author ayqy
 * 定义配料IceWater冰水
 *
 */
public class IceWater extends Ingredient{
	
	public IceWater(Beverage bev)
	{
		cost = 0.5f;
		desc = "IceWater";
		beverage = bev;
	}
}

package DecoratorPattern;

/**
 * @author ayqy
 * 定义配料Coffee咖啡
 *
 */
public class Coffee extends Ingredient{
	
	public Coffee(Beverage bev)
	{
		cost = 3;
		desc = "Coffee";
		beverage = bev;
	}
}

package DecoratorPattern;

/**
 * @author ayqy
 * 定义配料Mocha摩卡
 *
 */
public class Mocha extends Ingredient{
	
	public Mocha(Beverage bev)
	{
		cost = 2;
		desc = "Mocha";
		beverage = bev;
	}
}

一切准备就绪，我们的Milk小店可以开张了。。

三.效果示例

先定义一个测试类：

package DecoratorPattern;

public class Test {
	public static void main(String[] args){
		Beverage bev;
		
		System.out.println("做一杯加摩卡加咖啡的Milk。。");
		bev = new Milk();//先做一杯Milk
		bev = new Mocha(bev);//添加Mocha
		bev = new Coffee(bev);//添加Coffee
		System.out.println(bev.getDesc() + " " + bev.getCost() + "￥");
		
		System.out.println("做一杯加双份冰水双份摩卡的咖啡Milk。。");
		bev = new Milk();//重新做一杯Milk
		bev = new IceWater(bev);//添加冰水
		bev = new IceWater(bev);//添加冰水
		bev = new Mocha(bev);//添加Mocha
		bev = new Mocha(bev);//添加Mocha
		bev = new Coffee(bev);//添加Coffee
		System.out.println(bev.getDesc() + " " + bev.getCost() + "￥");
		//当然也可以这样写： Beverage bev = new Coffee(new Mocha(new Milk()));
		//对比我们熟悉的方法链: InputStream in = new BufferedInputStream(new FileInputStream(file));
	}
}

结果示例：

效果不错吧，再考虑之前的扩展问题：

1.引进一种新的饮料Orange（我们需要定义一个Orange类继承自Beverage基类，可以复用Beverage基类中已有的部分，如果还不满意，当然也可以抽象出一个“具体饮料类ConcreteBeverage”，让Milk等其它饮料在此基础上扩展）；2.引进一种新的配料Salt（我们不必对Milk类做任何修改，只需要实现一种Salt配料，继承自Ingredient类就好了）

发现装饰者模式的优点了吗？那么是时候泼一盆冷水了。。

四.装饰者模式的优缺点

缺点其实显而易见——你见过这么长的代码吗？

XObject o = new XDecorator(new XXDecorator(new XXXDecorator(new XXXXDecorator())));

嗯，它只是给被装饰对象做了三次功能扩展而已，当然，还可以更多。。也就意味着可以更长。而且，我们在使用时创建了很多小对象，就像这样：

bev = new Milk();//重新做一杯Milk
bev = new IceWater(bev);//添加冰水
bev = new IceWater(bev);//添加冰水
bev = new Mocha(bev);//添加Mocha
bev = new Mocha(bev);//添加Mocha
bev = new Coffee(bev);//添加Coffee

让一个不熟悉装饰者模式的人来读上面的代码，他能很快弄明白吗？

注意，上面的代码就解释了开篇提到的动词——“包裹”，对吗？

优点：

除了上面提到的动态扩展优点，还有一个更重要的优点就是前面提到的getDesc与getCost方法

没错，我们可以利用这种调用机制来完成我们的操作（在装饰动作前或者装饰动作后添加我们的自定义操作就好了，例子里其实属于在装饰动作后添加操作），我们很轻易的达到了类似于递归的效果

这也就解释了“为什么装饰者与被装饰者要具有相同的超类？”，还需要更多一点的解释：

有一种设计原则是“多用组合，少用继承”，这里我们好像违背了这个原则吧

其实并没有违背原则，装饰者模式中的继承是为了获得类型的匹配，而不是为了利用继承来扩展类的行为，而“多用组合，少用继承”原则省略掉的前提条件是“（当我们需要扩展类的行为时）多用组合，少用继承”