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设计模式-装饰者模式

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发布时间：2019-03-23

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装饰者模式是面向对象编程中常用的一种高级设计模式。它允许我们对一对象的行为和属性进行动态的扩展，而无需修改现有的类结构。这与传统的继承方式相比，具有更高的灵活性和可扩展性。在本文中，我们将逐步阐述装饰者模式的设计思想、实现原理及其在实际项目中的应用实例。

装饰者模式分析

星巴克咖啡订单项目中，我们需要处理多种咖啡单品及其调料组合。选择传统的继承方式会导致大量waitlist类的生成，当需要新增单品咖啡或调料时，类的数量会呈指数级增长，导致维护成本高昂。为了解决这一问题，装饰者模式提供了一种更加灵活的解决方案。

装饰者模式在咖啡订单中的应用

基类设计：

Drink abstract类，代表所有咖啡饮品。

每个咖啡单品都继承自Drink类，如ShortBlack、Espresso等。

Coffee concrete类继承自Drink类，用于具体实现咖啡的价格和描述。

装饰者类设计：

Decorator类，作为基装饰者，持有一个Drink对象。

具体的装饰者如Milk、Soy等继承自Decorator类，它会在Coffee或Drink的基础上增加调料的描述和价格。

动态组合：

使用装饰者可以实现任意的组合方式，例如：一份LongBlack加上一份Milk和两份Chocolate，可以通过多次调用Decorator构造相应的饮品。

装饰者模式的核心原理

装饰者模式的核心思想是动态地对一个对象的行为进行扩展。与传统的继承方式相比，其优点：

避免类爆炸：通过动态组合而非硬编码，减少新增类的需求。

提高维护性：当需要修改或新建调料时，只需添加新的装饰者类，不会影响现有类结构。

灵活性高：可以根据实际需求自由组合不同的装饰者，满足多样化的订单需求。

实例解析

以咖啡订单项目为例：

// 点一份长黑咖啡
Drink order = new LongBlack();
// 加入牛奶
order = new Milk(order);
// 加入一道巧克力
order = new Chocolate(order);
// 再加一道巧克力，可以叠加多个装饰者
order = new Chocolate(order);
// 最终价格：LongBlack的价格 + 牛奶的价格 + 两次巧克力的价格
System.out.println("总费用：" + order.cost());

每个Decorator类通过持有原始饮品对象和在cost()、getDes()等方法中递归调用原始对象的方法，动态构建最终的饮品描述和价格。

JDK中的装饰者模式

在Java标准库中，装饰者模式广泛用于文件读取和数据加工流程。例如，FilterInputStream类就是一个典型的装饰者类，它包裹了原始的InputStream对象，并对其输入流程进行扩展。例如：

public abstract class InputStream implements Closeable {
    // 基本输入流操作方法
    ...
}
public class FilterInputStream extends InputStream {
    protected volatile InputStream in;
    public FilterInputStream(InputStream input) {
        this.in = input;
    }
    // 具体实现输入流操作，如读取数据时进行过滤
    public int read(byte[] b, int off, int len) {
        return in.read(b, off, len);
    }
    ...
}

这个设计模式的优点显而易见：无论是向现有的类添加新功能，还是修改现有行为，仅需创建新的装饰者类即可，而无需修改原始类结构。

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