java Gof设计模设的学习---------装饰模式

装饰模式

一、引子

装饰模式？肯定让你想起又黑又火的家庭装修来。其实两者在道理上还是有很多相像的地方。家庭装修无非就是要掩盖住原来实而不华的墙面，抹上一层华而不实的涂料，让生活多一点色彩。而墙还是那堵墙，他的本质一点都没有变，只是多了一层外衣而已。

那设计模式中的装饰模式，是什么样子呢？

 

二、定义与结构

装饰模式（Decorator）也叫包装器模式（Wrapper）。GOF在《设计模式》一书中给出的定义为：动态地给一个对象添加一些额外的职责。就增加功能来说，Decorator模式相比生成子类更为灵活。

       让我们来理解一下这句话。我们来设计“门”这个类。假设你根据需求为“门”类作了如下定义：

现在，在系统的一个地方需要一个能够报警的Door，你来怎么做呢？你或许写一个Door的子类AlarmDoor，在里面添加一个子类独有的方法alarm()。嗯，那在使用警报门的地方你必须让客户知道使用的是警报门，不然无法使用这个独有的方法。而且，这个还违反了Liskov替换原则。

也许你要说，那就把这个方法添加到Door里面，这样不就统一了？但是这样所有的门都必须有警报，至少是个“哑巴”警报。而当你的系统仅仅在一两个地方使用了警报门，这明显是不合理的——虽然可以使用缺省适配器来弥补一下。

       这时候，你可以考虑采用装饰模式来给门动态的添加些额外的功能。

       下面我们来看看装饰模式的组成，不要急着去解决上面的问题，到了下面自然就明白了！

1)        抽象构件角色（Component）：定义一个抽象接口，以规范准备接收附加责任的对象。

2)        具体构件角色(Concrete Component)：这是被装饰者，定义一个将要被装饰增加功能的类。

3)        装饰角色(Decorator)：持有一个构件对象的实例，并定义了抽象构件定义的接口。

4)        具体装饰角色(Concrete Decorator)：负责给构件添加增加的功能。

看下装饰模式的类图：

图中ConcreteComponent可能继承自其它的体系，而为了实现装饰模式，他还要实现Component接口。整个装饰模式的结构是按照组合模式来实现的，但是注意两者的目的是截然不同的（关于两者的不同请关注我以后的文章）。

 

三、举例

这个例子还是来自我最近在研究的JUnit，如果你对JUnit还不太了解，可以参考《JUnit入门》、《JUnit源码分析（一）》、《JUnit源码分析（二）》、《JUnit源码分析（三）》。不愧是由GoF之一的Erich Gamma亲自开发的，小小的东西使用了N种的模式在里面。下面就来看看JUnit中的装饰模式。

       在JUnit中，TestCase是一个很重要的类，允许对其进行功能扩展。

       在junit.extensions包中，TestDecorator、RepeatedTest便是对TestCase的装饰模式扩展。下面我们将它们和上面的角色对号入座。

       呵呵，看看源代码吧，这个来的最直接！

       //这个就是抽象构件角色

       public interface Test {

       /**

        * Counts the number of test cases that will be run by this test.

        */

       public abstract int countTestCases();

       /**

        * Runs a test and collects its result in a TestResult instance.

        */

       public abstract void run(TestResult result);

}

 

//具体构件对象，但是这里是个抽象类

public abstract class TestCase extends Assert implements Test {

       ……

       public int countTestCases() {

              return 1;

       }

       ……

       public TestResult run() {

              TestResult result= createResult();

              run(result);

              return result;

       }

       public void run(TestResult result) {

              result.run(this);

       }

       ……

}

 

//装饰角色

public class TestDecorator extends Assert implements Test {

       //这里按照上面的要求，保留了一个对构件对象的实例

       protected Test fTest;

 

       public TestDecorator(Test test) {

              fTest= test;

       }

       /**

        * The basic run behaviour.

        */

       public void basicRun(TestResult result) {

              fTest.run(result);

       }

       public int countTestCases() {

              return fTest.countTestCases();

       }

       public void run(TestResult result) {

              basicRun(result);

       }

       public String toString() {

              return fTest.toString();

       }

       public Test getTest() {

              return fTest;

       }

}

 

       //具体装饰角色，这个类的增强作用就是可以设置测试类的执行次数

public class RepeatedTest extends  TestDecorator {

    private int fTimesRepeat;

 

    public RepeatedTest(Test test, int repeat) {

           super(test);

           if (repeat < 0)

                  throw new IllegalArgumentException("Repetition count must be > 0");

           fTimesRepeat= repeat;

    }

    //看看怎么装饰的吧

    public int countTestCases() {

           return super.countTestCases()*fTimesRepeat;

    }

    public void run(TestResult result) {

           for (int i= 0; i < fTimesRepeat; i++) {

                  if (result.shouldStop())

                         break;

                  super.run(result);

           }

    }

    public String toString() {

           return super.toString()+"(repeated)";

    }

}

       使用的时候，就可以采用下面的方式：

TestDecorator test = new RepeatedTest(new TestXXX() , 3);

让我们在回想下上面提到的“门”的问题，这个警报门采用了装饰模式后，可以采用下面的方式来产生。

DoorDecorator alarmDoor = new AlarmDoor(new Door());

 

 

四、应用环境

       GOF书中给出了以下使用情况：

1)        在不影响其他对象的情况下，以动态、透明的方式给单个对象添加职责。

2)        处理那些可以撤消的职责。

3)        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。

来分析下JUnit的使用是属于哪种情况。首先实现了比静态继承更加灵活的方式，动态的增加功能。试想为Test的所有实现类通过继承来增加一个功能，意味着要添加不少的功能类似的子类，这明显是不太合适的。

而且，这就避免了高层的类具有太多的特征，比如上面提到的带有警报的抽象门类。

 

五、透明和半透明

       对于面向接口编程，应该尽量使客户程序不知道具体的类型，而应该对一个接口操作。这样就要求装饰角色和具体装饰角色要满足Liskov替换原则。像下面这样：

Component c = new ConcreteComponent();

Component c1 = new ConcreteDecorator(c);

JUnit中就属于这种应用，这种方式被称为透明式。而在实际应用中，比如java.io中往往因为要对原有接口做太多的扩展而需要公开新的方法（这也是为了重用）。所以往往不能对客户程序隐瞒具体的类型。这种方式称为“半透明式”。

在java.io中，并不是纯装饰模式的范例，它是装饰模式、适配器模式的混合使用。

 

六、其它

采用Decorator模式进行系统设计往往会产生许多看上去类似的小对象，这些对象仅仅在他们相互连接的方式上有所不同，而不是它们的类或是它们的属性值有所不同。尽管对于那些了解这些系统的人来说，很容易对它们进行定制，但是很难学习这些系统，排错也很困难。这是GOF提到的装饰模式的缺点，你能体会吗？他们所说的小对象我认为是指的具体装饰角色。这是为一个对象动态添加功能所带来的副作用。