23种设计模式之装饰者模式(Decorator)

定义：
在不必改变原类文件和原使用的继承的情况下，动态地扩展一个对象的功能。
它是通过创建一个包装对象，也就是用装饰来包裹真正的对象来实现。

角色：
1. 抽象类(方法)
2. 原始实现类
3. 装饰实现类-利用原始实现类去实现抽象类的同时增加新功能。这个类持有一个原始实现对象，同时也实现了抽象类。

图1

Mybatis中的Cache即为一个抽象接口

public interface Cache {
    String getId();

    void putObject(Object var1, Object var2);

    Object getObject(Object var1);

    Object removeObject(Object var1);

    void clear();

    int getSize();

    ReadWriteLock getReadWriteLock();
}

PerpetualCache即为原始的实现。

public class PerpetualCache implements Cache {
    private String id;
    private Map<Object, Object> cache = new HashMap();

    public PerpetualCache(String id) {
        this.id = id;
    }

    public String getId() {
        return this.id;
    }

    public int getSize() {
        return this.cache.size();
    }

    public void putObject(Object key, Object value) {
        this.cache.put(key, value);
    }

    public Object getObject(Object key) {
        return this.cache.get(key);
    }

    public Object removeObject(Object key) {
        return this.cache.remove(key);
    }

    public void clear() {
        this.cache.clear();
    }

    public ReadWriteLock getReadWriteLock() {
        return null;
    }

    public boolean equals(Object o) {
        if (this.getId() == null) {
            throw new CacheException("Cache instances require an ID.");
        } else if (this == o) {
            return true;
        } else if (!(o instanceof Cache)) {
            return false;
        } else {
            Cache otherCache = (Cache)o;
            return this.getId().equals(otherCache.getId());
        }
    }

    public int hashCode() {
        if (this.getId() == null) {
            throw new CacheException("Cache instances require an ID.");
        } else {
            return this.getId().hashCode();
        }
    }
}

对Cache的装饰实现在Mybatis中就有很多了，打开类关系图可以看到

图2

上图中除了PerpetualCache其他都是利用装饰模式实现Cache的。我们来看一个最简单的SynchronizedCache，这个类提供了线程安全的访问。

public class SynchronizedCache implements Cache {
    private Cache delegate;

    public SynchronizedCache(Cache delegate) {
        this.delegate = delegate;
    }

    public String getId() {
        return this.delegate.getId();
    }

    public synchronized int getSize() {
        return this.delegate.getSize();
    }

    public synchronized void putObject(Object key, Object object) {
        this.delegate.putObject(key, object);
    }

    public synchronized Object getObject(Object key) {
        return this.delegate.getObject(key);
    }

    public synchronized Object removeObject(Object key) {
        return this.delegate.removeObject(key);
    }

    public synchronized void clear() {
        this.delegate.clear();
    }

    public int hashCode() {
        return this.delegate.hashCode();
    }

    public boolean equals(Object obj) {
        return this.delegate.equals(obj);
    }

    public ReadWriteLock getReadWriteLock() {
        return null;
    }
}

这里可以看出，装饰模式就是流水线的加工一样，使用原材料并加入特定的功能，这样经过整条流水线一来，产品的功能将越来越丰富。

优点：
1，使用装饰者模式比使用继承更加灵活，因为它选择通过一种动态的方式来扩展一个对象的功能，在运行时可以选择不同的装饰器，从而实现不同的行为。
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，可以创造出很多不同行为的组合。可以使用多个具体装饰类来装饰同一对象，得到功能更为强大的对象。
3，具体构件类与具体装饰类可以独立变化，他能是低耦合的。用户可以根据需要来增加新的具体构件类和具体装饰类，在使用时再对其进行各种组合，原有代码无须改变，符合“开闭原则”。

缺点：
1，会产生很多的小对象，增加了系统的复杂性
2，这种比继承更加灵活机动的特性，也同时意味着装饰模式比继承更加易于出错，排错也很困难，对于多次装饰的对象，调试时寻找错误可能需要逐级排查，较为烦琐。

装饰者与适配者模式的区别：
1，适配器模式主要用来兼容那些不能在一起工作的类，使他们转化为可以兼容目标接口，虽然也可以实现和装饰者一样的增加新职责，但目的不在此。
装饰者模式主要是给被装饰者增加新职责的。
2，适配器模式是用新接口来调用原接口，原接口对新系统是不可见或者说不可用的。
装饰者模式原封不动的使用原接口，系统对装饰的对象也通过原接口来完成使用。
3，适配器是知道被适配者的详细情况的（就是那个类或那个接口）。
装饰者只知道其接口是什么，至于其具体类型（是基类还是其他派生类）只有在运行期间才知道。

装饰者和继承的区别：
继承：
　　优点：代码结构清晰，而且实现简单
　　缺点：对于每一个的需要增强的类都要创建具体的子类来帮助其增强，这样会导致继承体系过于庞大。
装饰者：
　　优点：内部可以通过多态技术对多个需要增强的类进行增强
缺点：需要内部通过多态技术维护需要增强的类的实例。进而使得代码稍微复杂。

使用场景：
1，需要扩展一个类的功能，或给一个类添加附加职责。
2，需要动态的给一个对象添加功能，这些功能可能不明确或者暂时的，可以随时很方便的动态撤销掉。
3，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。
4. 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。