学好设计模式防被祭天:装饰者模式

装饰者模式

为了防止被“杀”了祭天,学点设计模式,并总结下还是有必要的。

一:理解

  1. 顾名思义,装饰者模式可以在不修改基础类的前提下,增加/修改对象的属性。
  2. 提到装饰者模式,立即想到《Head First 设计模式》中,奶茶的例子。
  3. 装饰者模式的新建过程大致为A a = new C(new B(new A()))。
  4. 无论装饰多少层,都可以赋值给a对象,表示装饰者和被装饰者属于同一个继承体系。


二:例子

你是个低调的富二代,不抽烟,不喝酒,没事就喜欢在街头走一走,喔哦哦,你会把手揣进裤兜。

火爆的奶茶店

有一天,你发现街边有一家叫一丢丢的奶茶店超级火爆。

于是,你决定投资一个亿,开一家饮料店。

你叫来程序员小菜帮忙设计饮料店系统。

小菜自称一把梭,上来就是干,立马新建了一个饮料基类,如下:

public abstract class Drink {
    
    public abstract String getDesc();

    public abstract double getCost();
}

饮料基类拥有两个抽象方法,一个返回饮料名称,一个返回饮料价格。

一开口就知道是老江湖了

看到小菜这么积极主动,并且用上了抽象类。你也装作很懂的样子,说了句:一上手就知道是老江湖了。

于是你很放心地让小菜设计接下来的内容。

你的需求是:

  1. 饮料店会售卖4种饮料,包括奶茶(MilkTea),咖啡(Coffee),果汁(Juice),苏打水(Soda)。
  2. 可以在饮料上加奶泡(Whip),糖霜(Sugar),珍珠(Pearl)。

小菜觉得饮料的种类和加料不是很多,三下五除二就把整个程序给搞定了。

// 奶茶类
public class MilkTea extends Drink {
    @Override
    public String getDesc() {
        return "奶茶";
    }

    @Override
    public double getCost() {
        return 10;
    }
}

// 奶茶加奶泡类
public class MilkTeaWithWhip extends Drink {
    @Override
    public String getDesc() {
        return "奶茶加奶泡";
    }

    @Override
    public double getCost() {
        return 10 + 2;
    }
}

// 奶茶加奶泡加糖霜类
public class MilkTeaWithWhipAndSugar extends Drink {
    @Override
    public String getDesc() {
        return "奶茶加奶泡加糖霜";
    }

    @Override
    public double getCost() {
        return 10 + 2 + 1;
    }
}

// 奶茶加奶泡加糖霜加珍珠类
public class MilkTeaWithWhipAndSugarAndPearl extends Drink {
    @Override
    public String getDesc() {
        return "奶茶加奶泡加糖霜加珍珠";
    }

    @Override
    public double getCost() {
        return 10 + 2 + 1 + 1;
    }
}

// 奶茶加糖霜类
// 奶茶加糖霜加珍珠类
// ……
// 咖啡加XXX类
// ……

搞定了奶茶MilkTea类,奶茶可以不加料,加一种料,两种料,三种料,一共是1 + 3 + 3 + 1 = 8个类。

小菜接着搞定咖啡,果汁,苏打水类,一种是4 * 8 = 32个类,加上基类Drink,一共是33个类。

下班

于是,小菜在一片需求不饱和的议论声中,在六点准时下班了,并期待第二天得到富二代的表扬。

饮料店顺利开张了,和意料中的一样,生意超级火爆。

多了一个奶茶店店主title的你,很是高兴,一有空就去隔壁老王的奶茶店调研。

你发现王叔叔奶茶店可以让顾客选择不同的甜度,从不加糖加十分甜,一共11个等级。

你觉得很有创意,于是你迫不及待地叫小菜加上这个功能。

小菜没多想,立马答应了下来,并表示在做完手头的需求之后,立马就做。

夜深人静,小菜拿出键盘,准备一段敲。

突然发现,原来有32个类,每个类都需要扩展成从0级甜度到10级甜度。

一算下来,类会被扩展到32 * 11=352。

不过富二代第二天就要看到结果,小菜还是决定先做完功能性需求再说。

于是啪啪啪一顿敲,终于写完了这352个类。

然而第二天,小菜接到通知,糖霜的价格上涨,加糖霜从一块变成了两块。

不会全文搜索的小菜修改了所有加了糖霜的饮料类之后,累翻在电脑桌前。

尽管如此,小菜还是忘改了一个奶茶加糖霜加A加B加C加D加E加F……类。

在收益计算的时,你发现少了一些钱,瞬间感觉自己损失了两个亿。

于是准备杀了这位程序员祭天。

小菜急忙解释道自己立马开始重构,一个类就能搞定。

@Data
public class DrinkRe {
    private boolean hasWhip;
    private boolean hasSugar;
    private boolean hasPearl;
    private int sugarIndex;
    private int cost;
    private String name;

    public DrinkRe(boolean hasWhip, boolean hasSugar, boolean hasPearl, int sugarIndex, int cost, String name) {
        this.hasWhip = hasWhip;
        this.hasSugar = hasSugar;
        this.hasPearl = hasPearl;
        this.sugarIndex = sugarIndex;
        this.cost = cost;
        this.name = name;
    }

    public String getDesc() {
        StringBuilder drinkDesc = new StringBuilder();
        drinkDesc.append(name);
        if (hasWhip) {
            drinkDesc.append("加奶泡");
        }
        if (hasSugar) {
            drinkDesc.append("加糖霜");
        }
        if (hasPearl) {
            drinkDesc.append("加珍珠");
        }
        if (sugarIndex >= 0) {
            drinkDesc.append(sugarIndex + "分甜");
        }
        return drinkDesc.toString();
    }

    public double getSumCost() {
        int sumCost = cost;
        if (hasWhip) {
            sumCost += 2;
        }
        if (hasSugar) {
            sumCost += 2;
        }
        if (hasPearl) {
            sumCost += 1;
        }
        return sumCost;
    }

    public static void main(String[] args) {
        DrinkRe coffee = new DrinkRe(true, true, true, 7, 10, "咖啡");
        System.out.println(coffee.getDesc());
        System.out.println(coffee.getSumCost());
    }
}

这个饮料类在构造时传入基础饮料的名称和价格,并在输出描述和价格之前都先判断是否有加料。

又过了几天,饮料店愈发火爆,你开始提出新的需求:

  1. 饮料增加20种。
  2. 加料增加30种。
  3. 加糖霜描述之后加上(木糖醇)字样,以示很健康。

小菜想了下:

  1. 一个类的情况在构造饮料时,每次都要手动输入饮料的名字和价格。
  2. hasXXX,在DrinkRe中增加30个属性,一个好长的构造函数。
  3. 需要写n多个if判断语句。
  4. 需求三倒是容易搞定,但又担心之后又要改回来。

于是,一脸懵X的小菜请教了资深老司机,老司机先开了一会车,不紧不慢地告诉他,装饰者模式可以解决这个问题。

装饰者模式包含:

  1. 基类Drink,申明了饮料类有getDesc和getCost两个方法。
  2. 被装饰者,如基础款奶茶MilkTea,实现了两个抽象方法。
  3. 装饰者,加了糖霜的饮料DrinkWithSugar,该类不关心把糖霜加在奶茶还是咖啡上,只负责把糖霜加载饮料上。
  4. DrinkWithSugar包含一个Drink属性,在构造函数中,就设置传入的drink对象。
  5. DrinkWithSugar继承自Drink父类,即使加了糖霜之后,它也还是一杯饮料。
  6. DrinkWithSugar重写getDesc和getCost方法,分别加上“加糖霜(木糖醇)”字样,和加上糖霜的价格。
// 饮料基类
public abstract class Drink {

    public abstract String getDesc();

    public abstract double getCost();
}

// 被装饰者
public class MilkTea extends Drink {

    @Override
    public String getDesc() {
        return "奶茶";
    }

    @Override
    public double getCost() {
        return 10;
    }
}

// 装饰者类
public class DrinkWithSugar extends Drink {

    private Drink drink;

    public DrinkWithSugar(Drink drink) {
        this.drink = drink;
    }

    @Override
    public String getDesc() {
        return drink.getDesc() + "加糖霜(木糖醇)";
    }

    @Override
    public double getCost() {
        return drink.getCost() + 2;
    }
}

// 测试
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Drink drinkWithSugar = new DrinkWithSugar(new MilkTea());
        System.out.println(drinkWithSugar.getDesc());
        System.out.println(drinkWithSugar.getCost());
    }
}

输入/输出:

奶茶加糖霜(木糖醇)
12.0

用上装饰者模式之后,整个系统不需要修改,只需要添加新的类。

在需要增加新的饮料时,只需添加一个新的饮料类,如Milk。

在需要增加新的加料时,也只需要加一个新的加料类,如DrinkWithSugarFree,用于做加糖免费活动。

在快速的新品,活动迭代下,隔壁王叔叔奶茶店倒闭了。

作为富二代的你看了很高兴,准备好好奖励下小菜。

奶茶店小妹也向程序员投来了崇拜的眼神,上来就是一顿酥麻酥麻的夸奖。

然而,第二天,程序员就看到奶茶店小妹出现在了富二代的跑车里。

当然是选择原谅他了


三:再理解

  1. 装饰者模式是对继承的再思考。
  2. 加料之后,还是一杯饮料,被装饰者和装饰者都继承自同一个父类。
  3. 对修改关闭,对添加开放,符合设计原则,添加新功能只需增加少量代码。
  4. 避免了大量的if else代码,逻辑清晰。
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