装饰器

动态地给一个对象添加一些额外的职责。就增加功能来说，相比生成子类更为灵活。

装饰器（Decorator）模式，是一种在运行期动态给某个对象的实例增加功能的方法。

我们在IO的Filter模式一节中其实已经讲过装饰器模式了。在Java标准库中，InputStream是抽象类，FileInputStream、ServletInputStream、Socket.getInputStream()这些InputStream都是最终数据源。

现在，如果要给不同的最终数据源增加缓冲功能、计算签名功能、加密解密功能，那么，3个最终数据源、3种功能一共需要9个子类。如果继续增加最终数据源，或者增加新功能，子类会爆炸式增长，这种设计方式显然是不可取的。

Decorator模式的目的就是把一个一个的附加功能，用Decorator的方式给一层一层地累加到原始数据源上，最终，通过组合获得我们想要的功能。

例如：给FileInputStream增加缓冲和解压缩功能，用Decorator模式写出来如下：

  1. // 创建原始的数据源:
  2. InputStream fis = new FileInputStream("test.gz");
  3. // 增加缓冲功能:
  4. InputStream bis = new BufferedInputStream(fis);
  5. // 增加解压缩功能:
  6. InputStream gis = new GZIPInputStream(bis);

或者一次性写成这样：

  1. InputStream input = new GZIPInputStream( // 第二层装饰
  2.                         new BufferedInputStream( // 第一层装饰
  3.                             new FileInputStream("test.gz") // 核心功能
  4.                         ));

观察BufferedInputStream和GZIPInputStream，它们实际上都是从FilterInputStream继承的，这个FilterInputStream就是一个抽象的Decorator。我们用图把Decorator模式画出来如下：

  1.              ┌───────────┐
  2.              │ Component │
  3.              └───────────┘
  4.                    ▲
  5.       ┌────────────┼─────────────────┐
  6.       │            │                 │
  7. ┌───────────┐┌───────────┐     ┌───────────┐
  8. │ComponentA ││ComponentB │...  │ Decorator │
  9. └───────────┘└───────────┘     └───────────┘
  10.                                      ▲
  11.                               ┌──────┴──────┐
  12.                               │             │
  13.                         ┌───────────┐ ┌───────────┐
  14.                         │DecoratorA │ │DecoratorB │...
  15.                         └───────────┘ └───────────┘

最顶层的Component是接口，对应到IO的就是InputStream这个抽象类。ComponentA、ComponentB是实际的子类，对应到IO的就是FileInputStream、ServletInputStream这些数据源。Decorator是用于实现各个附加功能的抽象装饰器，对应到IO的就是FilterInputStream。而从Decorator派生的就是一个一个的装饰器，它们每个都有独立的功能，对应到IO的就是BufferedInputStream、GZIPInputStream等。

Decorator模式有什么好处？它实际上把核心功能和附加功能给分开了。核心功能指FileInputStream这些真正读数据的源头，附加功能指加缓冲、压缩、解密这些功能。如果我们要新增核心功能，就增加Component的子类，例如ByteInputStream。如果我们要增加附加功能，就增加Decorator的子类，例如CipherInputStream。两部分都可以独立地扩展，而具体如何附加功能，由调用方自由组合，从而极大地增强了灵活性。

如果我们要自己设计完整的Decorator模式，应该如何设计？

我们还是举个栗子：假设我们需要渲染一个HTML的文本，但是文本还可以附加一些效果，比如加粗、变斜体、加下划线等。为了实现动态附加效果，可以采用Decorator模式。

首先，仍然需要定义顶层接口TextNode：

  1. public interface TextNode {
  2.     // 设置text:
  3.     void setText(String text);
  4.     // 获取text:
  5.     String getText();
  6. }

对于核心节点，例如<span>，它需要从TextNode直接继承：

  1. public class SpanNode implements TextNode {
  2.     private String text;
  4.     public void setText(String text) {
  5.         this.text = text;
  6.     }
  8.     public String getText() {
  9.         return "<span>" + text + "</span>";
  10.     }
  11. }

紧接着，为了实现Decorator模式，需要有一个抽象的Decorator类：

  1. public abstract class NodeDecorator implements TextNode {
  2.     protected final TextNode target;
  4.     protected NodeDecorator(TextNode target) {
  5.         this.target = target;
  6.     }
  8.     public void setText(String text) {
  9.         this.target.setText(text);
  10.     }
  11. }

这个NodeDecorator类的核心是持有一个TextNode，即将要把功能附加到的TextNode实例。接下来就可以写一个加粗功能：

  1. public class BoldDecorator extends NodeDecorator {
  2.     public BoldDecorator(TextNode target) {
  3.         super(target);
  4.     }
  6.     public String getText() {
  7.         return "<b>" + target.getText() + "</b>";
  8.     }
  9. }

类似的，可以继续加ItalicDecorator、UnderlineDecorator等。客户端可以自由组合这些Decorator：

  1. TextNode n1 = new SpanNode();
  2. TextNode n2 = new BoldDecorator(new UnderlineDecorator(new SpanNode()));
  3. TextNode n3 = new ItalicDecorator(new BoldDecorator(new SpanNode()));
  4. n1.setText("Hello");
  5. n2.setText("Decorated");
  6. n3.setText("World");
  7. System.out.println(n1.getText());
  8. // 输出<span>Hello</span>
  10. System.out.println(n2.getText());
  11. // 输出<b><u><span>Decorated</span></u></b>
  13. System.out.println(n3.getText());
  14. // 输出<i><b><span>World</span></b></i>

练习

使用Decorator添加一个<del>标签表示删除。

从装饰器 - 图1下载练习：Decorator练习 （推荐使用IDE练习插件快速下载）

小结

使用Decorator模式，可以独立增加核心功能，也可以独立增加附加功能，二者互不影响；

可以在运行期动态地给核心功能增加任意个附加功能。

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装饰器 - 图2