Java设计模式之装饰模式详解

装饰者模式是动态地将责任附加到对象上。若要扩展功能，装饰者提供了比继承更有弹性的替代方案。

假设我们有一个需求，是给一家饮料店做一个计算各种饮料价格的功能。听起来很简单，我们创建一个抽象父类Beverages，description用来描述饮料名字，price方法用来计算饮料的价格。

public abstract class Beverages {
    private String description;

    public String getDescription() {
        return description;
    }

    public abstract double price();
}

每种饮料我们都创建一个子类去继承父类，赋值给description，并且重写price方法来设置自己的价格。看上去很完美，我们运行一下看看结果。

public class Coffee extends Beverages {

    public Coffee(String description){
        this.description = description;
    }

    @Override
    public String getDescription() {
        return description;
    }

    @Override
    public double price() {
        return 3.5;
    }
}

public static void main(String[] args){
    Coffee coffee = new Coffee("咖啡");
    System.out.println(coffee.getDescription());
    System.out.println(coffee.price());
}

结果：
咖啡
3.5

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但是问题来了，饮料店里不仅仅只有一种饮料，还有可乐、七喜、奶茶其他各种各样的饮料，难道我们要每个都创建一个子类吗？好吧，就算你觉得几十种饮料还不算多，那如果各种饮料直接再进行搭配呢？咖啡加牛奶、咖啡加巧克力、加糖、不加糖，因为各种配料的不同价格和描述也不同，我的天呀，难道要创建几百个类吗？这个时候我们突然想到了不是可以用继承来解决这个问题吗？那我们就来试一下。

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我们改造一下Beverages类，把要加的配料用boolean值声明，如果需要添加配料就调用set方法设置为true，在price方法中计算的时候来判断哪一些配料添加了需要计算价格。

public class Beverages {
    public String description;

    public boolean milk;
    public boolean sugar;

    public double milkPrice = 1.5;
    public double sugarPrice = 0.5;

    public boolean isMilk() {
        return milk;
    }

    public void setMilk(boolean milk) {
        this.milk = milk;
    }

    public boolean isSugar() {
        return sugar;
    }

    public void setSugar(boolean sugar) {
        this.sugar = sugar;
    }

    public String getDescription() {
        return description;
    }

    public double price(){
        double basePrice = 0.0;
        if (isMilk()){
            basePrice += milkPrice;
        }
        if (isSugar()){
            basePrice += sugarPrice;
        }
        return basePrice;
    }
}

然后我们在子类计算价格的时候加上父类中计算好的配料的价格。

public class CoffeeWithMilk extends Beverages {

    public CoffeeWithMilk(String description){
        this.description = description;
    }

    @Override
    public double price() {
        return 3.0 + super.price();
    }
}

我们运行看一下，咖啡加牛奶加糖，结果没有问题。

CoffeeWithMilk coffeeWithMilk = new CoffeeWithMilk("咖啡加牛奶加糖");
coffeeWithMilk.setMilk(true);
coffeeWithMilk.setSugar(true);
System.out.println(coffeeWithMilk.getDescription());
System.out.println(coffeeWithMilk.price());

结果：
咖啡加牛奶加糖
5.0

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这样一来我们解决了新建无数个子类的问题，但是我们发现单纯继承的做法还是有太多弊端，比如说如果我们想要新添加配料，我们得修改在父类Beverages中添加新的调料字段，还要修改price方法，这严重违反了开发-关闭的设计原则，类应该对扩展开发,对修改关闭。而且有些饮料和配料是没办法搭配的，例如啤酒加糖，但是子类还是会继承到这些配料，并且如果是要同一份配料要加双份又该怎么改呢？所以单纯继承的方法还是不行。这时候我们就要使用到装饰者模式。

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首先我们创建抽象父类Beverages，这个父类只是饮料的父类，不是配料的父类。我们创建一个Cola类直接继承它。

public abstract class Beverages {
    public String description;

    public String getDescription() {
        return description;
    }

    public abstract double price();
}

public class Cola extends Beverages {

    public Cola(String description) {
        this.description = description;
    }

    @Override
    public double price() {
        return 2.0;
    }
}

现在就缺配料的部分的代码了，我们再创建一个配料的抽象类Seasonings，我们让它继承Berverages类，并且声明了一个Berverages的引用和抽象的getDescription方法，这里我们稍后再作解释。

public abstract class Seasonings extends Beverages{
    public Beverages beverages;
    public abstract String  getDescription();
}

接下来我们看看配料的实现类怎么写。我们让他继承了父类Seasonings，构造函数接收父类Beverages类型，其实也就是要被装饰的对象，也就是各种各样需要加配料的饮料。然后我们重写了getDescription，我们在传进来的那个Beverages对象的基础上添加名字，price方法也是同理。这样其实就在给传进来的对象外面做了一层装饰，也就是给饮料添加了配料。

public class Ice extends Seasonings {

    public Ice(Beverages beverages) {
        this.beverages = beverages;
    }

    @Override
    public String getDescription() {
        return beverages.getDescription() + "加冰";
    }

    @Override
    public double price() {
        return beverages.price() + 0.2;
    }
}

运行一下，看看结果。没有问题，可以搭配成功。

Cola cola = new Cola("可乐");

Beverages ice = new Ice(cola);
System.out.println(ice.getDescription());
System.out.println(ice.price());

结果：
可乐加冰
2.2

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我们还想再添加别的配料，再创建一个新的配料。

public class Sugar extends Seasonings {

    public Sugar(Beverages beverages) {
        this.beverages = beverages;
    }

    @Override
    public String getDescription() {
        return beverages.getDescription() + "加糖";
    }

    @Override
    public double price() {
        return 0.5 + beverages.price();
    }
}

我们在原来搭配好的基础上再进行装饰，结果也是没有问题的。这个时候就要提到为什么我们的Seasonings类要继承Beverages类了，因为每个配料的实现类里有一个Beverages类型的引用，这样我们才可以对它的子类进行装饰，我们让Seasonings也继承Beverages那它的子类也是Beverages类型，我们就可以想装饰几层就装饰几层。

Beverages ice = new Ice(cola);
System.out.println(ice.getDescription());
System.out.println(ice.price());

Beverages sugar = new Sugar(ice);
System.out.println(sugar.getDescription());
System.out.println(sugar.price());

结果：
可乐加冰
2.2
可乐加冰加糖
2.7

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在Java的类库中就有很多实际应用到了装饰模式，比如BufferedInputStream就可以用来装饰FileInputStream，提供更加强大的功能。

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总结：
装饰模式就是装饰者和被装饰者都具有相同的超类，装饰者拿到被装饰者的引用之后，在调用被装饰者的方法的同时再加上自己的新功能，从而实现了功能的增加，也不需要修改原来的代码。而且因为是相同的超类，所以可以装饰很多层。