趣谈装饰器模式,让你一辈子不会忘

Tom弹架构
本文节选自《设计模式就该这样学》

1 使用装饰器模式解决煎饼加码问题

来看这样一个场景,上班族大多有睡懒觉的习惯,每天早上上班都时间很紧张,于是很多人为了多睡一会儿,就用更方便的方式解决早餐问题,有些人早餐可能会吃煎饼。煎饼中可以加鸡蛋,也可以加香肠,但是不管怎么加码,都还是一个煎饼。再比如,给蛋糕加上一些水果,给房子装修,都是装饰器模式。

下面用代码来模拟给煎饼加码的业务场景,先来看不用装饰器模式的情况。首先创建一个煎饼Battercake类。


public class Battercake {

    protected String getMsg(){
        return "煎饼";
    }

    public int getPrice(){
        return 5;
    }

}

然后创建一个加鸡蛋的煎饼BattercakeWithEgg类。


public class BattercakeWithEgg extends Battercake{
    @Override
    protected String getMsg() {
        return super.getMsg() + "+1个鸡蛋";
    }

    @Override
    //加1个鸡蛋加1元钱
    public int getPrice() {
        return super.getPrice() + 1;
    }
}

再创建一个既加鸡蛋又加香肠的BattercakeWithEggAndSausage类。


public class BattercakeWithEggAndSausage extends BattercakeWithEgg{
    @Override
    protected String getMsg() {
        return super.getMsg() + "+1根香肠";
    }

    @Override
    //加1根香肠加2元钱
    public int getPrice() {
        return super.getPrice() + 2;
    }
}

最后编写客户端测试代码。


public static void main(String[] args) {

        Battercake battercake = new Battercake();
        System.out.println(battercake.getMsg() + ",总价格:" + battercake.getPrice());

        Battercake battercakeWithEgg = new BattercakeWithEgg();
        System.out.println(battercakeWithEgg.getMsg() + ",总价格:" + 
            battercakeWithEgg.getPrice());

        Battercake battercakeWithEggAndSausage = new BattercakeWithEggAndSausage();
        System.out.println(battercakeWithEggAndSausage.getMsg() + ",总价格:" + 
            battercakeWithEggAndSausage.getPrice());

    }
        

运行结果如下图所示。

image.png

运行结果没有问题。但是,如果用户需要一个加2个鸡蛋和1根香肠的煎饼,则用现在的类结构是创建不出来的,也无法自动计算出价格,除非再创建一个类做定制。如果需求再变,那么一直加定制显然是不科学的。
下面用装饰器模式来解决上面的问题。首先创建一个煎饼的抽象Battercake类。


public abstract class Battercake {
    protected abstract String getMsg();
    protected abstract int getPrice();
}

创建一个基本的煎饼(或者叫基础套餐)BaseBattercake。


public class BaseBattercake extends Battercake {
    protected String getMsg(){
        return "煎饼";
    }

    public int getPrice(){ return 5;  }
}

然后创建一个扩展套餐的抽象装饰器BattercakeDecotator类。


public abstract class BattercakeDecorator extends Battercake {
    //静态代理,委派
    private Battercake battercake;

    public BattercakeDecorator(Battercake battercake) {
        this.battercake = battercake;
    }
    protected abstract void doSomething();

    @Override
    protected String getMsg() {
        return this.battercake.getMsg();
    }
    @Override
    protected int getPrice() {
        return this.battercake.getPrice();
    }
}

接着创建鸡蛋装饰器EggDecorator类。


public class EggDecorator extends BattercakeDecorator {
    public EggDecorator(Battercake battercake) {
        super(battercake);
    }

    protected void doSomething() {}

    @Override
    protected String getMsg() {
        return super.getMsg() + "+1个鸡蛋";
    }

    @Override
    protected int getPrice() {
        return super.getPrice() + 1;
    }
}

创建香肠装饰器SausageDecorator类。


public class SausageDecorator extends BattercakeDecorator {
    public SausageDecorator(Battercake battercake) {
        super(battercake);
    }

    protected void doSomething() {}

    @Override
    protected String getMsg() {
        return super.getMsg() + "+1根香肠";
    }
    @Override
    protected int getPrice() {
        return super.getPrice() + 2;
    }
}

再编写客户端测试代码。


public class BattercakeTest {
    public static void main(String[] args) {
        Battercake battercake;
        //买一个煎饼
        battercake = new BaseBattercake();
        //煎饼有点小,想再加1个鸡蛋
        battercake = new EggDecorator(battercake);
        //再加1个鸡蛋
        battercake = new EggDecorator(battercake);
        //很饿,再加1根香肠
        battercake = new SausageDecorator(battercake);

        //与静态代理的最大区别就是职责不同
        //静态代理不一定要满足is-a的关系
        //静态代理会做功能增强,同一个职责变得不一样

        //装饰器更多考虑的是扩展
        System.out.println(battercake.getMsg() + ",总价:" + battercake.getPrice());
    }
}

运行结果如下图所示。

image.png

最后来看类图,如下图所示。

image.png

2 使用装饰器模式扩展日志格式输出

为了加深印象,我们再来看一个应用场景。需求大致是这样的,系统采用的是SLS服务监控项目日志,以JSON格式解析,因此需要将项目中的日志封装成JSON格式再打印。现有的日志体系采用Log4j + Slf4j框架搭建而成。客户端调用如下。


  private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(Component.class);
        logger.error(string);
                

这样打印出来的是毫无规则的一行行字符串。当考虑将其转换成JSON格式时,笔者采用装饰器模式。目前有的是统一接口Logger和其具体实现类,笔者要加的就是一个装饰类和真正封装成JSON格式的装饰产品类。创建装饰器类DecoratorLogger。


public class DecoratorLogger implements Logger {

    public Logger logger;

    public DecoratorLogger(Logger logger) {

        this.logger = logger;
    }

    public void error(String str) {}

    public void error(String s, Object o) {

    }
    //省略其他默认实现
}

创建具体组件JsonLogger类。


public class JsonLogger extends DecoratorLogger {
    public JsonLogger(Logger logger) {
        super(logger);
    }
        
    @Override
    public void info(String msg) {

        JSONObject result = composeBasicJsonResult();
        result.put("MESSAGE", msg);
        logger.info(result.toString());
    }
    
    @Override
    public void error(String msg) {
        
        JSONObject result = composeBasicJsonResult();
        result.put("MESSAGE", msg);
        logger.error(result.toString());
    }
    
    public void error(Exception e) {

        JSONObject result = composeBasicJsonResult();
        result.put("EXCEPTION", e.getClass().getName());
        String exceptionStackTrace = Arrays.toString(e.getStackTrace());
        result.put("STACKTRACE", exceptionStackTrace);
        logger.error(result.toString());
    }
    
    private JSONObject composeBasicJsonResult() {
        //拼装了一些运行时的信息
        return new JSONObject();
    }
}

可以看到,在JsonLogger中,对于Logger的各种接口,我们都用JsonObject对象进行一层封装。在打印的时候,最终还是调用原生接口logger.error(string),只是这个String参数已经被装饰过了。如果有额外的需求,则可以再写一个函数去实现。比如error(Exception e),只传入一个异常对象,这样在调用时就非常方便。
另外,为了在新老交替的过程中尽量不改变太多代码和使用方式,笔者又在JsonLogger中加入了一个内部的工厂类JsonLoggerFactory(这个类转移到DecoratorLogger中可能更好一些)。它包含一个静态方法,用于提供对应的JsonLogger实例。最终在新的日志体系中,使用方式如下。


    private static final Logger logger = JsonLoggerFactory.getLogger(Client.class);

    public static void main(String[] args) {

        logger.error("错误信息");
    }
        

对于客户端而言,唯一与原先不同的地方就是将LoggerFactory改为JsonLoggerFactory即可,这样的实现,也会更快更方便地被其他开发者接受和习惯。最后看如下图所示的类图。

image.png

装饰器模式最本质的特征是将原有类的附加功能抽离出来,简化原有类的逻辑。通过这样两个案例,我们可以总结出来,其实抽象的装饰器是可有可无的,具体可以根据业务模型来选择。

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设计模式就该这样学
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《Spring 5核心原理》、《Netty 4核心原理》、《设计模式就该这样学》作者。

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