Java設(shè)計(jì)模式之裝飾器模式
本文由老王將建好的書(shū)房計(jì)劃請(qǐng)小王來(lái)幫忙,小王卻想謀權(quán)篡位,老王通過(guò)教育他引出裝飾器設(shè)計(jì)模式,第二部分針對(duì)老王提出的建設(shè)性意見(jiàn)實(shí)現(xiàn)裝飾器模式,第三部分針對(duì)裝飾器模式在Jdk中的IO、Spring中的緩存管理器、Mybatis的運(yùn)用來(lái)加強(qiáng)我們的理解,第四部分說(shuō)明裝飾器模式和代理模式的區(qū)別及他們各自的應(yīng)用場(chǎng)景。
讀者可以拉取完整代碼到本地進(jìn)行學(xué)習(xí),實(shí)現(xiàn)代碼均測(cè)試通過(guò)后上傳到碼云,本地源碼下載。
一、引出問(wèn)題
上篇文章(Java設(shè)計(jì)模式之組合模式)對(duì)老王的書(shū)架改造以后,老王是相當(dāng)?shù)臐M(mǎn)意,看小王能力突出,這不老王又有了新的需求。
經(jīng)過(guò)組合模式以后老王的書(shū)被管理的井井有條,但是隨著書(shū)的增多,老王就有一些忙不過(guò)來(lái)了,老王就想讓小王幫他處理一些額外的事,比如在買(mǎi)書(shū)之前打掃一下書(shū)房,在晚上的時(shí)候把書(shū)房的門(mén)鎖一下;或者有人借書(shū)之前做一下記錄,借書(shū)者還書(shū)以后小王接收一下,等等。
小王聽(tīng)完說(shuō)這有何難,說(shuō)完擼起袖子就準(zhǔn)備改老王的代碼。老王急忙攔住了他,你真是個(gè)呆瓜,我寫(xiě)的代碼你憑什么要?jiǎng)?,你改了?huì)不會(huì)影響我的業(yè)務(wù)邏輯,平時(shí)讓你多看書(shū)你不聽(tīng),之前學(xué)的設(shè)計(jì)模式呢?不拿出來(lái)用,眼看著讓他吃灰。
小王不好意思的撓撓頭,翻出來(lái)了他的設(shè)計(jì)模式寶典,開(kāi)始尋找合適的設(shè)計(jì)模式。
小王大喊有了,之前說(shuō)過(guò)的代理模式可以很好的解決這個(gè)問(wèn)題,代理模式可以動(dòng)態(tài)的增強(qiáng)對(duì)象的一些特性,我準(zhǔn)備使用代理模式完成這個(gè)需求。
老王聽(tīng)完止不住的搖搖頭,看來(lái)你是打算謀權(quán)篡位了,你是想要我整個(gè)書(shū)房的權(quán)利呀!
老王解釋說(shuō),代理模式是可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)需求,但是在這個(gè)場(chǎng)景下顯然代理模式不合適,代理模式是著重對(duì)對(duì)象的控制,而我們今天的需求是在該對(duì)象的基礎(chǔ)之上增加他的一些功能,我們各自的業(yè)務(wù)獨(dú)立發(fā)展互不干擾。
二、裝飾器模式概念與使用
實(shí)際上,在原對(duì)象的基礎(chǔ)之上增加其功能就是屬于裝飾器模式。
裝飾器模式(Decorator Pattern)允許向一個(gè)現(xiàn)有的對(duì)象添加新的功能,同時(shí)又不改變其結(jié)構(gòu)。這種類(lèi)型的設(shè)計(jì)模式屬于結(jié)構(gòu)型模式,它是作為現(xiàn)有的類(lèi)的一個(gè)包裝。
在裝飾器模式中應(yīng)該是有四個(gè)角色:
①Component抽象構(gòu)件(老王抽象方法)
②ConcreteComponent 具體構(gòu)件(老王實(shí)現(xiàn)方法)
③Decorator裝飾角色(裝飾者小王)
④ConcreteDecorator 具體裝飾角色(裝飾者小王實(shí)現(xiàn)方法)
在裝飾器模式中,需要增強(qiáng)的類(lèi)(被裝飾者)要實(shí)現(xiàn)接口,裝飾者繼承被裝飾者的接口,并將被裝飾者的實(shí)例傳進(jìn)去,在具體裝飾角色中調(diào)用被裝飾者的方法,在其前后定義增強(qiáng)的方法,在實(shí)際應(yīng)用中往往裝飾角色和具體裝飾角色合二為一。
我們看下具體的代碼實(shí)現(xiàn):
抽象構(gòu)件:
/**
* 書(shū)的抽象構(gòu)件
* @author tcy
* @Date 10-08-2022
*/
public abstract class ComponentBook {
/**
* 借書(shū)
*/
public abstract void borrowBook();
/**
* 買(mǎi)書(shū)
*/
public abstract void buyBook();
}書(shū)的具體構(gòu)件:
/**
* 書(shū)的具體構(gòu)件
* @author tcy
* @Date 10-08-2022
*/
public class ConcreteComponentBook extends ComponentBook{
@Override
public void borrowBook() {
System.out.println("老王的書(shū)借出去...");
}
@Override
public void buyBook() {
System.out.println("老王的書(shū)買(mǎi)回來(lái)...");
}
}裝飾角色:
/**
* 書(shū)的裝飾者
* @author tcy
* @Date 10-08-2022
*/
public class DecoratorBook extends ComponentBook{
private ComponentBook componentBook;
DecoratorBook(ComponentBook componentBook){
this.componentBook=componentBook;
}
@Override
public void borrowBook() {
this.componentBook.borrowBook();
}
@Override
public void buyBook() {
this.componentBook.buyBook();
}
}書(shū)的具體裝飾角色:
/**
* 子類(lèi)里寫(xiě)了并且使用了無(wú)參的構(gòu)造方法但是它的父類(lèi)(祖先)中卻至少有一個(gè)是沒(méi)有無(wú)參構(gòu)造方法的
* @author tcy
* @Date 10-08-2022
*/
public class ConcreteDecoratorBook1 extends DecoratorBook{
ConcreteDecoratorBook1(ComponentBook componentBook) {
super(componentBook);
}
public void cleanRoom(){
System.out.println("打掃書(shū)房...");
}
public void shutRoom(){
System.out.println("關(guān)閉書(shū)房...");
}
public void recordBook(){
System.out.println("記錄借出記錄...");
}
public void returnBook(){
System.out.println("收到借出去的書(shū)...");
}
@Override
public void buyBook() {
this.cleanRoom();
super.buyBook();
this.shutRoom();
System.out.println("----------------------------");
}
@Override
public void borrowBook() {
this.recordBook();
super.borrowBook();
this.returnBook();
System.out.println("----------------------------");
}
}如果讀者的Java基礎(chǔ)扎實(shí),理解裝飾器還是比較輕松的,裝飾器的實(shí)現(xiàn)方式很直觀,需要特別指出的是,在書(shū)的具體裝飾角色中,要顯示的定義一個(gè)構(gòu)造方法。
基礎(chǔ)不太扎實(shí)的讀者可能會(huì)有一個(gè)疑問(wèn),在Java的類(lèi)中默認(rèn)不是會(huì)有一個(gè)無(wú)參的構(gòu)造方法嗎?為什么這里還需要定義呢?
在java中一個(gè)類(lèi)只要有父類(lèi),那么在它實(shí)例化的時(shí)候,一定是從頂級(jí)的父類(lèi)開(kāi)始創(chuàng)建。
也就是說(shuō)當(dāng)你用子類(lèi)的無(wú)參構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建子類(lèi)對(duì)象時(shí),會(huì)去先遞歸調(diào)用父類(lèi)的無(wú)參構(gòu)造方法,這時(shí)候如果某個(gè)類(lèi)的父類(lèi)沒(méi)有無(wú)參構(gòu)造方法就會(huì)編譯出差。所以我們?cè)谧宇?lèi)中可以手動(dòng)定義一個(gè)無(wú)參方法,或者在父類(lèi)中顯示的定義一個(gè)構(gòu)造方法。
客戶(hù)端:
/**
* @author tcy
* @Date 09-08-2022
*/
public class {
public static void main(String[] args) {
ComponentBook componentBook=new ConcreteComponentBook();
componentBook=new ConcreteDecoratorBook1(componentBook);
componentBook.borrowBook();
componentBook.buyBook();
}
}方法調(diào)用后我們可以看到執(zhí)行結(jié)果:
記錄借出記錄...
老王的書(shū)借出去...
收到借出去的書(shū)...
----------------------------
打掃書(shū)房...
老王的書(shū)買(mǎi)回來(lái)...
關(guān)閉書(shū)房...
----------------------------
在老王借書(shū)和買(mǎi)書(shū)的這個(gè)事件中,成功的織入進(jìn)去小王的方法,這樣也就實(shí)現(xiàn)了裝飾器模式。
為了加強(qiáng)理解我們接著看裝飾器模式在我們經(jīng)常接觸的源碼中的運(yùn)用。
三、應(yīng)用
1、jdk中的應(yīng)用IO
裝飾器在java中最典型的應(yīng)用就是IO,我們知道在IO家族中有各種各樣的流,而流往往都是作用在子類(lèi)之上,然后增加其附加功能,我們以InputStream 舉例。
InputStream 是字節(jié)輸入流,此抽象類(lèi)是表示字節(jié)輸入流的所有類(lèi)的超類(lèi)。
FileInputStream是InputStream 的一個(gè)實(shí)現(xiàn)父類(lèi),BufferedInputStream是FileInputStream的實(shí)現(xiàn)父類(lèi)。
實(shí)際BufferedInputStream就是裝飾者,InputStream 就是抽象構(gòu)件,F(xiàn)ileInputStream是具體構(gòu)件,BufferedInputStream就是對(duì)FileInputStream進(jìn)行了包裝。
我們看具體的應(yīng)用:
FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(filePath); BufferedInputStream bufferedInputStream = new BufferedInputStream(fileInputStream);
直接將FileInputStream的實(shí)例傳給BufferedInputStream的構(gòu)造方法,就能調(diào)用BufferedInputStream增強(qiáng)的一些方法了。
我們具體看BufferedInputStream裝飾器類(lèi):
public class BufferedInputStream extends FilterInputStream {
private static int DEFAULT_BUFFER_SIZE = 8192;
protected int marklimit;
public BufferedInputStream(InputStream in) {
this(in, DEFAULT_BUFFER_SIZE);
}
...
//增強(qiáng)的方法
private void fill() throws IOException {
byte[] buffer = getBufIfOpen();
if (markpos < 0)
pos = 0; /* no mark: throw away the buffer */
else if (pos >= buffer.length) /* no room left in buffer */
if (markpos > 0) { /* can throw away early part of the buffer */
int sz = pos - markpos;
System.arraycopy(buffer, markpos, buffer, 0, sz);
pos = sz;
markpos = 0;
} else if (buffer.length >= marklimit) {
markpos = -1; /* buffer got too big, invalidate mark */
pos = 0; /* drop buffer contents */
} else if (buffer.length >= MAX_BUFFER_SIZE) {
throw new OutOfMemoryError("Required array size too large");
} else { /* grow buffer */
int nsz = (pos <= MAX_BUFFER_SIZE - pos) ?
pos * 2 : MAX_BUFFER_SIZE;
if (nsz > marklimit)
nsz = marklimit;
byte nbuf[] = new byte[nsz];
System.arraycopy(buffer, 0, nbuf, 0, pos);
if (!bufUpdater.compareAndSet(this, buffer, nbuf)) {
// Can't replace buf if there was an async close.
// Note: This would need to be changed if fill()
// is ever made accessible to multiple threads.
// But for now, the only way CAS can fail is via close.
// assert buf == null;
throw new IOException("Stream closed");
}
buffer = nbuf;
}
count = pos;
int n = getInIfOpen().read(buffer, pos, buffer.length - pos);
if (n > 0)
count = n + pos;
}
...BufferedInputStream類(lèi)中有許多其他的方法,就是對(duì)FileInputStream類(lèi)的增強(qiáng)。
2、Spring中的運(yùn)用
Spring使用裝飾器模式有兩個(gè)典型的特征,一個(gè)是類(lèi)名中含有Wrapper,另一類(lèi)是含有Decorator,功能也即動(dòng)態(tài)的給某些類(lèi)增加一些額外的功能。
TransactionAwareCacheDecorator是處理spring有事務(wù)的時(shí)候緩存的類(lèi),我們?cè)谑褂胹pring的cache注解實(shí)現(xiàn)緩存的時(shí)候,當(dāng)出現(xiàn)事務(wù)的時(shí)候,那么緩存的同步性就需要做相應(yīng)的處理了,于是就有了這個(gè)裝飾者。
public class TransactionAwareCacheDecorator implements Cache {
//抽象構(gòu)件
private final Cache targetCache;
/**
* Create a new TransactionAwareCache for the given target Cache.
* @param targetCache the target Cache to decorate
*/
public TransactionAwareCacheDecorator(Cache targetCache) {
Assert.notNull(targetCache, "Target Cache must not be null");
this.targetCache = targetCache;
}
/**直接調(diào)用未增強(qiáng)
* Return the target Cache that this Cache should delegate to.
*/
public Cache getTargetCache() {
return this.targetCache;
}
//直接調(diào)用未增強(qiáng)
@Override
public String getName() {
return this.targetCache.getName();
}
//直接調(diào)用未增強(qiáng)
@Override
public Object getNativeCache() {
return this.targetCache.getNativeCache();
}
//直接調(diào)用未增強(qiáng)
@Override
@Nullable
public ValueWrapper get(Object key) {
return this.targetCache.get(key);
}
//直接調(diào)用未增強(qiáng)
@Override
public <T> T get(Object key, @Nullable Class<T> type) {
return this.targetCache.get(key, type);
}
//直接調(diào)用未增強(qiáng)
@Override
@Nullable
public <T> T get(Object key, Callable<T> valueLoader) {
return this.targetCache.get(key, valueLoader);
}
//先進(jìn)行判斷確定是否需要增強(qiáng)
@Override
public void put(final Object key, @Nullable final Object value) {
if (TransactionSynchronizationManager.isSynchronizationActive()) {
TransactionSynchronizationManager.registerSynchronization(new TransactionSynchronizationAdapter() {
@Override
public void afterCommit() {
TransactionAwareCacheDecorator.this.targetCache.put(key, value);
}
});
}
else {
this.targetCache.put(key, value);
}
}
}Cache是抽象構(gòu)件,TransactionAwareCacheDecorator就是裝飾者,而Cache的實(shí)現(xiàn)類(lèi)就是具體構(gòu)件。

因?yàn)椴⒎撬械姆椒ǘ紩?huì)使用事務(wù),有的普通方法就不需要裝飾,有的就需要,所以就使用了裝飾者模式來(lái)完成。
比如put()方法:
@Override
public void put(final Object key, @Nullable final Object value) {
if (TransactionSynchronizationManager.isSynchronizationActive()) {
TransactionSynchronizationManager.registerSynchronization(new TransactionSynchronizationAdapter() {
@Override
public void afterCommit() {
TransactionAwareCacheDecorator.this.targetCache.put(key, value);
}
});
}
else {
this.targetCache.put(key, value);
}
}會(huì)在put前判斷是否開(kāi)啟了事務(wù)TransactionSynchronizationManager.isSynchronizationActive(),如果開(kāi)啟事務(wù)就調(diào)用一下額外的方法,如果沒(méi)有開(kāi)始事務(wù)就調(diào)用默認(rèn)的方法。
我們舉的這個(gè)例子調(diào)用的就是 TransactionSynchronizationManager.registerSynchronization()方法,也即是為當(dāng)前線(xiàn)程注冊(cè)一個(gè)新的事務(wù)同步。
在Spring中將裝飾角色和具體裝飾角色合二為一,直接在裝飾者中實(shí)現(xiàn)要增加的方法。
3、MyBatista的運(yùn)用
了解過(guò)MyBatis的大致執(zhí)行流程的讀者應(yīng)該知道,Executor是MyBatis執(zhí)行器,是MyBatis 調(diào)度的核心,負(fù)責(zé)SQL語(yǔ)句的生成和查詢(xún)緩存的維護(hù);CachingExecutor是一個(gè)Executor的裝飾器,給一個(gè)Executor增加了緩存的功能。此時(shí)可以看做是對(duì)Executor類(lèi)的一個(gè)增強(qiáng),故使用裝飾器模式是合適的。
我們首先看下Executor類(lèi)的繼承結(jié)構(gòu)。

我們將關(guān)鍵的CachingExecutor代碼放上:
public class CachingExecutor implements Executor {
//持有組件對(duì)象
private Executor delegate;
private TransactionalCacheManager tcm = new TransactionalCacheManager();
//構(gòu)造方法,傳入組件對(duì)象
public CachingExecutor(Executor delegate) {
this.delegate = delegate;
delegate.setExecutorWrapper(this);
}
@Override
public int update(MappedStatement ms, Object parameterObject) throws SQLException {
//轉(zhuǎn)發(fā)請(qǐng)求給組件對(duì)象,可以在轉(zhuǎn)發(fā)前后執(zhí)行一些附加動(dòng)作
flushCacheIfRequired(ms);
return delegate.update(ms, parameterObject);
}
//...
}Executor就是抽象構(gòu)件,BaseExecutor是具體構(gòu)件的實(shí)現(xiàn),CachingExecutor就是裝飾角色,那具體裝飾角色在哪呢?
實(shí)際中具體裝飾角色直接在裝飾角色中集成了,并沒(méi)有將具體裝飾角色完全獨(dú)立出來(lái)。
另外,Mybatis的一級(jí)緩存和二級(jí)緩存也是使用的裝飾者模式,有興趣的讀者可以拉取Mybatis的源代碼本地進(jìn)行調(diào)試研究。
四、總結(jié)
到此為止,我們就將裝飾器模式的內(nèi)容講解清楚了,看到這讀者可能發(fā)現(xiàn),針對(duì)某一類(lèi)需求可能會(huì)有很多設(shè)計(jì)模式都能完成需求,但一定是有最合適的那一個(gè),就像我們今天舉的例子無(wú)論是用裝飾器模式還是代理模式都可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)需求。
但我們看代理模式中我們列舉的例子是以租房做例子,中介將房子的權(quán)利完全移交過(guò)去,中介完全控制房子做一些改造,今天書(shū)房的需求只是讓小王來(lái)幫忙的,還是以老王為主體,小王只是做一些附加。
裝飾器模式就是在瓶里面插了一朵花,而代理模式是把瓶子都給人家了,讓人家隨便折騰。
如果我們的需求是日志收集、攔截器,代理模式是最適合的。如果是動(dòng)態(tài)的增加對(duì)象的功能、限制對(duì)象的執(zhí)行條件、參數(shù)控制和檢查等使用適配器模式就更加合適了。
以上就是這篇文章的全部?jī)?nèi)容了,希望本文的內(nèi)容對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值,謝謝大家對(duì)腳本之家的支持。如果你想了解更多相關(guān)內(nèi)容請(qǐng)查看下面相關(guān)鏈接
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