Java設(shè)計(jì)模式之裝飾器模式
本文由老王將建好的書房計(jì)劃請(qǐng)小王來幫忙,小王卻想謀權(quán)篡位,老王通過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)用來加強(qiáng)我們的理解,第四部分說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)試通過后上傳到碼云,本地源碼下載。
一、引出問題
上篇文章(Java設(shè)計(jì)模式之組合模式)對(duì)老王的書架改造以后,老王是相當(dāng)?shù)臐M意,看小王能力突出,這不老王又有了新的需求。
經(jīng)過組合模式以后老王的書被管理的井井有條,但是隨著書的增多,老王就有一些忙不過來了,老王就想讓小王幫他處理一些額外的事,比如在買書之前打掃一下書房,在晚上的時(shí)候把書房的門鎖一下;或者有人借書之前做一下記錄,借書者還書以后小王接收一下,等等。
小王聽完說這有何難,說完擼起袖子就準(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)讓你多看書你不聽,之前學(xué)的設(shè)計(jì)模式呢?不拿出來用,眼看著讓他吃灰。
小王不好意思的撓撓頭,翻出來了他的設(shè)計(jì)模式寶典,開始尋找合適的設(shè)計(jì)模式。
小王大喊有了,之前說過的代理模式可以很好的解決這個(gè)問題,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。
老王聽完止不住的搖搖頭,看來你是打算謀權(quán)篡位了,你是想要我整個(gè)書房的權(quán)利呀!
老王解釋說,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(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:
/** * 書的抽象構(gòu)件 * @author tcy * @Date 10-08-2022 */ public abstract class ComponentBook { /** * 借書 */ public abstract void borrowBook(); /** * 買書 */ public abstract void buyBook(); }
書的具體構(gòu)件:
/** * 書的具體構(gòu)件 * @author tcy * @Date 10-08-2022 */ public class ConcreteComponentBook extends ComponentBook{ @Override public void borrowBook() { System.out.println("老王的書借出去..."); } @Override public void buyBook() { System.out.println("老王的書買回來..."); } }
裝飾角色:
/** * 書的裝飾者 * @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(); } }
書的具體裝飾角色:
/** * 子類里寫了并且使用了無參的構(gòu)造方法但是它的父類(祖先)中卻至少有一個(gè)是沒有無參構(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("打掃書房..."); } public void shutRoom(){ System.out.println("關(guān)閉書房..."); } 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..."); } @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,在Java的類中默認(rèn)不是會(huì)有一個(gè)無參的構(gòu)造方法嗎?為什么這里還需要定義呢?
在java中一個(gè)類只要有父類,那么在它實(shí)例化的時(shí)候,一定是從頂級(jí)的父類開始創(chuàng)建。
也就是說當(dāng)你用子類的無參構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建子類對(duì)象時(shí),會(huì)去先遞歸調(diào)用父類的無參構(gòu)造方法,這時(shí)候如果某個(gè)類的父類沒有無參構(gòu)造方法就會(huì)編譯出差。所以我們?cè)谧宇愔锌梢允謩?dòng)定義一個(gè)無參方法,或者在父類中顯示的定義一個(gè)構(gòu)造方法。
客戶端:
/** * @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...
老王的書借出去...
收到借出去的書...
----------------------------
打掃書房...
老王的書買回來...
關(guān)閉書房...
----------------------------
在老王借書和買書的這個(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,此抽象類是表示字節(jié)輸入流的所有類的超類。
FileInputStream是InputStream 的一個(gè)實(shí)現(xiàn)父類,BufferedInputStream是FileInputStream的實(shí)現(xiàn)父類。
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:
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類中有許多其他的方法,就是對(duì)FileInputStream類的增強(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)是類名中含有Wrapper,另一類是含有Decorator,功能也即動(dòng)態(tài)的給某些類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,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前判斷是否開啟了事務(wù)TransactionSynchronizationManager.isSynchronizationActive(),如果開啟事務(wù)就調(diào)用一下額外的方法,如果沒有開始事務(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語句的生成和查詢緩存的維護(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,并沒有將具體裝飾角色完全獨(dú)立出來。
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)利完全移交過去,中介完全控制房子做一些改造,今天書房的需求只是讓小王來幫忙的,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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