设计模式笔记 – 装饰器模式

装饰器模式(Decorator Pattern)允许向一个现有的对象添加新的功能,同时又不改变其结构。这种类型的设计模式属于结构型模式,它是作为现有的类的一个包装。

这种模式创建了一个装饰类,用来包装原有的类,并在保持类方法签名完整性的前提下,提供了额外的功能。

我们通过下面的实例来演示装饰器模式的用法。其中,我们将把一个形状装饰上不同的颜色,同时又不改变形状类。

介绍

  • 意图: 动态地给一个对象添加一些额外的职责。就增加功能来说,装饰器模式相比生成子类更为灵活。
  • 主要解决: 一般的,我们为了扩展一个类经常使用继承方式实现,由于继承为类引入静态特征,并且随着扩展功能的增多,子类会很膨胀。
  • 何时使用: 在不想增加很多子类的情况下扩展类。
  • 如何解决: 将具体功能职责划分,同时继承装饰者模式。
  • 关键代码: 1、Component 类充当抽象角色,不应该具体实现。 2、修饰类引用和继承 Component 类,具体扩展类重写父类方法。
  • 优点: 装饰类和被装饰类可以独立发展,不会相互耦合,装饰模式是继承的一个替代模式,装饰模式可以动态扩展一个实现类的功能。
  • 缺点: 多层装饰比较复杂。
  • 应用实例: 1、孙悟空有 72 变,当他变成"庙宇"后,他的根本还是一只猴子,但是他又有了庙宇的功能。 2、不论一幅画有没有画框都可以挂在墙上,但是通常都是有画框的,并且实际上是画框被挂在墙上。在挂在墙上之前,画可以被蒙上玻璃,装到框子里;这时画、玻璃和画框形成了一个物体。
  • 使用场景: 1、扩展一个类的功能。 2、动态增加功能,动态撤销。
  • 注意事项: 可代替继承。

示例

我们将创建一个 Shape 接口和实现了 Shape 接口的实体类。然后我们创建一个实现了 Shape 接口的抽象装饰类 ShapeDecorator,并把 Shape 对象作为它的实例变量。

RedShapeDecorator 是实现了 ShapeDecorator 的实体类。

DecoratorPatternDemo,我们的演示类使用 RedShapeDecorator 来装饰 Shape 对象。

Java 实现

创建一个接口

public interface Shape {
    void draw();
}

创建实现接口的实体类

public class Rectangle implements Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("Shape: Rectangle");
    }
}
public class Circle implements Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("Shape: Circle");
    }
}

创建实现了Shape接口的抽象装饰类

public abstract class ShapeDecorator implements Shape {
    protected Shape decoratedShape;
    public ShapeDecorator(Shape decoratedShape) {
        this.decoratedShape = decoratedShape;
    }
    public void draw() {
        decoratedShape.draw();
    }
}

创建扩展了 ShapeDecorator 类的实体装饰类。

public class RedShapeDecorator extends ShapeDecorator {
    public RedShapeDecorator(Shape decoratedShape) {
        super(decoratedShape);
    }
    @Override
    public void draw() {
        decoratedShape.draw();
        setRedBorder(decoratedShape);
    }
    private void setRedBorder(Shape decoratedShape){
        System.out.println("Border Color: Red")
    }
}

使用 RedShapeDecorator 来装饰 Shape 对象。

public class DecoratorPatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Shape circle = new Circle();
        ShapeDecorator redCircle = new RedShapeDecorator(new Circle());
        ShapeDecorator redRectangle = new RedShapeDecorator(new Rectangle());

        System.out.println("Circle with normal border");
        circle.draw();
        System.out.println("\nCircle of red border");
        redCircle.draw();
        System.out.println("\nRectangle of red border");
        redRectangle.draw();
    }
}

Python 实现

import abc

class Shape(abc.ABC):
    @abc.abstractmethod
    def draw(self): ...

class Rectangle(Shape):
    def draw(self):
        print("Shape: Rectangle")

class Circle(Shape):
    def draw(self):
        print("Shape: Circle")

class ShapeDecorator(Shape):
    def __init__(self, decorated_shape):
        self.decorated_shape = decorated_shape

    def draw(self):
        self.decorated_shape.draw()

class RedShapeDecorator(ShapeDecorator):
    def draw(self):
        self.decorated_shape.draw()
        self.set_red_border(self.decorated_shape)

    def set_red_border(self, decorated_shape):
        print("Border Color: Red")

if __name__ == "__main__":
    circle = Circle()
    red_circle = RedShapeDecorator(Circle())
    red_rectangle = RedShapeDecorator(Rectangle())

    print("Circle with normal border")
    circle.draw()
    print("\nCircle of red border")
    red_circle.draw()
    print("\nRectangle of red border")
    red_rectangle.draw()

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