装饰者模式 Decoration

1.什么是装饰者模式

动态给对象增加功能，从一个对象的外部来给对象添加功能，相当于改变了对象的外观，比用继承的方式更加的灵活。当使用装饰后，从外部系统的角度看，就不再是原来的那个对象了，而是使用一系列的装饰器装饰过后的对象。

2.结构

　　　　角色：
　　　　Component:组件对象的抽象接口，可以给这些对象动态的增加职责/功能。
　　　　ConcreteComponent:具体的组件的对象，实现组件对象的接口，是被装饰器装饰的原始对象，即可以给这个对象动态的添加职责。
　　　　Decorator:所有装饰器的抽象父类，实现了组件对象的接口，并且持有一个组件对象（被装饰的对象）。
　　　　ConcreteDecorator:具体的装饰器，具体实现向装饰对象添加功能。

3.示例

　　　下面我们用装饰者模式实现如下的功能：
　　　　要求用户输入一段文字，比如 Hello Me，然后屏幕输出几个选项
　　　　1 ：加密
　　　　2 ：反转字符串
　　　　3：转成大写

　　　　4：转成小写
　　　　5：扩展或者剪裁到10个字符，不足部分用！补充
　　　　6:用户输入任意组合，比如 1，3 表示先执行1的逻辑，再执行3的逻辑
　　　　根据用户输入的选择，进行处理后，输出结果

//组件对象的接口
public interface ICompoment {

     String display(String str);
}

//具体的组件对象
public class DetailCompoment implements ICompoment {
    @Override
    public String display(String str) {
        System.out.println("原来内容："+str);
        return str;
    }
}

//所有装饰器的父类，实现了组件接口
public abstract class Decorator implements ICompoment{
      //持有了一个组件对象
      protected ICompoment compoment;

      public Decorator(ICompoment compoment) {
            this.compoment = compoment;
      }

      @Override
      public String display(String str) {
            return compoment.display(str);
      }
      //对组件对象进行装饰的抽象方法
      public abstract String transform(String str);
}

//加密、解密工具类
public class EnDecodeUtil {

    private static final char password='a';

    public static String encodeDecode(String str){
        char[] chars = str.toCharArray();
        for (int i = 0; i < chars.length; i++) {
            chars[i] = (char) (chars[i] ^ password);
        }
        return new String(chars);
    }
}

//加密装饰器
public class EncodeDecorator extends Decorator {

    public EncodeDecorator(ICompoment compoment) {
        super(compoment);
    }

    @Override
    public String display(String str) {
        String display = super.display(str);
        return transform(display);
    }

    @Override
    public String transform(String str) {
        System.out.println("invoke EncodeDecorator....");
       return EnDecodeUtil.encodeDecode(str);
    }
}

//解密装饰器
public class DecodeDecorator extends Decorator {

    public DecodeDecorator(ICompoment compoment) {
        super(compoment);
    }

    @Override
    public String display(String str) {
        String display = super.display(str);
        return transform(display);
    }

    @Override
    public String transform(String str) {
        System.out.println("invoke DecodeDecorator...");
        return EnDecodeUtil.encodeDecode(str);
    }
}

//反转 装饰器
public class ReverseDecorator extends Decorator {

    public ReverseDecorator(ICompoment compoment) {
        super(compoment);
    }

    @Override
    public String display(String str) {
        String display = super.display(str);
        String transform = transform(display);
        return transform;
    }

    @Override
    public String transform(String str) {
        System.out.println("invoke ReverseDecorator....");
        StringBuilder sb = new StringBuilder(str);
        return sb.reverse().toString();
    }

}

//转为大写的装饰器
public class UpperDecorator extends Decorator {
    public UpperDecorator(ICompoment compoment) {
        super(compoment);
    }

    @Override
    public String display(String str) {
        String display = super.display(str);
        String transform = transform(display);
        return transform;
    }

    @Override
    public String transform(String str) {
        System.out.println("invoke UpperDecorator....");
        return str.toUpperCase();
    }
}

//转为小写的装饰器
public class LowerDecorator extends Decorator{
    public LowerDecorator(ICompoment compoment) {
        super(compoment);
    }

    @Override
    public String display(String str) {
        String display = super.display(str);
        String transform = transform(display);
        return transform;
    }

    @Override
    public String transform(String str) {
        System.out.println("invoke lowerDecorator....");
        return str.toLowerCase();
    }
}

//裁剪、扩充装饰器
public class ExtendOrSplitDecorator extends Decorator {
    public ExtendOrSplitDecorator(ICompoment compoment) {
        super(compoment);
    }

    @Override
    public String display(String str) {
        String display = super.display(str);
        String transform = transform(display);
        return transform;
    }

    @Override
    public String transform(String str) {
        System.out.println("invoke ExtendOrSplitDecorator....");
        if (str != null) {
            if (str.length() > 10) {
                return str.substring(0,10);
            }else{
                int repeatCount = 10 -str.length();
                StringBuilder sb = new StringBuilder(str);
                for (int i = 0; i < repeatCount; i++) {
                    sb.append("!");
                }
                return sb.toString();
            }
        }
        return null;
    }
}

//测试代码
public static void main(String[] args) {
        //将输入内容转为大写，再反转
        ReverseDecorator reverseDecorator = new ReverseDecorator(new UpperDecorator(new DetailCompoment()));
        String display = reverseDecorator.display("wo shi zhongguo ren.");
        System.out.println(display);

        //将输入内容转为小写，在裁剪或者扩展
        ExtendOrSplitDecorator decorator = new ExtendOrSplitDecorator(new LowerDecorator(new DetailCompoment()));
        String display1 = decorator.display("I Love");
        System.out.println(display1);

        //将输入内容转为小写，再反转，然后加密
        EncodeDecorator decorator1 = new EncodeDecorator(new ReverseDecorator(new LowerDecorator(new DetailCompoment())));
        String display2 = decorator1.display("顶级机密：1941年12月 日本偷袭珍珠港！ 银行密码是:1234ADC");
        System.out.println(display2);
        System.out.println("++++++++++");
        //将输入内容先反转、再转为小写，然后加密
        EncodeDecorator decorator2 = new EncodeDecorator(new LowerDecorator(new ReverseDecorator(new DetailCompoment())));
        String display3 = decorator2.display("顶级机密：1941年12月 日本偷袭珍珠港！ 银行密码是:1234ADC");
        System.out.println(display3);

        System.out.println("============");
        //对上面的加密内容，进行解密
        DecodeDecorator decodeDecorator = new DecodeDecorator(decorator1);
        String display4 = decodeDecorator.display("顶级机密：1941年12月 日本偷袭珍珠港！ 银行密码是:1234ADC");
        System.out.println(display4);
    }

控制台输出：

原来内容：wo shi zhongguo ren.
invoke UpperDecorator....
invoke ReverseDecorator....
.NER OUGGNOHZ IHS OW
原来内容：I Love
invoke lowerDecorator....
invoke ExtendOrSplitDecorator....
i love!!!!
原来内容：顶级机密：1941年12月日本偷袭珍珠港！银行密码是:1234ADC
invoke lowerDecorator....
invoke ReverseDecorator....
invoke EncodeDecorator....
URSP[晎硠宧蠭钗A｠湎玁玬裌倖杍斄A杩SP帕PUXPｻ宧杛细頗
++++++++++
原来内容：顶级机密：1941年12月日本偷袭珍珠港！银行密码是:1234ADC
invoke ReverseDecorator....
invoke lowerDecorator....
invoke EncodeDecorator....
URSP[晎硠宧蠭钗A｠湎玁玬裌倖杍斄A杩SP帕PUXPｻ宧杛细頗
============
原来内容：顶级机密：1941年12月日本偷袭珍珠港！银行密码是:1234ADC
invoke lowerDecorator....
invoke ReverseDecorator....
invoke EncodeDecorator....
invoke DecodeDecorator...
cda4321:是码密行银！港珠珍袭偷本日月21年1491：密机级顶

4.装饰者模式在jdk中的应用I/O

　　　　InputStream 相当于装饰者模式的Component
　　　　FileInputStream,ByteArrayInputStream,ObjectInputStream这些对象直接继承了InputStream,相当于装饰者模式中的ConcreteComponent
　　　　FilterInputStream 继承了InputStream,并且持有了一个InputStream ,相当于装饰者模式中的Decorator
　　　　BufferedInputStream,PushbackInputStream,LineNumberInputStream,DataInputStream继承了FilterInputStream,相当于装饰者模式中的ConcreteDecorator

 //这里FileInputStream 相当于组件对象，BufferedInputStream这个装饰器装饰了FileInputStream对象
            BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream(new File("fileName")));
            byte[] buff = new byte[1024];
            bis.read(buff);
            System.out.println(new String(buff));

5.优点、缺点，使用场合

　　优点：
　　　　1.比继承更灵活
    　　　　从为对象添加功能的角度来看，装饰者模式比继承更为灵活。继承是静态的，一旦继承，所有的子类都有一样的功能。装饰者模式采用把功能分离到每个装饰器当中，
    　　　通过对象组合的方式，在运行时动态的组合功能，被装饰对象最终由哪些功能，是由运行时动态组合的功能决定的。
　　　　2.复用功能更容易
    　　　　装饰模式把一系列复杂的功能分散到每个装饰器中，一般情况下每个装饰器只实现一个功能，使得实现装饰器变得简单，有利于装饰器功能的复用，可以给一个对象添加
    　　　　多个装饰器，也可以把一个装饰器装饰多个对象，从而实现复用装饰器的功能。
　　　　3.简化高层定义
    　　　　装饰者模式可以通过组合装饰器的方式，为对象添加任意多的功能；因此在高层定义的时候，不必把所有的功能都定义处理，只需要定义最基本的就可以了，在需要的时候可以
    　　　　通过组合装饰器的方式来完成所需的功能。

　　缺点：会产生较多的细粒度的对象
    　　装饰模式把一系列复杂的功能分散到每个装饰器中，一般情况下每个装饰器只实现一个功能，这样会产生很多细粒度的对象，并且功能越复杂，细粒度对象越多。

   本质：动态组合
     注意：装饰者模式只是改变组件对象的外观Facde,并没有改变其内核

　　使用场合：
 　　　　如果需要再不影响其他对象的情况下，以动态、透明的方式给对象增加职责，可以使用装饰者模式。
 　　　　如果不适合使用子类进行扩展的时候，可以考虑使用装饰者模式。装饰者模式使用的是对象组合的方式。 不适合子类扩展：比如扩展功能需要的子类太多，造成子类数量呈爆炸性增长。