第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(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(guò)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(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(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(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(lái)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(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（DecoratorPattern）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

*@authortcy

*@Date10-08-2025

publicabstractclassComponentBook{

*借書

publicabstractvoidborrowBook();

*買書

publicabstractvoidbuyBook();

}

書的具體構(gòu)件：

/**

*書的具體構(gòu)件

*@authortcy

*@Date10-08-2025

publicclassConcreteComponentBookextendsComponentBook{

@Override

publicvoidborrowBook(){

System.out.println("老王的書借出去...");

@Override

publicvoidbuyBook(){

System.out.println("老王的書買回來(lái)...");

}

裝飾角色：

/**

*書的裝飾者

*@authortcy

*@Date10-08-2025

publicclassDecoratorBookextendsComponentBook{

privateComponentBookcomponentBook;

DecoratorBook(ComponentBookcomponentBook){

ponentBook=componentBook;

@Override

publicvoidborrowBook(){

ponentBook.borrowBook();

@Override

publicvoidbuyBook(){

ponentBook.buyBook();

}

書的具體裝飾角色：

/**

*子類里寫了并且使用了無(wú)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(wú)參構(gòu)造方法的

*@authortcy

*@Date10-08-2025

publicclassConcreteDecoratorBook1extendsDecoratorBook{

ConcreteDecoratorBook1(ComponentBookcomponentBook){

super(componentBook);

publicvoidcleanRoom(){

System.out.println("打掃書房...");

publicvoidshutRoom(){

System.out.println("關(guān)閉書房...");

publicvoidrecordBook(){

System.out.println("記錄借出記錄...");

publicvoidreturnBook(){

System.out.println("收到借出去的書...");

@Override

publicvoidbuyBook(){

this.cleanRoom();

super.buyBook();

this.shutRoom();

System.out.println("----------------------------");

@Override

publicvoidborrowBook(){

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(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(shuō)當(dāng)你用子類的無(wú)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(wú)參構(gòu)造方法，這時(shí)候如果某個(gè)類的父類沒有無(wú)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(wú)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：

/**

*@authortcy

*@Date09-08-2025

publicclass{

publicstaticvoidmain(String[]args){

ComponentBookcomponentBook=newConcreteComponentBook();

componentBook=newConcreteDecoratorBook1(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(lái)...

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。

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：

FileInputStreamfileInputStream=newFileInputStream(filePath);

BufferedInputStreambufferedInputStream=newBufferedInputStream(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：

publicclassBufferedInputStreamextendsFilterInputStream{

privatestaticintDEFAULT_BUFFER_SIZE=8192;

protectedintmarklimit;

publicBufferedInputStream(InputStreamin){

this(in,DEFAULT_BUFFER_SIZE);

//增強(qiáng)的方法

privatevoidfill()throwsIOException{

byte[]buffer=getBufIfOpen();

if(markpos0)

pos=0;/*nomark:throwawaythebuffer*/

elseif(pos=buffer.length)/*noroomleftinbuffer*/

if(markpos0){/*canthrowawayearlypartofthebuffer*/

intsz=pos-markpos;

System.arraycopy(buffer,markpos,buffer,0,sz);

pos=sz;

markpos=0;

}elseif(buffer.length=marklimit){

markpos=-1;/*buffergottoobig,invalidatemark*/

pos=0;/*dropbuffercontents*/

}elseif(buffer.length=MAX_BUFFER_SIZE){

thrownewOutOfMemoryError("Requiredarraysizetoolarge");

}else{/*growbuffer*/

intnsz=(pos=MAX_BUFFER_SIZE-pos)

pos*2:MAX_BUFFER_SIZE;

if(nszmarklimit)

nsz=marklimit;

bytenbuf[]=newbyte[nsz];

System.arraycopy(buffer,0,nbuf,0,pos);

if(!bufUpareAndSet(this,buffer,nbuf)){

//Can'treplacebufiftherewasanasyncclose.

//Note:Thiswouldneedtobechangediffill()

//isevermadeaccessibletomultiplethreads.

//Butfornow,theonlywayCAScanfailisviaclose.

//assertbuf==null;

thrownewIOException("Streamclosed");

buffer=nbuf;

count=pos;

intn=getInIfOpen().read(buffer,pos,buffer.length-pos);

if(n0)

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。

publicclassTransactionAwareCacheDecoratorimplementsCache{

//抽象構(gòu)件

privatefinalCachetargetCache;

*CreateanewTransactionAwareCacheforthegiventargetCache.

*@paramtargetCachethetargetCachetodecorate

publicTransactionAwareCacheDecorator(CachetargetCache){

Assert.notNull(targetCache,"TargetCachemustnotbenull");

this.targetCache=targetCache;

/**直接調(diào)用未增強(qiáng)

*ReturnthetargetCachethatthisCacheshoulddelegateto.

publicCachegetTargetCache(){

returnthis.targetCache;

//直接調(diào)用未增強(qiáng)

@Override

publicStringgetName(){

returnthis.targetCache.getName();

//直接調(diào)用未增強(qiáng)

@Override

publicObjectgetNativeCache(){

returnthis.targetCache.getNativeCache();

//直接調(diào)用未增強(qiáng)

@Override

@Nullable

publicValueWrapperget(Objectkey){

returnthis.targetCache.get(key);

//直接調(diào)用未增強(qiáng)

@Override

publicTTget(Objectkey,@NullableClassTtype){

returnthis.targetCache.get(key,type);

//直接調(diào)用未增強(qiáng)

@Override

@Nullable

publicTTget(Objectkey,CallableTvalueLoader){

returnthis.targetCache.get(key,valueLoader);

//先進(jìn)行判斷確定是否需要增強(qiáng)

@Override

publicvoidput(finalObjectkey,@NullablefinalObjectvalue){

if(TransactionSynchronizationManager.isSynchronizationActive()){

TransactionSynchronizationManager.registerSynchronization(newTransactionSynchronizationAdapter(){

@Override

publicvoidafterCommit(){

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(lái)完成。

比如put()方法：

@Override

publicvoidput(finalObjectkey,@NullablefinalObjectvalue){

if(TransactionSynchronizationManager.isSynchronizationActive()){

TransactionSynchronizationManager.registerSynchronization(newTransactionSynchronizationAdapter(){

@Override

publicvoidafterCommit(){

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(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：

publicclassCachingExecutorimplementsExecutor{

//持有組件對(duì)象

privateExecutordelegate;

privateTransactionalCacheMan