聊一聊装饰者模式

时间：2022-11-25 10:05:28

是你，还是你，一切都有你！—— 装饰者模式

装饰者模式（Decorator Pattern）允许向一个现有的对象扩展新的功能，同时不改变其结构。主要解决直接继承下因功能的不断横向扩展导致子类膨胀的问题，无需考虑子类的维护。

装饰者模式有4种角色：

  1. 抽象构件角色（Component）：具体构件类和抽象装饰者类的共同父类。
  2. 具体构件角色（ConcreteComponent）：抽象构件的子类，装饰者类可以给它增加额外的职责。
  3. 装饰角色（Decorator）：抽象构件的子类，具体装饰类的父类，用于给具体构件增加职责，但在子类中实现。
  4. 具体装饰角色（ConcreteDecorator）：具体装饰类，定义了一些新的行为，向构件类添加新的特性。
    聊一聊装饰者模式

二、入门案例

2.1、类图

聊一聊装饰者模式

2.2、基础类介绍

// 抽象构件角色
public interface Component {

    void doSomeThing();
}

// 具体构件角色
public class ConcreteComponent implements Component {

    @Override
    public void doSomeThing() {
        System.out.println("处理业务逻辑");
    }
}

// 装饰者类
public abstract class Decorator implements Component {

    private Component component;

    public Decorator(Component component) {
        this.component = component;
    }

    @Override
    public void doSomeThing() {
        // 调用处理业务逻辑
        component.doSomeThing();
    }
}

// 具体装饰类
public class ConcreteDecorator extends Decorator {

    public ConcreteDecorator(Component component) {
        super(component);
    }

    @Override
    public void doSomeThing() {
        System.out.println("业务逻辑功能扩展");
        super.doSomeThing();
    }
}

当然，如果需要扩展更多功能的话，可以再定义其他的ConcreteDecorator类，实现其他的扩展功能。
如果只有一个ConcreteDecorator类，那么就没有必要建立一个单独的Decorator类，而可以把Decorator和ConcreteDecorator的责任合并成一个类。

三、应用场景

如风之前在一家保险公司干过一段时间。其中保险业务员也会在自家产品注册账号，进行推销。不过在这之前，他们需要经过培训，导入一张展业资格证书。然后再去推销保险产品供用户下单，自己则通过推销产生的业绩，参与分润，拿对应的佣金。

对于上面导证书这个场景，实际上是会根据不同的保险产品，导入不同的证书的。并且证书的类型也不同，对应的解析、校验、执行的业务场景都是不同的。如何去实现呢？当然if-else确实也是一种不错的选择。下面放一段伪代码

/**
 * @author 往事如风
 * @version 1.0
 * @date 2022/11/17 11:32
 * @description
 */
@RestController
@RequestMapping("/certificate")
public class CertificateController {

    @Resource
    private CommonCertificateService certificateService;

    @PostMapping("/import")
    public Result<Integer> importFile(@RequestParam MultipartFile file, @RequestParam String productCode) {
        return Result.success(certificateService.importCertificate(file, productCode));
    }
}

/**
 * @author 往事如风
 * @version 1.0
 * @date 2022/11/17 13:25
 * @description
 */
@Service
public class CommonCertificateService {

    public Integer importCertificate(MultipartFile file, String productCode) {
        // 1、参数非空校验
        // 2、通过file后缀判断file类型，支持excel和pdf
        // 3、解析file文件，获取数据，统一封装到定义的CertificatePojo类中
        // 4、根据产品类型判断导入之前的业务逻辑
        if (productCode.equals(DecorateConstants.PRODUCT_A)) {
            // 重新计算业绩逻辑
            // 重新算业绩类型逻辑
            // 一坨坨代码去实现....
        }
        else if (productCode.equals(DecorateConstants.PRODUCT_B)) {
            // 导入证书的代理人自己以及上级身份晋升逻辑
            // 业绩计算逻辑
            // 一坨坨代码去实现...
        } else if (productCode.equals(DecorateConstants.PRODUCT_C)) {
            // c产品下的业务逻辑
            // 一坨坨代码去实现...
        } else {
            // 默认的处理逻辑
            // 一坨坨代码去实现...
        }
        // 5、证书数据保存
        // 6、代理人信息保存
        // 7、相关流水数据保存
        // 返回代理人id
        Integer agentId = Integer.MAX_VALUE;
        return agentId;
    }
}

从上面的伪代码看到，所有的业务逻辑是在一起处理的，通过productCode去处理对应产品的相关逻辑。这么一看，好像也没毛病，但是还是被技术大佬给否决了。好吧，如风决定重写。运用装饰者模式，重新处理下了下这段代码。
1、一切再从注解出发，自定义Decorate注解，这里定义2个属性，scene和type

  • scene：标记具体的业务场景
  • type：表示在该种业务场景下，定义一种具体的装饰器类
/**
 * @author 往事如风
 * @version 1.0
 * @date 2022/11/8 17:44
 * @description
 */
@Target({ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@Service
public @interface Decorate {
     /**
      * 具体的业务场景
      * @return
      */
     String scene();
     /**
      * 类型:不同业务场景下，不同的装饰器类型
      * @return
      */
     String type();
}

2、抽象构件接口，BaseHandler，这个是必须滴

/**
 * @author 往事如风
 * @version 1.0
 * @date 2022/11/8 17:07
 * @description 抽象处理接口
 */
public interface BaseHandler<T, R> {
    /**
     * 统一的处理方法
     * @param t
     * @return
     */
    R handle(T t);
}

3、抽象装饰器类，AbstractHandler，持有一个被装饰类的引用，这个引用具体在运行时被指定

/**
 * @author 往事如风
 * @version 1.0
 * @date 2022-11-13 22:10:05
 * @desc 抽象父类
 */
public abstract class AbstractHandler<T, R> implements BaseHandler<T, R> {
    protected BaseHandler service;

    public void setService(BaseHandler service) {
        this.service = service;
    }
}

4、具体的装饰器类AProductServiceDecorate，主要负责处理“导师证书”这个业务场景下，A产品相关的导入逻辑，并且标记了自定义注解Decorate，表示该类是装饰器类。主要负责对A产品证书导入之前逻辑的增强，我们这里称之为“装饰”。

/**
 * @author 往事如风
 * @version 1.0
 * @date 2022-11-13 23:11:16
 * @desc
 */
@Decorate(scene = SceneConstants.CERTIFICATE_IMPORT, type = DecorateConstants.PRODUCT_A)
public class AProductServiceDecorate extends AbstractHandler<MultipartFile, Integer> {

    /**
     * 重写父类处理数据方法
     * @param file
     * @return
     */
    @Override
    public Integer handle(MultipartFile file) {
        // 解析
        CertificatePojo data = parseData(file);
        // 校验
        check(data);
        // 业绩计算
        calAchievement(data.getMobile());
        return (Integer) service.handle(data);
    }

    public CertificatePojo parseData(MultipartFile file) {
        // file,证书解析
        System.out.println("A产品的证书解析......");
        CertificatePojo certificatePojo = new CertificatePojo();
        certificatePojo.setMobile("12323");
        certificatePojo.setName("张三");
        certificatePojo.setMemberNo("req_343242ds");
        certificatePojo.setEffectDate("2022-10-31:20:20:10");
        return certificatePojo;
    }

    /**
     * 证书数据校验
     * @param data
     */
    public void check(CertificatePojo data) {
        // 数据规范和重复性校验
        // .....
        System.out.println("A证书数据校验......");
    }

    /**
     * 计算业绩信息
     */
    private void calAchievement(String mobile) {
        System.out.println("查询用户信息, 手机号：" + mobile);
        System.out.println("重新计算业绩...");
    }
}

当然，还是其他装饰类，BProductServiceDecorate，CProductServiceDecorate等等，负责装饰其他产品，这里就不举例了。
5、当然还有管理装饰器类的装饰器类管理器DecorateManager，内部维护一个map，负责存放具体的装饰器类

/**
 * @author 往事如风
 * @version 1.0
 * @date 2022/11/15 17:18
 * @description 装饰管理器
 */
public class DecorateManager {

    /**
     * 用于存放装饰器类
     */
    private Map<String, AbstractHandler> decorateHandleMap = new HashMap<>();

    /**
     * 将具体装饰器类放在map中
     *
     * @param handlerList
     */
    public void setDecorateHandler(List<AbstractHandler> handlerList) {
        for (AbstractHandler h : handlerList) {
            Decorate annotation = AnnotationUtils.findAnnotation(h.getClass(), Decorate.class);
            decorateHandleMap.put(createKey(annotation.scene(), annotation.type()), h);
        }
    }

    /**
     * 返回具体的装饰器类
     *
     * @param type
     * @return
     */
    public AbstractHandler selectHandler(String scene, String type) {
        String key = createKey(scene, type);
        return decorateHandleMap.get(key);
    }

    /**
     * 拼接map的key
     * @param scene
     * @param type
     * @return
     */
    private String createKey(String scene, String type) {
        return StrUtil.builder().append(scene).append(":").append(type).toString();
    }
}

6、用了springboot，当然需要将这个管理器交给spring的bean容器去管理，需要创建一个配置类DecorateAutoConfiguration

/**
 * @author 往事如风
 * @version 1.0
 * @date 2022-11-12 19:22:41
 * @desc
 */
@Configuration
public class DecorateAutoConfiguration {

    @Bean
    public DecorateManager handleDecorate(List<AbstractHandler> handlers) {
        DecorateManager manager = new DecorateManager();
        manager.setDecorateHandler(handlers);
        return manager;
    }
}

7、被装饰的service类，CertificateService，只需要关注自己的核心逻辑就可以

/**
 * @author 往事如风
 * @version 1.0
 * @date 2022/11/8 17:10
 * @description 执行证书导入的service
 */
@Service
public class CertificateService implements BaseHandler<CertificatePojo, Integer> {

    /**
     * 处理导入证书的核心逻辑service
     * @param certificate
     * @return
     */
    @Override
    public Integer handle(CertificatePojo certificate) {
        System.out.println("核心业务,证书数据:" + JSONUtil.toJsonStr(certificate));
        // 1、证书数据保存
        // 2、代理人信息保存
        // 3、相关流水数据保存
        // 其他的一些列核心操作
        Integer agentId = Integer.MAX_VALUE;
        // 返回代理人id
        return agentId;
    }
}

8、在原来的controller中，注入管理器类DecorateManager去调用，以及service，也就是被装饰的类。首先拿到装饰器，然后再通过setService方法，传入被装饰的service。也就是具体装饰什么类，需要在运行时才确定。

/**
 * @author 往事如风
 * @version 1.0
 * @date 2022-11-13 23:30:37
 * @desc
 */
@RestController
public class WebController {

    @Resource
    private DecorateManager decorateManager;

    @Resource
    private CertificateService certificateService;

    @PostMapping("/import")
    public Result importFile(@RequestParam MultipartFile file, @RequestParam String productCode) {
        AbstractHandler handler = decorateManager.selectHandler(SceneConstants.CERTIFICATE_IMPORT, productCode);
        if (Objects.isNull(handler)) {
            return Result.fail();
        }
        handler.setService(certificateService);
        return Result.success(handler.handle(file));
    }
}

下面模拟下代理人导入证书的流程，当选择A产品，productCode传A过来，后端的处理流程。

  • 对于A产品下，证书的解析，A产品传的是excel
  • 然后数据校验，这个产品下，特有的数据校验
  • 最后是核心的业绩重算，只有A产品才会有这个逻辑

聊一聊装饰者模式

当选择B产品，productCode传A过来，后端的处理流程。

  • 对于B产品下，证书的解析，A产品传的是pdf
  • 然后数据校验，跟A产品也不同，多了xxx步骤
  • 核心是代理人的晋升处理，这部分是B产品独有的

聊一聊装饰者模式

最后说一句，既然都用springboot了，这块可以写一个starter，做一个公用的装饰器模式。如果哪个服务需要用到，依赖这个装饰器的starter，然后标记Decorate注解，定义对应的scene和type属性，就可以直接使用了。

四、源码中运用

4.1、JDK源码中的运用

来看下IO流中，InputStream、FilterInputStream、FileInputStream、BufferedInputStream的一段代码

public abstract class InputStream implements Closeable {

    public abstract int read() throws IOException;


    public int read(byte b[], int off, int len) throws IOException {
        if (b == null) {
            throw new NullPointerException();
        } else if (off < 0 || len < 0 || len > b.length - off) {
            throw new IndexOutOfBoundsException();
        } else if (len == 0) {
            return 0;
        }

        int c = read();
        if (c == -1) {
            return -1;
        }
        b[off] = (byte)c;

        int i = 1;
        try {
            for (; i < len ; i++) {
                c = read();
                if (c == -1) {
                    break;
                }
                b[off + i] = (byte)c;
            }
        } catch (IOException ee) {
        }
        return i;
    }
}
//--------------------------
public class FilterInputStream extends InputStream {
   
    protected FilterInputStream(InputStream in) {
        this.in = in;
    }
    public int read() throws IOException {
        return in.read();
    }
}

//--------------------------
public class BufferedInputStream extends FilterInputStream {
    public BufferedInputStream(InputStream in, int size) {
        super(in);
        if (size <= 0) {
            throw new IllegalArgumentException("Buffer size <= 0");
        }
        buf = new byte[size];
    }

    public BufferedInputStream(InputStream in) {
        this(in, DEFAULT_BUFFER_SIZE);
    }
    
    public int read() throws IOException {
        return in.read();
    }

    public int read(byte b[], int off, int len) throws IOException {
        return in.read(b, off, len);
    }
}

//--------------------------
public class FileInputStream extends InputStream {
    public int read(byte b[]) throws IOException {
        return readBytes(b, 0, b.length);
    }
}

再来看下这几个类的类图
聊一聊装饰者模式

这些类的代码有删改，可以看到BufferedInputStream中定义了很多属性，这些数据都是为了可缓冲读取来作准备的，看到其有构造方法会传入一个InputStream的实例。实际编码如下

//被装饰的对象，文件输入流
InputStream in=new FileInputStream("/data/log/app.log");
//装饰对象，可缓冲
InputStream bufferedIn=new BufferedInputStream(in);
bufferedIn.read();

这里觉得很眼熟吧，其实已经运用了装饰模式了。

4.2、mybatis源码中的运用

在mybatis中，有个接口Executor，顾名思义这个接口是个执行器，它底下有许多实现类，如CachingExecutor、SimpleExecutor、BaseExecutor等等。类图如下：
聊一聊装饰者模式

主要看下CachingExecutor类，看着很眼熟，很标准的装饰器。其中该类中的update是装饰方法，在调用真正update方法之前，会执行刷新本地缓存的方法，对原来的update做增强和扩展。

public class CachingExecutor implements Executor {

  private final Executor delegate;
  private final TransactionalCacheManager tcm = new TransactionalCacheManager();

  public CachingExecutor(Executor delegate) {
    this.delegate = delegate;
    delegate.setExecutorWrapper(this);
  }

  @Override
  public int update(MappedStatement ms, Object parameterObject) throws SQLException {
    // 增强内容
    // 修改方法就要清空本地的缓存
    flushCacheIfRequired(ms);
    // 调用原有的方法
    return delegate.update(ms, parameterObject);
  }
}

再来看下BaseExecutor类，这里有一个update方法，这个是原本的被装饰的update方法。然后再看这个原本的update方法，它调用的doUpdate方法是个抽象方法，用protected修饰。咦，这不就是模板方法么，关于模板方法模式，这里就不展开赘述了。

public abstract class BaseExecutor implements Executor {
  protected Executor wrapper;
  
  @Override
  public int update(MappedStatement ms, Object parameter) throws SQLException {
    ErrorContext.instance().resource(ms.getResource()).activity("executing an update").object(ms.getId());
    if (closed) {
      throw new ExecutorException("Executor was closed.");
    }
    clearLocalCache();
    return doUpdate(ms, parameter);
  }
  protected abstract int doUpdate(MappedStatement ms, Object parameter)
      throws SQLException;
}

五、总结

优点

  1. 通过组合而非继承的方式，动态地扩展一个对象的功能，在运行时可以选择不同的装饰器从而实现不同的功能。
  2. 有效的避免了使用继承的方式扩展对象功能而带来的灵活性差、子类无限制扩张的问题。
  3. 具体组件类与具体装饰类可以独立变化，用户可以根据需要新增具体组件类跟装饰类，在使用时在对其进行组合，原有代码无须改变，符合"开闭原则"。

缺点

  1. 这种比继承更加灵活机动的特性，也同时意味着更加多的复杂性。
  2. 装饰模式会导致设计中出现许多小类 (I/O 类中就是这样)，如果过度使用，会使程序变得很复杂。
  3. 装饰模式是针对抽象组件（Component）类型编程。但是，如果你要针对具体组件编程时，就应该重新思考你的应用架构，以及装饰者是否合适。

六、参考源码

编程文档：
https://gitee.com/cicadasmile/butte-java-note

应用仓库：
https://gitee.com/cicadasmile/butte-flyer-parent
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