【设计模式系列】装饰器模式

目录

一、什么是装饰器模式

二、装饰器模式中的角色

三、装饰器模式的典型应用场景

四、装饰器模式在BufferedReader中的应用

一、什么是装饰器模式

装饰器模式是一种结构型设计模式，用于在不修改对象自身的基础上，通过创建一个或多个装饰类来给对象动态地添加功能。这种模式提供了一种灵活的替代继承的方法，可以在运行时根据需要添加或去除对象的功能。

二、装饰器模式中的角色

• Component（抽象构件）：

  • 定义了对象的接口，可以给这些对象动态地添加功能。
  • 它是所有具体构件和装饰类的父类，声明了在装饰前对象的行为。

• ConcreteComponent（具体构件）：

  • 实现了 Component 接口，定义了将要接收附加责任的对象。

• Decorator（抽象装饰类）：

  • 它也有一个引用成员，该成员是指向着 Component 类型的。
  • 在装饰类中，可以定义一个方法用来调用在 ConcreteComponent 中实现的方法，同时也可以在修改或扩展 ConcreteComponent 的行为时添加新的功能。

• ConcreteDecorator（具体装饰类）：

  • 负责给构件对象添加新的功能。
  • 每一个具体装饰类都实现一个装饰器类，它们不是继承具体构件类，而是封装具体构件类的对象。

三、装饰器模式的典型应用场景

1. 扩展系统功能： 在系统开发过程中，随着新需求的出现，可能需要为现有类添加新的功能。装饰器模式可以在不修改原有类代码的情况下，通过动态组合的方式增加功能。

2. 动态添加行为： 在运行时根据不同的条件为对象动态添加行为，例如，根据用户的角色或权限动态地为用户界面添加或移除功能。

3. 缓存机制： 在访问资源密集型对象（如数据库连接、文件系统等）时，可以使用装饰器模式实现缓存功能，以提高性能。

4. 日志记录和性能监测： 在方法执行前后添加日志记录或性能监测代码，而不需要修改方法本身的实现，装饰器模式可以很方便地实现这一点。

四、装饰器模式在BufferedReader中的应用

BufferedReader 是 Java I/O 库中的一个类，它使用装饰器模式来提供缓冲的字符输入流功能。下面是 BufferedReader 如何应用装饰器模式的详细解释：

1. 抽象构件（Component）：

   • Reader 接口是抽象构件，它定义了读取字符的方法，如 read() 和 readLine()。

2. 具体构件（ConcreteComponent）：

   • 类似于 FileReader 或 InputStreamReader 的类是具体构件，它们实现了 Reader 接口，提供了从文件或输入流中读取字符的基本功能。

3. 抽象装饰类（Decorator）：

   • BufferedReader 类本身可以看作是一个抽象装饰类，它实现了 Reader 接口，并持有一个 Reader 类型的成员变量，这个变量可以是任何实现了 Reader 接口的对象。

4. 具体装饰类（ConcreteDecorator）：

   • 在 BufferedReader 的使用中，通常不需要创建额外的具体装饰类，因为 BufferedReader 已经提供了所需的缓冲功能。但如果需要更特定的功能，可以通过扩展 BufferedReader 来创建新的具体装饰类。

BufferedReader 的工作方式如下：

• 它接受一个 Reader 对象作为参数，并将其封装在内部。
• 它提供了一系列方法来读取字符，如 read(), readLine(), read(char[] cbuf) 等，这些方法利用内部的 Reader 对象来实际读取数据。
• 它在读取操作中实现了缓冲机制，比如在 read(char[] cbuf) 方法中，它会尝试从内部缓冲区读取字符，如果缓冲区不足，才会从底层的 Reader 对象中读取更多数据，并填充缓冲区。

使用 BufferedReader 的好处包括：

• 提高效率：通过减少实际的 I/O 操作次数来提高读取性能。
• 灵活性：可以与任何实现了 Reader 接口的类一起使用，为它们提供缓冲功能。

BufferedReader的装饰器模式使用示例：

Reader reader = new FileReader("example.txt");
BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(reader);

String line;
while ((line = bufferedReader.readLine()) != null) {
    System.out.println(line);
}

bufferedReader.close();

在这个例子中，FileReader 是具体构件，提供了从文件读取数据的基本功能。BufferedReader 是装饰器，为 FileReader 添加了缓冲功能，提高了读取效率。通过装饰器模式，我们可以在不修改 FileReader 的情况下，动态地为其添加新功能。