设计模式系列之装饰者模式

栏目: 后端 · 发布时间: 5年前

内容简介:本篇文章分为四个部分:第一部分会举一个例子引出装饰者模式,让读者对装饰者模式有个感官上的认识;第二部分会给出装饰者模式的定义(当然我们主要不是来背定义,就当做积累专业名词来记吧,我个人是很不喜欢下定义的);第三部分,我会拿jdk中两个使用装饰者模式的例子进行分析,让读者在学习模式的同时熟悉一下jdk源码。第四部分,我会结合装饰者模式理清楚java I/O各种流之间的关系(说实话,工作中用得最多,但是记了又忘,因为I/O类实在太多)后面学习到其他框架的时候再补充。假如有这样的需求:要求实现只能够读的List,

前言

本篇文章分为四个部分:第一部分会举一个例子引出装饰者模式,让读者对装饰者模式有个感官上的认识;第二部分会给出装饰者模式的定义(当然我们主要不是来背定义,就当做积累专业名词来记吧,我个人是很不喜欢下定义的);第三部分,我会拿jdk中两个使用装饰者模式的例子进行分析,让读者在学习模式的同时熟悉一下jdk源码。第四部分,我会结合装饰者模式理清楚java I/O各种流之间的关系(说实话,工作中用得最多,但是记了又忘,因为I/O类实在太多)后面学习到其他框架的时候再补充。

第一部分

假如有这样的需求:要求实现只能够读的List,要是你来完成这个任务你会如何做?

看下面代码实现:

package decorate;
import java.util.*;

public class ReadOnlyList<E> implements List<E>{

    private List<E> target;

    public ReadOnlyList(List<E> target) {
        super();
        this.target = target;
    }

    @Override
    public int size() {
        return target.size();
    }

    @Override
    public boolean isEmpty() {
        return target.isEmpty();
    }

    @Override
    public boolean contains(Object o) {
        return target.contains(o);
    }

    @Override
    public Iterator<E> iterator() {
        return target.iterator();
    }

    @Override
    public Object[] toArray() {
        return target.toArray();
    }

    @Override
    public <T> T[] toArray(T[] a) {
        return target.toArray(a);
    }

    @Override
    public boolean add(E e) {
        throw new RuntimeException("only read");
    }

    @Override
    public boolean remove(Object o) {
        throw new RuntimeException("only read");
    }

    @Override
    public boolean containsAll(Collection<?> c) {
        return target.containsAll(c);
    }

    @Override
    public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
        throw new RuntimeException("only read");
    }

    @Override
    public boolean removeAll(Collection<?> c) {
        throw new RuntimeException("only read");
    }

    @Override
    public boolean retainAll(Collection<?> c) {
        throw new RuntimeException("only read");
    }

    @Override
    public void clear() {
        throw new RuntimeException("only read");
    }

    @Override
    public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
        throw new RuntimeException("only read");
    }

    @Override
    public E get(int index) {
        return target.get(index);
    }

    @Override
    public E set(int index, E element) {
        throw new RuntimeException("only read");
    }

    @Override
    public void add(int index, E element) {
        throw new RuntimeException("only read");
    }

    @Override
    public E remove(int index) {
        throw new RuntimeException("only read");
    }

    @Override
    public int indexOf(Object o) {
        return target.indexOf(o);
    }

    @Override
    public int lastIndexOf(Object o) {
        return target.lastIndexOf(o);
    }

    @Override
    public ListIterator<E> listIterator() {
        return target.listIterator();
    }

    @Override
    public ListIterator<E> listIterator(int index) {
        return target.listIterator(index);
    }

    @Override
    public List<E> subList(int fromIndex, int toIndex) {
        return target.subList(fromIndex, toIndex);
    }

}

这里的set,add,remove和addAll等操作都被限制了,只能够读。

测试类

package decorate;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class ReadOnlyListMain {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("设计模式");
        list.add("装饰者模式");
        list.add("工厂模式");
        ReadOnlyList onlyList = new ReadOnlyList<>(list);
//        onlyList.add("只能读啦"); // 会报错只读异常
        System.out.println(onlyList.size()); // 可以正确运行
    }
}

第二部分 定义

Component(抽象组件): 是具体组件和抽象装饰类的共同父类,声明了在具体组件中实现的方法。比如第一部分的List

ConcreteComponent(具体组件): 抽象组件的子类,实现抽象组件的方法,装饰器可以给他加新的功能。比如ReadOnlyList

Decorator(抽象装饰者): 抽象组件的子类,用来装饰具体组件或者装饰其他装饰组件

ConcreteDecorator(具体装饰者):抽象装饰类的子类

具体的可以看下面的结构图:

设计模式系列之装饰者模式

第三部分 jdk 例子分析

第一部分我们引出装饰者模式,ReadOnlyList 只读List将List给包装起来,提供了只读的功能,jdk Collection中也有个类似的实现:

public static <T> List<T> unmodifiableList(List<? extends T> list)

让我来看看它的源码:

public static <T> List<T> unmodifiableList(List<? extends T> list) {
        return (list instanceof RandomAccess ?
                new UnmodifiableRandomAccessList<>(list) :
                new UnmodifiableList<>(list));
    }

我们进入 UnmodifiableList

/**
     * @serial include
     */
    static class UnmodifiableList<E> extends UnmodifiableCollection<E>
                                  implements List<E> {
        private static final long serialVersionUID = -283967356065247728L;

        final List<? extends E> list;

        UnmodifiableList(List<? extends E> list) {
            super(list);
            this.list = list;
        }

        public boolean equals(Object o) {return o == this || list.equals(o);}
        public int hashCode()           {return list.hashCode();}

        public E get(int index) {return list.get(index);}
        public E set(int index, E element) {
            throw new UnsupportedOperationException();
        }
        public void add(int index, E element) {
            throw new UnsupportedOperationException();
        }
        public E remove(int index) {
            throw new UnsupportedOperationException();
        }
        public int indexOf(Object o)            {return list.indexOf(o);}
        public int lastIndexOf(Object o)        {return list.lastIndexOf(o);}
        public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
            throw new UnsupportedOperationException();
        }

        @Override
        public void replaceAll(UnaryOperator<E> operator) {
            throw new UnsupportedOperationException();
        }
        @Override
        public void sort(Comparator<? super E> c) {
            throw new UnsupportedOperationException();
        }

        public ListIterator<E> listIterator()   {return listIterator(0);}

        public ListIterator<E> listIterator(final int index) {
            return new ListIterator<E>() {
                private final ListIterator<? extends E> i
                    = list.listIterator(index);

                public boolean hasNext()     {return i.hasNext();}
                public E next()              {return i.next();}
                public boolean hasPrevious() {return i.hasPrevious();}
                public E previous()          {return i.previous();}
                public int nextIndex()       {return i.nextIndex();}
                public int previousIndex()   {return i.previousIndex();}

                public void remove() {
                    throw new UnsupportedOperationException();
                }
                public void set(E e) {
                    throw new UnsupportedOperationException();
                }
                public void add(E e) {
                    throw new UnsupportedOperationException();
                }

                @Override
                public void forEachRemaining(Consumer<? super E> action) {
                    i.forEachRemaining(action);
                }
            };
        }

        public List<E> subList(int fromIndex, int toIndex) {
            return new UnmodifiableList<>(list.subList(fromIndex, toIndex));
        }

        
        private Object readResolve() {
            return (list instanceof RandomAccess
                    ? new UnmodifiableRandomAccessList<>(list)
                    : this);
        }
    }

你们发现了啥,没错,就是它:addAll、replaceAll和sort等都抛出 UnsupportedOperationException异常,说明只支持读。

还没结束,再举个例子,Collections中还有将线程不安全的集合转换成线程安全的集合synchronizedList,也就是使用装饰者模式,本质上就是在方法加上synchronized 同步锁

让我们看源码:

public static <T> List<T> synchronizedList(List<T> list) {
        return (list instanceof RandomAccess ?
                new SynchronizedRandomAccessList<>(list) :
                new SynchronizedList<>(list));
    }

老规矩,进入SynchronizedList

/**
     * @serial include
     */
    static class SynchronizedList<E>
        extends SynchronizedCollection<E>
        implements List<E> {
        private static final long serialVersionUID = -7754090372962971524L;

        final List<E> list;

        SynchronizedList(List<E> list) {
            super(list);
            this.list = list;
        }
        SynchronizedList(List<E> list, Object mutex) {
            super(list, mutex);
            this.list = list;
        }

        public boolean equals(Object o) {
            if (this == o)
                return true;
            synchronized (mutex) {return list.equals(o);}
        }
        public int hashCode() {
            synchronized (mutex) {return list.hashCode();}
        }

        public E get(int index) {
            synchronized (mutex) {return list.get(index);}
        }
        public E set(int index, E element) {
            synchronized (mutex) {return list.set(index, element);}
        }
        public void add(int index, E element) {
            synchronized (mutex) {list.add(index, element);}
        }
        public E remove(int index) {
            synchronized (mutex) {return list.remove(index);}
        }

        public int indexOf(Object o) {
            synchronized (mutex) {return list.indexOf(o);}
        }
        public int lastIndexOf(Object o) {
            synchronized (mutex) {return list.lastIndexOf(o);}
        }

        public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
            synchronized (mutex) {return list.addAll(index, c);}
        }

        public ListIterator<E> listIterator() {
            return list.listIterator(); // Must be manually synched by user
        }

        public ListIterator<E> listIterator(int index) {
            return list.listIterator(index); // Must be manually synched by user
        }

        public List<E> subList(int fromIndex, int toIndex) {
            synchronized (mutex) {
                return new SynchronizedList<>(list.subList(fromIndex, toIndex),
                                            mutex);
            }
        }

        @Override
        public void replaceAll(UnaryOperator<E> operator) {
            synchronized (mutex) {list.replaceAll(operator);}
        }
        @Override
        public void sort(Comparator<? super E> c) {
            synchronized (mutex) {list.sort(c);}
        }
private Object readResolve() {
            return (list instanceof RandomAccess
                    ? new SynchronizedRandomAccessList<>(list)
                    : this);
        }

嘿嘿,我们现在已经学会从 设计模式 的角度看jdk源码啦,开心。

第四部分 Java I/O流中的装饰者模式

我们来看看Java I/O中的流图

设计模式系列之装饰者模式

设计模式系列之装饰者模式

我们以输入流来分析,首先InputStream 相当于我们的抽象组件,FileInputStream、StringBufferInputStream、ByteArrayInputStream都是可以被装饰者包装起来的组件,FilterInputStream相当于抽象装饰者,PushbackInputStream、BufferedInputStream、DataInputStream和LineNumberInputStream都是具体的装

饰者

他们可以这样用: 一层装饰一层

InputStream ip = new DataInputStream(new BufferedInputStream(new FileInputStream(new File("/file_path"))));

如下图所示:

设计模式系列之装饰者模式

有了这样的思路,我们以后想编写自己的I/O,给流增加新的特性,我们就可以继承FilterInputStream,

package decorate;

import java.io.FilterInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;

/**
 * 将输入的流内所有的大写字符转成小写字符
 */
public class LowerCaseInputStream extends FilterInputStream{

    public LowerCaseInputStream(InputStream in) {
        super(in);
    }

    @Override
    public int read() throws IOException {
        int c = super.read();
        if (c == -1) {
            return c;
        } else {
            return Character.toLowerCase((char)c);
        }
    }

    @Override
    public int read(byte[] b, int off, int len) throws IOException {
        int result = super.read(b, off, len);
        for (int i = off; i < off + result; i++) {
            b[i] = (byte) Character.toLowerCase((char)b[i]);
        }
        return result;
    }
}

测试类:把文件路径替换成你自己的路径

package decorate;

import java.io.*;

/**
 * 测试类
 */
public class MyInputStreamTest {

    public static void main(String[] args) {
        int c;
        try {
            InputStream in = new LowerCaseInputStream(new BufferedInputStream(new FileInputStream("file_path")));
            while((c = in.read()) >= 0) {
                System.out.println((char)c);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }
}

以上所述就是小编给大家介绍的《设计模式系列之装饰者模式》,希望对大家有所帮助,如果大家有任何疑问请给我留言,小编会及时回复大家的。在此也非常感谢大家对 码农网 的支持!

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