【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。

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