# 擴展系統功能——裝飾模式（四） 12.4 透明裝飾模式與半透明裝飾模式 裝飾模式雖好，但存在一個問題。如果客戶端希望單獨調用具體裝飾類新增的方法，而不想通過抽象構件中聲明的方法來調用新增方法時將遇到一些麻煩，我們通過一個實例來對這種情況加以說明： 在Sunny軟件公司開發的Sunny OA系統中，采購單(PurchaseRequest)和請假條(LeaveRequest)等文件(Document)對象都具有顯示功能，現在要為其增加審批、刪除等功能，使用裝飾模式進行設計。 我們使用裝飾模式可以得到如圖12-5所示結構圖：  圖12-5文件對象功能增加實例結構圖 在圖12-5中，Document充當抽象構件類，PurchaseRequest和LeaveRequest充當具體構件類，Decorator充當抽象裝飾類，Approver和Deleter充當具體裝飾類。其中Decorator類和Approver類的示例代碼如下所示： ``` //抽象裝飾類 class Decorator implements Document { private Document document; public Decorator(Document document) { this. document = document; } public void display() { document.display(); } } //具體裝飾類 class Approver extends Decorator { public Approver(Document document) { super(document); System.out.println("增加審批功能！"); } public void approve() { System.out.println("審批文件！"); } } ``` 大家注意，Approver類繼承了抽象裝飾類Decorator的display()方法，同時新增了業務方法approve()，但這兩個方法是獨立的，沒有任何調用關系。如果客戶端需要分別調用這兩個方法，代碼片段如下所示： ``` Document doc; //使用抽象構件類型定義 doc = new PurchaseRequest(); Approver newDoc; //使用具體裝飾類型定義 newDoc = new Approver(doc); newDoc.display();//調用原有業務方法 newDoc.approve();//調用新增業務方法 ``` 如果newDoc也使用Document類型來定義，將導致客戶端無法調用新增業務方法approve()，因為在抽象構件類Document中沒有對approve()方法的聲明。也就是說，在客戶端無法統一對待裝飾之前的具體構件對象和裝飾之后的構件對象。 在實際使用過程中，由于新增行為可能需要單獨調用，因此這種形式的裝飾模式也經常出現，這種裝飾模式被稱為半透明(Semi-transparent)裝飾模式，而標準的裝飾模式是透明(Transparent)裝飾模式。下面我們對這兩種裝飾模式進行較為詳細的介紹： (1)透明裝飾模式 在透明裝飾模式中，要求客戶端完全針對抽象編程，裝飾模式的透明性要求客戶端程序不應該將對象聲明為具體構件類型或具體裝飾類型，而應該全部聲明為抽象構件類型。對于客戶端而言，具體構件對象和具體裝飾對象沒有任何區別。也就是應該使用如下代碼： ``` Component c, c1; //使用抽象構件類型定義對象 c = new ConcreteComponent()； c1 = new ConcreteDecorator (c)； 而不應該使用如下代碼： ConcreteComponent c; //使用具體構件類型定義對象 c = new ConcreteComponent()； 或 ConcreteDecorator c1; //使用具體裝飾類型定義對象 c1 = new ConcreteDecorator(c)； ``` 在12.3節圖形界面構件庫的設計方案中使用的就是透明裝飾模式，在客戶端中存在如下代碼片段： ``` …… Component component,componentSB,componentBB; //全部使用抽象構件定義 component = new Window(); componentSB = new ScrollBarDecorator(component); componentBB = new BlackBorderDecorator(componentSB); componentBB.display(); …… ``` 使用抽象構件類型Component定義全部具體構件對象和具體裝飾對象，客戶端可以一致地使用這些對象，因此符合透明裝飾模式的要求。 透明裝飾模式可以讓客戶端透明地使用裝飾之前的對象和裝飾之后的對象，無須關心它們的區別，此外，還可以對一個已裝飾過的對象進行多次裝飾，得到更為復雜、功能更為強大的對象。在實現透明裝飾模式時，要求具體裝飾類的operation()方法覆蓋抽象裝飾類的operation()方法，除了調用原有對象的operation()外還需要調用新增的addedBehavior()方法來增加新行為， (2)半透明裝飾模式 透明裝飾模式的設計難度較大，而且有時我們需要單獨調用新增的業務方法。為了能夠調用到新增方法，我們不得不用具體裝飾類型來定義裝飾之后的對象，而具體構件類型還是可以使用抽象構件類型來定義，這種裝飾模式即為半透明裝飾模式，也就是說，對于客戶端而言，具體構件類型無須關心，是透明的；但是具體裝飾類型必須指定，這是不透明的。如本節前面所提到的文件對象功能增加實例，為了能夠調用到在Approver中新增方法approve()，客戶端代碼片段如下所示： ``` …… Document doc; //使用抽象構件類型定義 doc = new PurchaseRequest(); Approver newDoc; //使用具體裝飾類型定義 newDoc = new Approver(doc); …… ``` 半透明裝飾模式可以給系統帶來更多的靈活性，設計相對簡單，使用起來也非常方便；但是其最大的缺點在于不能實現對同一個對象的多次裝飾，而且客戶端需要有區別地對待裝飾之前的對象和裝飾之后的對象。在實現半透明的裝飾模式時，我們只需在具體裝飾類中增加一個獨立的addedBehavior()方法來封裝相應的業務處理，由于客戶端使用具體裝飾類型來定義裝飾后的對象，因此可以單獨調用addedBehavior()方法來擴展系統功能。 思考 為什么半透明裝飾模式不能實現對同一個對象的多次裝飾？ 12.5 裝飾模式注意事項 在使用裝飾模式時，通常我們需要注意以下幾個問題： (1) 盡量保持裝飾類的接口與被裝飾類的接口相同，這樣，對于客戶端而言，無論是裝飾之前的對象還是裝飾之后的對象都可以一致對待。這也就是說，在可能的情況下，我們應該盡量使用透明裝飾模式。 (2) 盡量保持具體構件類ConcreteComponent是一個“輕”類，也就是說不要把太多的行為放在具體構件類中，我們可以通過裝飾類對其進行擴展。 (3) 如果只有一個具體構件類，那么抽象裝飾類可以作為該具體構件類的直接子類。如圖12-6所示：  圖12-6 沒有抽象構件類的裝飾模式 12.6 裝飾模式總結 裝飾模式降低了系統的耦合度，可以動態增加或刪除對象的職責，并使得需要裝飾的具體構件類和具體裝飾類可以獨立變化，以便增加新的具體構件類和具體裝飾類。在軟件開發中，裝飾模式應用較為廣泛，例如在JavaIO中的輸入流和輸出流的設計、javax.swing包中一些圖形界面構件功能的增強等地方都運用了裝飾模式。 1.主要優點 裝飾模式的主要優點如下： (1) 對于擴展一個對象的功能，裝飾模式比繼承更加靈活性，不會導致類的個數急劇增加。 (2) 可以通過一種動態的方式來擴展一個對象的功能，通過配置文件可以在運行時選擇不同的具體裝飾類，從而實現不同的行為。 (3) 可以對一個對象進行多次裝飾，通過使用不同的具體裝飾類以及這些裝飾類的排列組合，可以創造出很多不同行為的組合，得到功能更為強大的對象。 (4) 具體構件類與具體裝飾類可以獨立變化，用戶可以根據需要增加新的具體構件類和具體裝飾類，原有類庫代碼無須改變，符合“開閉原則”。 2.主要缺點 裝飾模式的主要缺點如下： (1) 使用裝飾模式進行系統設計時將產生很多小對象，這些對象的區別在于它們之間相互連接的方式有所不同，而不是它們的類或者屬性值有所不同，大量小對象的產生勢必會占用更多的系統資源，在一定程序上影響程序的性能。 (2) 裝飾模式提供了一種比繼承更加靈活機動的解決方案，但同時也意味著比繼承更加易于出錯，排錯也很困難，對于多次裝飾的對象，調試時尋找錯誤可能需要逐級排查，較為繁瑣。 3.適用場景 在以下情況下可以考慮使用裝飾模式： (1) 在不影響其他對象的情況下，以動態、透明的方式給單個對象添加職責。 (2) 當不能采用繼承的方式對系統進行擴展或者采用繼承不利于系統擴展和維護時可以使用裝飾模式。不能采用繼承的情況主要有兩類：第一類是系統中存在大量獨立的擴展，為支持每一種擴展或者擴展之間的組合將產生大量的子類，使得子類數目呈爆炸性增長；第二類是因為類已定義為不能被繼承（如Java語言中的final類）。 練習 > Sunny軟件公司欲開發了一個數據加密模塊，可以對字符串進行加密。最簡單的加密算法通過對字母進行移位來實現，同時還提供了稍復雜的逆向輸出加密，還提供了更為高級的求模加密。用戶先使用最簡單的加密算法對字符串進行加密，如果覺得還不夠可以對加密之后的結果使用其他加密算法進行二次加密，當然也可以進行第三次加密。試使用裝飾模式設計該多重加密系統。