软件构造：装饰模式

本文是软件构造系列的第五篇文章。其余文章在：
https://ruanx.net/tag/software-construction/

　　来考虑一个做手抓饼的程序：我们需要为每一种手抓饼生成出一个类。手抓饼是从基础手抓饼做起，然后可选地添加培根、火腿、蛋、土豆丝、鸡排……例如“加培根加火腿的手抓饼”、“加鸡排的手抓饼”。朴素手抓饼价格为 CNY 5；每种配料有自己的价格。

　　显然，如果有 $n$ 种配料，那我们得有 $2 ^ n$ 个类与之对应。如果有 10 种配料，那么类的个数会达到 1024 个。这是不可接受的，称为“组合爆炸”。

　　装饰模式(decorator pattern)是为了解决组合爆炸而生的。它将我们需要的类的个数，从 $O(2 ^ n)$ 降低到 $O(n)$；相应地，我们必须精细地设计接口，来保证装饰模式可以工作。这里我们演示“造手抓饼”和“计算手抓饼的价格”两个方法。

　　装饰模式的角色如下：

• 抽象构件（实现为接口或者抽象类）。定义了所有手抓饼的接口。
• 具体构件。基础的手抓饼，它可以被装饰。一个系统可以有多个具体构件，例如朴素手抓饼可能有多个品牌的。
• 抽象装饰类。装饰的起点，用于包装一个手抓饼。它是抽象构件的子类。
• 具体装饰类。负责为手抓饼增加具体的功能。

　　现在我们来看一个例子。手抓饼的抽象构件和具体构件如下：

interface Cake {
    public int getPrice();
}

class BasicCake implements Cake {
    public BasicCake() {
        System.out.println("Make a basic cake");
    }

    public int getPrice() {
        return 5;
    }
}

　　然后实现一个抽象装饰类，委派一个 cake ：

class CakeDecorator implements Cake {
    private Cake cake;

    public CakeDecorator(Cake cake) {
        this.cake = cake;
    }

    public int getPrice() {
        return cake.getPrice();
    }
}

　　从而 CakeDecorator 的子类，可以对任何一个 Cake 进行装饰。来做两种配料：

class addBacon extends CakeDecorator {
    public addBacon(Cake cake) {
        super(cake);
        System.out.println(" + bacon");
    }

    @Override
    public int getPrice() {
        return super.getPrice() + 2;
    }
}

class addPotato extends CakeDecorator {
    public addPotato(Cake cake) {
        super(cake);
        System.out.println(" + potato");
    }

    @Override
    public int getPrice() {
        return super.getPrice() + 1;
    }
}

　　客户端代码如下：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Cake baconCake = new addBacon(new BasicCake());
        System.out.println("CNY " + baconCake.getPrice());

        Cake potatoCake = new addPotato(new BasicCake());
        System.out.println("CNY " + potatoCake.getPrice());

        Cake fullCake = new addBacon(new addPotato(new BasicCake()));
        System.out.println("CNY " + fullCake.getPrice());
    }
}

　　最后输出了我们想要的结果。

Make a basic cake
 + bacon
CNY 7
Make a basic cake
 + potato
CNY 6
Make a basic cake
 + potato
 + bacon
CNY 8