文章目录
  1. 1. 用配置咖啡饮料做例子
  2. 2. Java中的装饰者
  3. 3. Objective-C类别与装饰模式

装饰者模式动态地将责任附加到对象上。若要扩展功能,装饰者提供了比继承更有弹性的替代方案。

  • 装饰者和被装饰对象有相同的超类型。
  • 你可以用一个或多个装饰者包装一个对象。
  • 既然装饰者和被装饰对象有相同的超类型,所以在任何需要原始对象(被包装的)的场合 ,可以用装饰过的对象代替它。
  • 装饰者可以在所委托被装饰者的行为之前与/或之后,加上自己的行为,以达到特定的目的。
  • 对象可以在任何时候被装饰,所以可以在运行时动态地、不限量地用你喜欢的装饰者来装饰
    对象。

类应该对扩展开放,对修改关闭。

用配置咖啡饮料做例子

比如,现在有一个饮料类(Beverage),向饮料中添加不同的配料(蒸奶(Steamed Milk)、豆浆(Soy)、
摩卡(Mocha,也就是巧克力风味)或覆盖奶泡),就会配制出很多种不同的种类的饮料,其价格也随着添加的配料而变化,饮料店需要计算价格,如果用具体子类继承饮料类并考虑到所有组合的话,将是一个“类爆炸”:

更恶心的是,如果某种配料的价格有变化,就必须含有此配料相应的更改一些饮料子类的实现,记住:类应该对扩展开放,对修改关闭。

应用装饰者模式,就像给对象穿衣服一样一层一层将拓展动态的添加上去,灵活多变有弹性

下面用Java实现这个例子

Beverage是一个抽象类,有两个方法:getDescrip-tion()及cost()

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public abstract class Beverage {
String description = "Unknown Beverage";
public String getDescription() {
return description;
}
public abstract double cost();
}

Beverage很简单。让我们也来实现Condiment(配料)抽象类,也就是装饰者类吧:

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public abstract class CondimentDecorator extends Beverage {
public abstract String getDescription();
}

必须让Condiment Decorator能够取代Beverage,所以将CondimentDecorator扩展自 Beverage 类

现在,已经有了基类,让我们开始开始实现一些饮料吧!先从浓缩咖啡(Espresso)开始。别忘了,我们需要为具体的饮料设置描述,而且还必须实现cost()方法

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public class Espresso extends Beverage {
public Espresso() {
description = "Espresso";
}
public double cost() {
return 1.99;
}
}

其他几种具体的饮料就不写了

如果你回头去看看装饰者模式的类图,将发现我们已经完成了抽象组件(Beverage),有了具体组件(HouseBlend),也有了抽象装饰者(CondimentDecorator)。现在,我们就来实现具体装饰者。先从摩卡下手:

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public class Mocha extends CondimentDecorator {
Beverage beverage;
public Mocha(Beverage beverage) {
this.beverage = beverage;
}
public String getDescription() {
return beverage.getDescription() + ", Mocha";
}
public double cost() {
return .20 + beverage.cost();
}
}

你会发现在装饰者类中,完成了描述和价格的效果添加,也就是完成了拓展

其他几种配料代码就不写了

下面进行测试:

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public class StarbuzzCoffee {
public static void main(String args[]) {
Beverage beverage = new Espresso();
System.out.println(beverage.getDescription()
+ " $" + beverage.cost());
Beverage beverage2 = new DarkRoast();

beverage2 = new Mocha(beverage2);
beverage2 = new Mocha(beverage2);
beverage2 = new Whip(beverage2);
System.out.println(beverage2.getDescription()
+ " $" + beverage2.cost());
Beverage beverage3 = new HouseBlend();

beverage3 = new Soy(beverage3);
beverage3 = new Mocha(beverage3);
beverage3 = new Whip(beverage3);
System.out.println(beverage3.getDescription()
+ " $" + beverage3.cost());
}

}

输出结果:

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% java StarbuzzCoffee  
Espresso $1.99
Dark Roast Coffee, Mocha, Mocha, Whip $1.49
House Blend Coffee, Soy, Mocha, Whip $1.34
%

果然是一层套一层吧:

Java中的装饰者

java.io包内的类太多了,简直是……“排山倒海”。你第一次(还有第二次和第三次)看到这些API发出“哇”的惊叹时,放心,你不是唯一受到惊吓的人。现在,你已经知道装饰者模式,这些I/O的相关类对你来说应该更有意义了,因为其中许多类都是装饰者。下面是一个典型的对象集合,用装饰者来将功能结合起来,以读取文件数据:

BufferedInputStreamLineNumberInputStream都扩展自FilterInputStream,而FilterInputStream是一个抽象的装饰类。

你会发现“输出”流的设计方式也是一样的。你可能还会发现Reader/Writer流(作为基于字符数据的输入输出)和输入流/输出流的类相当类似(虽然有一些小差异和不一致之处,但是相当雷同,所以你应该可以了解这些类)。

但是JavaAI/O也引出装饰者模式的一个“缺点”:利用装饰者模式,常常造成设计中有大量的小类,数量实在太多,可能会造成使用此API程序员的困扰。但是,现在你已经了解了装饰者的工作原理,以后当使用别人的大量装饰的API时,就可以很容易地辨别出他们的装饰者类是如何组织的,以方便用包装方式取得想要的行为。

Objective-C类别与装饰模式

Objective-C中也可以实现基于继承和接口的装饰者模式,但这里介绍的是另一种实现方法:类别

类别是一个Objective-C的语言功能,通过它可以向类添加行为(方法的接口与实现),而不必进行子类化。通过类别添加的方法对类原有的方法没有不良影响。类别中的方法成为了类的一部分,并可由其子类继承。

我们可以用类别来实现装饰模式,然而这不是一种严格的实现,它实现了模式的意图,但却是一种变体。由装饰器类别添加的行为是编译时绑定的,虽然Objective-C原本支持动态绑定(应该用方法的哪个实现)。而且装饰器类别实际上没有封装被扩展的类的实例。

尽管使用类别来实现这个模式跟原始风格有些偏离,但是实现少量的装饰器的时候,它比真正子类的方式更为轻量、更为容易。

这次我们来装饰一张照片,装饰的方法有很多,比如旋转位移变换,阴影。。。

工程代码可以在这里下载

这一方式中有三个类别:UIImage(BaseFilter),UIImage(Transform)和UIImage(Shadow)。从现在起,我把它们分别简称为BaseFilter、Transform和Shadow。BaseFilter定义了几个基本的二维绘图操作,使用当前绘图上下文绘制自己,其他滤镜类别可以使用同样的方法来绘制图像。Transform和Shadow没有继承BaseFilter,但他们属于同一类,因为他们都是UIImage的类别。BaseFilter中定义的方法也能在Transform和Shadow类别中使用,而不必像子类化那样进行继承。

UIImage(BaseFilter)中的方法定义,用户绘制图像,相当于装饰者抽象类,而UIImage则是被装饰的组件:

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#import "UIImage+BaseFilter.h"

@implementation UIImage (BaseFilter)
- (CGContextRef) beginContext
{

CGSize size = [self size];
UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(size, NO, 0);
CGContextRef context = UIGraphicsGetCurrentContext();

return context;
}

- (UIImage *) getImageFromCurrentImageContext
{
[self drawAtPoint:CGPointZero];

// Retrieve the UIImage from the current context
UIImage *imageOut = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();

return imageOut;
}

- (void) endContext
{
UIGraphicsEndImageContext();
}
@end

Transform类别定义了一个imageWithTransform:transform方法,接受一个转换引用,然后把应用于内部的图像引用,并让它把自己画出来,然后返回变换后的图像:

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#import "UIImage+Transform.h"
#import "UIImage+BaseFilter.h"
@implementation UIImage (Transform)
- (UIImage *) imageWithTransform:(CGAffineTransform)transform
{
CGContextRef context = [self beginContext];

// setup transformation
CGContextConcatCTM(context, transform);

// Draw the original image to the context
UIImage *imageOut = [self getImageFromCurrentImageContext];

[self endContext];

return imageOut;
}
@end

Shadow类别定义了一个imageWithDropShadow方法,向图像的内部引用添加阴影效果,并返回应用效果之后的最终图像。

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#import "UIImage+Shadow.h"
#import "UIImage+BaseFilter.h"
@implementation UIImage (Shadow)
- (UIImage *) imageWithDropShadow
{
CGContextRef context = [self beginContext];

// set up shadow
CGSize offset = CGSizeMake (-25, 15);
CGContextSetShadow(context, offset, 20.0);

// Draw the original image to the context
UIImage * imageOut = [self getImageFromCurrentImageContext];

[self endContext];

return imageOut;
}
@end

最后在ViewController中加载图像:

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- (void)viewDidLoad
{
[super viewDidLoad];
// Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.
UIImage *image = imageView.image;


// create a transformation
CGAffineTransform rotateTransform = CGAffineTransformMakeRotation(-M_PI / 4.0);
CGAffineTransform translateTransform = CGAffineTransformMakeTranslation(-image.size.width / 2.0,
image.size.height / 8.0);
CGAffineTransform finalTransform = CGAffineTransformConcat(rotateTransform, translateTransform);
UIImage* finalImage = [[image imageWithTransform:finalTransform] imageWithDropShadow];
[imageView setImage:finalImage];

}

因为类别只能拓展方法,不能在原有类的基础上添加属性,但是我们依然可以通过下面的方式向类中动态添加属性,来弥补类别的不足:

给UIImage添加一个新的title属性
具体代码如下:
UIImage+Title.h:

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@interface UIImage(Title)
@property(nonatomic, copy) NSString *title;
@end

UIImage+Title.m:

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#import "UIImage+Title.h"
static char titleKey;

@implementation UIImage(Title)
- (NSString *)title
{
return objc_getAssociatedObject(self, &titleKey);
}

- (void)setTitle:(NSString *)title
{
objc_setAssociatedObject(self, &titleKey, title, OBJC_ASSOCIATION_COPY);
}
@end

可以看到关键是用到了runtime的两个函数:

  1. id objc_getAssociatedObject(id object, void *key)
  2. void objc_setAssociatedObject(id object, void *key, id value, objc_AssociationPolicy policy)

该函数中第一个参数表示目标对象,第三个参数表示要添加的属性,第四个参数设置objc_AssociationPolicy,它有以下几个选项:
OBJC_ASSOCIATION_ASSIGNOBJC_ASSOCIATION_RETAINOBJC_ASSOCIATION_COPY,分别对应我们在声明属性时的assign,retain,copy
关于第二个参数,key。因为一个对象可以关联多个新的对像,我们需要一个标志来区分他们。所以这个key就起这样的作用。这里的需要的key的地址,不关心它指向谁。

当我们第二次以新的value调用objc_setAssociatedObject时,如果policy是OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN,新的value被关联,对原来旧的value没有任何影响。如果policy是OBJC_ASSOCIATION_RETAIN和OBJC_ASSOCIATION_COPY,新的value被关联,旧的value被release。如果想release原来的value又不关联新的value,,可以用objc_setAssociatedObject直接传一个nil做为value的值。

注意不要使用objc_removeAssociatedObjects,因为它用去掉所有的关联的对象。

参考资料:

  1. 《iOS设计模式解析》
  2. 《HeadFirst设计模式》
  3. http://fanliugen.com/?p=460
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  2. 2. Java中的装饰者
  3. 3. Objective-C类别与装饰模式