iOS 设计模式系列二：装饰者模式

薛丁格的猫
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引言

在介绍装饰者模式之前，我们先了解一个设计原则：

多用组合，少用继承。

在平时写代码时，我们应该减少类继承的使用，过多地使用类的继承会导致类数目过于庞大而变得难以维护，而使用组合可以让我们的系统更具弹性，更加容易修改和扩展。而的接下来将要讨论的装饰者模式正是使用了对象组合的方式，可以让我们在不修改原有代码的前提下，动态地给对象赋予新的职责。

需求场景

这里借用 《Head First 设计模式》里的一个例子。去星巴克买过咖啡的同学都知道那里有很多种类的饮料，如果我们要为星巴克开发一个结账买单的系统，那么应该怎么设计呢？

需求分析和解决方案

首先进行需求分析，星巴克里有种类繁多的咖啡，结账时我们需要知道咖啡的名称和价格。所以，我们很容易想到抽出一个咖啡基类，然后继承实现各个种类的咖啡。但是，这样做的问题是，星巴克里有几十种饮料，如果我们给每种咖啡都创建一个类，会导致类数目过于庞大，而且星巴克也在不断地推出新的品种，这会给我们系统的维护带来不小的麻烦。

接下来我们进一步分析，造成咖啡饮料价格不同的原因在于：

  1. 咖啡本身的种类不同（比如，咖啡可以分为浓缩咖啡（Espresso）、无咖啡因咖啡（Decaf）、深度烘焙咖啡（DarkRoast）等）。
  2. 咖啡里加的调料（牛奶、豆浆、抹茶、摩卡等）不同。
    所以，我们可以将问题简化成：

    咖啡饮料的价格 ＝ 咖啡本身的价格 ＋ 各种调料的价格

比如，Espresso Macchiato（浓缩玛奇朵）的价格 ＝ Espresso（浓缩咖啡） 的价格 ＋Milk（牛奶）的价格 + Mocha（摩卡）的价格。

我们看到，Milk 就像一个“装饰者（Decorator）”，而 Espresso 就像一个“被装饰者(Component)”，可以在“被装饰者”上添加各种“装饰者”来制作出全新口味的 Espresso 咖啡，当然也可以把“装饰者”放在其它类别的“被装饰者”上。只要对“被装饰者”和“装饰品”进行组合，我们就能制作出各种各样的咖啡。

需要格外强调的是，这里的组合要求是动态地进行组合，即装饰者与被装饰者是在运行的时候绑定，而不是写死在类里（比如继承，类继承是在编译的时候增加行为，而装饰者模式是在运行时增加行为）。在接下来装饰者模式的实现过程中，很多实现细节都是为了达到这个目标。

综合以上的分析，我们给出如下的设计结构：


分析完整个结构，我们再来看一下，当顾客点一杯咖啡时，这些类之间应该如何互相协作调用。假设顾客点了一杯 Espresso Macchiato（浓缩玛奇朵），那么系统将会开始以下的工作流程：

  1. 首先实例化一个被装饰者 Espresso 对象，对象里包含咖啡的基本价格和名称。
  2. 实例化一个装饰者 Milk 对象，对象里包含 milk 的价格和名称，同时让 Milk 对象持有 Espresso 对象。
  3. 接下来调用 Milk 对象的 cost() 方法，这个方法会去调用 Espresso 的 cost() 方法，并将返回的价格和 milk 的价格相加，这样我们就可以得到 Espresso 配 milk 的价格。
  4. 实例化一个装饰者 Mocha 对象，对象里包含 mocha 的价格和名称，同时让 Mocha 对象持有上述 Milk 对象。
  5. 最后调用 Mocha 对象的 cost() 方法，这个方法会去调用 Milk 对象的 cost() 方法，并将返回的价格和 mocha 的价格相加，如此我们就得到了 Espresso 配 milk 和 mocha 的价格。

这样一层一层地嵌套调用是不是很像俄罗斯套娃呢？

代码实现

下面我们给出详细的代码实现：

Beverage 协议

Beverage.h

#import 

@protocol Beverage 

@optional
- (NSString *)getName;

- (double)cost;

@end

Espresso 类

Espresso.h

#import 
#import "Beverage.h"

@interface Espresso : NSObject

@end

Espresso.m

#import "Espresso.h"

@implementation Espresso{
    NSString *_name;
}

- (instancetype)init{

    if (self = [super init]) {
        _name = @"Espresso";
    }
    return self;
}

- (NSString *)getName{
    return _name;
}

- (double)cost{
    return 1.99;
}

@end

CondimentDecorator 协议

CondimentDecorator.h

#import 
#import "Beverage.h"

@protocol CondimentDecorator 

@end

Milk 类

Milk.h

#import 
#import "Beverage.h"
#import "CondimentDecorator.h"

@interface Milk : NSObject 

@property (strong, nonatomic)id beverage;

- (instancetype)initWithBeverage:(id) beverage;

@end

Milk.m

#import "Milk.h"

@implementation Milk{
    NSString *_name;
}

- (instancetype)initWithBeverage:(id)beverage{
    if (self = [super init]) {
        _name = @"Milk";
        self.beverage = beverage;
    }
    return self;
}

- (NSString *)getName{
    return [NSString stringWithFormat:@"%@ + %@", [self.beverage getName], _name ];
}

- (double)cost{
    return .30 + [self.beverage cost];
}

@end

Mocha 类

Mocha.h

#import 
#import "Beverage.h"
#import "CondimentDecorator.h"

@interface Mocha : NSObject

@property (strong, nonatomic)id beverage;

- (instancetype)initWithBeverage:(id) beverage;
@end

Mocha.m

#import "Mocha.h"

@implementation Mocha{
    NSString *_name;
}

- (instancetype)initWithBeverage:(id)beverage{
    if (self = [super init]) {
        self.beverage = beverage;
        _name = @"Mocha";
    }
    return self;
}

- (NSString *)getName{
    return [NSString stringWithFormat:@"%@ + %@", [self.beverage getName], _name];
}

- (double)cost{
    return .20 + [self.beverage cost];
}

@end

整合调用

main.m

#import 
#import "Espresso.h"
#import "DarkRoast.h"
#import "Milk.h"
#import "Mocha.h"
#import "Soy.h"

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {

        id espresso = [[Espresso alloc]init];
        NSLog(@"name: %@ \n cost: %f \n", [espresso getName], [espresso cost]);

        espresso = [[Milk alloc]initWithBeverage:espresso];
        espresso = [[Mocha alloc]initWithBeverage:espresso];
        NSLog(@"name: %@ \n cost:%f", [espresso getName], [espresso cost]);
    }
    return 0;
}

总结

到这里我们已经对装饰者模式有了一个比较全面的了解，最后来概括一下什么是装饰者模式：

装饰者模式，是面向对象编程领域中，一种动态地往一个类中添加新的行为的设计模式。就功能而言，修饰模式相比生成子类更为灵活，这样可以给某个对象而不是整个类添加一些功能。——《设计模式：可复用面向对象软件的基础》

完整的源代码地址

Github地址: github.com/Zentopia/De…

参考资料

  • 《Head First 设计模式(Java)》
  • 《设计模式：可复用面向对象软件的基础》
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