Java设计模式之修饰模式篇

　　最近我给女朋友买了一款可以更换外壳的手机。现在的外壳是红色的，如果我想用这款手机的时候，会更换成银灰色的外壳。但是我不能随意更换天线或者话筒，因为这些功能模块在手机生产的时候就已经被固定了。
　　
　　软件中的修饰者（decorator），和手机的外壳一样，封装了一些可以替换的功能。例如下面是一段替换Swing中表模型的代码：
　　
　　TableSortDecorator sortDecorator = new TableSortDecorator(table.getModel());
　　table.setModel(sortDecorator);
　　
　　
　　
　　在这段代码中，程序首先将表模型包装在一个修饰对象中。以后当表对它的模型进行操作的时候，它实际上操作的是排序修饰对象（sortDecorator），该修饰对象在表模型中加入了排序功能，而将其他基本的功能委托给缺省的表模型，在修饰模型中，这个缺省的表模型又被称为真实对象（real subject）。
　　
　　在Java的编程中，基类和子类的继承关系在编译的时候就被固定了，就像手机的天线和话筒一样。由于继承关系是静态的，开发人员无法在程序运行时改变对象的行为。但是通过修饰者开发人员可以在运行时拼装对象，因此修饰模式提供了一种比继承更灵活的功能扩充模式。
　　
　　
　　修饰模式（Decorator Pattern）
　　
　　
　　在运行时将特定的功能绑定在对象上，这就是修饰模式的核心。修饰模式比继承更加灵活，因为后者是在编译时就将特定的功能绑定到类上。
　　
　　下面然我们来看一个简单的I/O例子：
　　
　　FileReader　　　 frdr = new FileReader(filename);
　　LineNumberReader lrdr = new LineNumberReader(frdr);
　　
　　
　　
　　这段代码中创建了一个Reader：lrdr。它从一个文件中读取数据并跟踪文件的行号。在第一行创建的frdr对象能够从文件中读取数据，而第二行给lrdr增加了跟踪行号的功能。在运行时（runtime），修饰者将方法调用传递给它所修饰的真实对象。在上面的例子中，lrdr将方法调用传递给它修饰的真实对象frdr。修饰者除了能够进行方法传递外，还能够增加类的功能。例如在上面的例子中，lrdr能够跟踪当前的文件流读入数据的行号。
　　
　　而下面的例子显示了如何在程序中使用修饰者lrdr。程序将数据按行从文件中读出后，加上行号输出到屏幕上。
　　
　　try {
　　LineNumberReader lrdr = new LineNumberReader(new FileReader(filename));
　　
　　for(String line; (line = lrdr.readLine()) != null;)rticle.txt {
　　　System.out.print(lrdr.getLineNumber() + ":\t" + line);
　　}
　　}
　　catch(java.io.FileNotFoundException fnfx) {
　　fnfx.printStackTrace();
　　}
　　catch(java.io.IOException iox) {
　　iox.printStackTrace();
　　}
　　
　　修饰者的静态和动态特性
　　
　　
　　工程学上经常提到静态和动态的概念。静态方法研究那些变化或位移相对较小的对象，例如桥梁或建筑，而动态方法研究那些变化和移动较快的对象，例如发动机。在软件工程中也有相应的概念，静态方法研究在编译时类之间的关系，而动态方法研究在运行时类参与的一些的事件。在这一节中，我将用UML类图来展示修饰者的静态特性，用UML时序图来展示修饰者的动态特性。
　　
　　修饰者的静态特性
　　
　　修饰者通过增加功能来修饰被修饰对象（Decorated，也就是真实对象）。下面的UML类图展示了修饰者和真实对象之间的关系。
　　　
　　图1 修饰者和被修饰者的关系
　　
　　
　　修饰者继承了被修饰者或者实现了被修饰者的接口，同时修饰者还保存了对被修饰者实例的引用，这个实例就是修饰者修饰的对象。为了说明这些类在到底是如何关联的，图2中举了一个Java SDK的java.io.package中的实际例子。
　　　
　　图2 一个真实的修饰模型例子
　　
　　
　　BufferedReader和FilterReader就是图1中演示的抽象类，他们都继承了抽象类Reader，并且将方法调用传递给Reader对象。由于继承了修饰者类，因此LineNumberReader和PushbackReader也是修饰者类。
　　
　　修饰者的动态特性
　　
　　在运行时，修饰者将方法调用传递给被修饰者，如图3所示：
　　　
　　图3 修饰者的动态特性
　　
　　修饰者通常将对被修饰者的调用包装起来，图3描述了这种特性。图4描述了上面的I/O例子中修饰者的动态特性：
　　　
　　图4 I/O例子中修饰者的动态特性
　　
　　
　　现在大家对修饰模式以及它的静态和动态特性有一个比较明确的认识了。让我们通过一个完整的例子来说明如何在代码中实现修饰模式。
　　
　　排序和过滤修饰
　　
　　修饰者主要是用于给被修饰者增加功能。在下面的例子中，我们会给Swing中的表增加排序和过滤的功能。在介绍例子之前，先简单介绍一下如何使用Swing中的JTable类。
　　
　　import javax.swing.*;
　　import javax.swing.table.*;
　　public class Test extends JFrame {
　　public static void main(String args[]) {
　　　Test frame = new Test();
　　　frame.setTitle("Swing表的例子");
　　　frame.setBounds(300, 300, 450, 300);
　　　frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.DISPOSE_ON_CLOSE);
　　　frame.show();
　　}
　　public Test() {
　　　TableModel model = new TestModel();　
　　　getContentPane().add(new JScrollPane(new JTable(model)));
　　}
　　private static class TestModel extends AbstractTableModel {
　　　final int rows = 100, cols = 10;
　　　public int　　getRowCount()　　{ return rows; }
　　　public int　　getColumnCount() { return cols; }
　　　public Object getValueAt(int row, int col) {
　　　　 return "(" + row + "," + col + ")";
　　　}
　　}
　　}
　　
　　该程序创建了一个100×10的表。表对象由三个部分组成：表模型、视图和事件控制器。表中的数据保存在表模型中，视图控制数据的显示，而事件控制器控制对事件的响应。图5是运行这个程序的结果。
　　　
　　图5 Swing表的例子
　　
　　排序修饰者
　　
　　图6中的应用程序包含了一张两列的表，一列是货物名称，一列是价格。通过单击列头可以根据货物的价格对表进行排序。下面是这个程序的代码：
　　　
　　图6 排序修饰者的例子
　　
　　//Test.java
　　import java.awt.*;
　　import java.awt.event.*;
　　
　　import java.util.Locale;
　　import java.util.ResourceBundle;
　　
　　import javax.swing.*;
　　import javax.swing.table.*;
　　
　　public class Test extends JFrame {
　　public static void main(String args[]) {
　　　SwingApp.launch(new Test(), "排序修饰者",
　　　　　　　　　　　　　　　　　 300, 300, 450, 250);
　　}
　　public Test() {
　　　// 生成修饰者的实例，该实例用于修饰Swing Table原有的表模型
　　　// 该实例必须是final的，因为它会被内嵌类引用。
　　　final TableSortDecorator decorator =
　　　　　　new TableBubbleSortDecorator(table.getModel());
　　　// 将表的模型设定为修饰者。因为修饰者实现了TableModel接口，
　　　// 因此Swing Table对象不知道修饰者和真实对象之间的差别。
　　　table.setModel(decorator);
　　　getContentPane().add(new JScrollPane(table),
　　　　　　　　　　　　　　　　BorderLayout.CENTER);
　　　// 在界面中添加一个状态区
　　　getContentPane().add(SwingApp.getStatusArea(),
　　　　　　　　　　　　　　　　BorderLayout.SOUTH);
　　　SwingApp.showStatus("进行排序前");
　　　// 获得对表中列头的引用。
　　　JTableHeader hdr = (JTableHeader)table.getTableHeader();
　　　// 当单击鼠标单击列头时，调用修饰者的sort（）方法。
　　　hdr.addMouseListener(new MouseAdapter() {
　　　　 public void mouseClicked(MouseEvent e) {
　　　　　　TableColumnModel tcm = table.getColumnModel();
　　　　　　int vc = tcm.getColumnIndexAtX(e.getX());
　　　　　　int mc = table.convertColumnIndexToModel(vc);
　　　　　　// 进行排序
　　　　　　decorator.sort(mc);
　　　　　　// 更新状态区
　　　　　　SwingApp.showStatus(headers[mc] + " 排序中");
　　　　 }
　　　});
　　}
　　final String[] headers = { "品名", "价格／每斤." };
　　JTable table = new JTable(new Object[][] {
　　　　　　{"苹果",　　　"1.2"},　{"芒果",　 "4"},
　　　　　　{"柠檬", "2.5"},{"香蕉",　"0.8"},
　　　　　　{"桔子",　　 "1.8"},