Design Pattern (14) - Decorator Pattern (裝飾者模式)

您可於此 design_pattern repo 下載 Design Pattern 系列程式碼。

需求

我們收到了一個需求：咖啡店的 POS 系統需要計算不同咖啡及其附加選項（如牛奶、糖漿、奶泡等）的價格。具體需求如下：

• 咖啡種類包括基本款的 Espresso 和 House Blend。
• 每種咖啡都可以加不同的附加項，例如牛奶、巧克力糖漿、奶泡。
• 系統應該支持動態組合不同的附加項，而不需要針對每種組合定義類別。

物件導向分析 (OOA)

理解需求後，讓我們來快速實作物件導向分析吧！

察覺 Forces

在未使用設計模式的情況下，上述需求可能會遇到以下問題：

1. 類別爆炸 (Class Explosion)：

   • 為每一種咖啡及其附加選項組合創建類別，導致類別數量迅速增長。

2. 高耦合性 (Tight Coupling)：

   • 咖啡與附加選項緊密耦合，修改某一部分時可能影響整體。

3. 靈活性差 (Lack of Flexibility)：

   • 系統無法動態地添加或移除附加選項，只能依賴預先定義的組合。

4. 重複代碼 (Code Duplication)：

   • 每種組合的實作邏輯重複，導致維護困難。

套用 Decorator Pattern (Solution) 得到新的 Context (Resulting Context)

做完 OOA，察覺 Forces，看清楚整個 Context 後，就可以來套用 Decorator Pattern 解決這個問題。

先來看一下 Decorator Pattern 的 UML：

• Component (組件介面)：定義基本的行為或功能。
• ConcreteComponent (具體組件)：實作基本功能的具體類別，例如基本咖啡。
• Decorator (裝飾者介面)：維護對 Component 的引用，並在此基礎上添加新功能。
• ConcreteDecorator (具體裝飾者)：實作新增的功能，例如牛奶、糖漿等附加選項。

將 Decorator Pattern 套用到我們的應用吧

物件導向程式設計 (OOP)

[Component: Beverage]

interface Beverage {
    val description: String
    fun cost(): Double
}

[ConcreteComponent: Espresso and HouseBlend]

class Espresso : Beverage {
    override val description = "Espresso"
    override fun cost() = 1.99
}

class HouseBlend : Beverage {
    override val description = "House Blend Coffee"
    override fun cost() = 0.89
}

[Decorator: CondimentDecorator]

abstract class CondimentDecorator(protected val beverage: Beverage) : Beverage() {
    override abstract val description: String
}

[ConcreteDecorator: Milk, Mocha, and Whip]

class Milk(beverage: Beverage) : CondimentDecorator(beverage) {
    override val description = "${beverage.description}, Milk"
    override fun cost() = beverage.cost() + 0.3
}

class ChocolateSyrup(beverage: Beverage) : CondimentDecorator(beverage) {
    override val description = "${beverage.description}, Chocolate Syrup"
    override fun cost() = beverage.cost() + 0.5
}

class WhippedCream(beverage: Beverage) : CondimentDecorator(beverage) {
    override val description = "${beverage.description}, Whipped Cream"
    override fun cost() = beverage.cost() + 0.4
}

[Client]

fun main() {
    // Make an Espresso
    val espresso = Espresso()
    println("${espresso.description}: $${espresso.cost()}")

    // Make an Espresso with Milk、Chocolate Syrup and Whipped Cream
    val customBeverage = WhippedCream(
        ChocolateSyrup(
            Milk(Espresso())
        )
    )
    println("${customBeverage.description}: $${customBeverage.cost()}")

    // Make an HouseBlend with Milk and double Whipped Cream
    val layeredBeverage = WhippedCream(
        WhippedCream(
            Milk(HouseBlend())
        )
    )
    println("${layeredBeverage.description}: $${layeredBeverage.cost()}")
}

[Output]

Espresso: $1.99
Espresso, Milk, Chocolate Syrup, Whipped Cream: $3.19
House Blend, Milk, Whipped Cream, Whipped Cream: $2.49

結論

通過套用 Decorator Pattern，我們成功動態地為物件添加新功能，並保持類別數量的可控性。此模式不僅提供了靈活的擴展方式，還減少了重複代碼和耦合性，使得系統更易於維護和擴展。透過裝飾者模式，開發者可以更高效地應對需求變更，滿足複雜功能的實現。