装饰者模式详解 - Python版本

1️⃣ 概念

定义：在不改变原有对象的基础上，将功能附加到对象上；提供了比继承更有弹性的替代方案（扩展原有对象功能）。

类型：结构性

2️⃣ 适用场景

• 扩展一个类的功能或者给一个类添加附加职责
• 动态的给一个对象添加功能，这些功能可以在动态的撤销

3️⃣ 优点

• 继承的有力补充，比继承灵活，不改变原有对象的情况下给一个对象扩展功能
• 通过使用不同的装饰类以及这些装饰类的排列组合，可以实现不同的效果
• 符合开闭原则

4️⃣ 缺点

• 会出现更多的代码，更多的类，增加程序的复杂性
• 动态装饰时以及多层装饰时会更复杂

5️⃣ 装饰者模式 Coding

v1版本

① 创建基础类

class Battercake:
    def get_desc(self):
        return "煎饼"

    def cost(self):
        return 8

② 创建扩展类继承基础类

class BattercakeWithEgg(Battercake):
    def get_desc(self):
        return super().get_desc() + " 加一个鸡蛋"

    def cost(self):
        return super().cost() + 1

③ 创建扩展类继承①和②

class BattercakeWithEggSausage(BattercakeWithEgg):
    def get_desc(self):
        return super().get_desc() + " 加一根香肠"

    def cost(self):
        return super().cost() + 2

④ 创建测试类

def test():
    battercake = Battercake()
    print(f"{battercake.get_desc()} 销售价格:{battercake.cost()}")

    battercake_with_egg = BattercakeWithEgg()
    print(f"{battercake_with_egg.get_desc()} 销售价格:{battercake_with_egg.cost()}")

    battercake_with_egg_sausage = BattercakeWithEggSausage()
    print(f"{battercake_with_egg_sausage.get_desc()} 销售价格:{battercake_with_egg_sausage.cost()}")

if __name__ == "__main__":
    test()

说明：使用这样的方式来进行扩展的话，如果组合非常的多我们的程序会发生类爆炸的情况，怎么样才能让我们的程序更加的优雅呢？请往下看。

v2版本

① 创建抽象基类

from abc import ABC, abstractmethod

class ABattercake(ABC):
    @abstractmethod
    def get_desc(self):
        pass

    @abstractmethod
    def cost(self):
        pass

② 创建抽象装饰类继承①

class AbstractDecorator(ABattercake):
    def __init__(self, a_battercake):
        self.a_battercake = a_battercake

    @abstractmethod
    def do_something(self):
        pass

    def get_desc(self):
        return self.a_battercake.get_desc()

    def cost(self):
        return self.a_battercake.cost()

③ 创建实体类继承①并实现抽象方法

class Battercake(ABattercake):
    def get_desc(self):
        return "煎饼"

    def cost(self):
        return 8

④ 创建鸡蛋装饰类继承②并实现抽象方法

class EggDecorator(AbstractDecorator):
    def __init__(self, a_battercake):
        super().__init__(a_battercake)

    def do_something(self):
        pass

    def get_desc(self):
        return super().get_desc() + " 加一个鸡蛋"

    def cost(self):
        return super().cost() + 1

⑤ 创建香肠装饰类继承②并实现抽象方法

class SausageDecorator(AbstractDecorator):
    def __init__(self, a_battercake):
        super().__init__(a_battercake)

    def do_something(self):
        pass

    def get_desc(self):
        return super().get_desc() + " 加一根香肠"

    def cost(self):
        return super().cost() + 2

⑥ 编写测试代码

def test():
    a_battercake = Battercake()
    a_battercake = EggDecorator(a_battercake)
    a_battercake = EggDecorator(a_battercake)
    a_battercake = SausageDecorator(a_battercake)

    print(f"{a_battercake.get_desc()} 销售价格:{a_battercake.cost()}")

if __name__ == "__main__":
    test()

说明：由于每个实体类都继承了抽象类①，所以我们在使用的时候可以直接创建，也就是说所有的实体类都是ABattercake的子类；另外关于do_something方法，可以理解成每个实体类进行操作前的一个动作，便于扩展。

6️⃣ 装饰者模式的实际应用

① Python标准库中的使用

Python中装饰者模式的应用非常广泛，最常见的例子包括：

文件操作装饰器：

# Python中类似Java IO的装饰器模式示例
import io

# 基础文件流
with open('file.txt', 'r') as f:
    # 使用缓冲装饰器
    buffered_reader = io.BufferedReader(f)
    # 可以继续添加其他装饰器

内置装饰器：

# @property 装饰器
class Circle:
    def __init__(self, radius):
        self._radius = radius

    @property
    def radius(self):
        return self._radius

    @radius.setter
    def radius(self, value):
        self._radius = value

# @staticmethod 和 @classmethod 装饰器
class MyClass:
    @staticmethod
    def static_method():
        return "静态方法"

    @classmethod
    def class_method(cls):
        return "类方法"

7️⃣ Python函数装饰器示例

Python还提供了函数装饰器的语法糖：

# 简单的函数装饰器示例
def timing_decorator(func):
    import time
    def wrapper(*args, **kwargs):
        start_time = time.time()
        result = func(*args, **kwargs)
        end_time = time.time()
        print(f"{func.__name__} 执行时间: {end_time - start_time:.4f}秒")
        return result
    return wrapper

@timing_decorator
def slow_function():
    import time
    time.sleep(1)
    return "执行完成"

# 使用装饰器
result = slow_function()