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在软件设计中，设计模式是解决复杂问题的通用方案。今天，我们通过星巴克咖啡下单系统的 UML 类图，来探讨如何使用装饰者模式（Decorator Pattern）来构建一个灵活且可扩展的系统。
一、系统背景
星巴克的咖啡系统需要支持多种饮料和配料的组合，比如：
饮料：House Blend（混合咖啡）、Dark Roast（深烘焙咖啡）、Espresso（浓缩咖啡）、Decaf（脱因咖啡）。
配料：Milk（牛奶）、Mocha（摩卡）、Soy（豆奶）、Whip（奶油）。
每种饮料和配料都有不同的价格和描述，系统需要动态地计算总价和生成订单描述。
二、UML 类图
采用装饰者模式来实现动态扩展功能：
抽象组件类（Component）：
Beverage是抽象类，定义了所有饮料的共同接口，包括getDescription()和cost()方法。它是所有具体饮料和装饰者的基类。
具体组件类（Concrete Component）：
HouseBlend、DarkRoast、Espresso和Decaf是具体的饮料类，继承自Beverage。每个类实现了
cost()方法，返回饮料的基础价格。
抽象装饰者类（Decorator）：
CondimentDecorator是装饰者类，继承自Beverage。它持有一个
Beverage对象，通过组合的方式实现动态扩展。
具体装饰者类（Concrete Decorator）：
Milk、Mocha、Soy和Whip是具体的配料类，继承自CondimentDecorator。每个类实现了
cost()方法，返回配料的价格，并调用被装饰对象的cost()方法。
四、代码实现示例
以下是装饰者模式的核心代码实现：
// 抽象组件类：Beverage
abstract class Beverage {
String description = "未知饮料";
public String getDescription() {
return description;
}
public abstract double cost();
}
// 具体组件类：HouseBlend
class HouseBlend extends Beverage {
public HouseBlend() {
description = "家常咖啡";
}
@Override
public double cost() {
return 0.89;
}
}
// 具体组件类：DarkRoast
class DarkRoast extends Beverage {
public DarkRoast() {
description = "深烘焙咖啡";
}
@Override
public double cost() {
return 0.99;
}
}
// 具体组件类：Espresso
class Espresso extends Beverage {
public Espresso() {
description = "浓缩咖啡";
}
@Override
public double cost() {
return 1.99;
}
}
// 具体组件类：Decaf
class Decaf extends Beverage {
public Decaf() {
description = "无咖啡因咖啡";
}
@Override
public double cost() {
return 1.05;
}
}
// 抽象装饰类：CondimentDecorator
abstract class CondimentDecorator extends Beverage {
public abstract String getDescription();
}
// 具体装饰类：Milk
class Milk extends CondimentDecorator {
Beverage beverage;
public Milk(Beverage beverage) {
this.beverage = beverage;
}
@Override
public String getDescription() {
return beverage.getDescription() + "，牛奶";
}
@Override
public double cost() {
return beverage.cost() + 0.10;
}
}
// 具体装饰类：Mocha
class Mocha extends CondimentDecorator {
Beverage beverage;
public Mocha(Beverage beverage) {
this.beverage = beverage;
}
@Override
public String getDescription() {
return beverage.getDescription() + "，摩卡";
}
@Override
public double cost() {
return beverage.cost() + 0.20;
}
}
// 具体装饰类：Soy
class Soy extends CondimentDecorator {
Beverage beverage;
public Soy(Beverage beverage) {
this.beverage = beverage;
}
@Override
public String getDescription() {
return beverage.getDescription() + "，豆奶";
}
@Override
public double cost() {
return beverage.cost() + 0.15;
}
}
// 具体装饰类：Whip
class Whip extends CondimentDecorator {
Beverage beverage;
public Whip(Beverage beverage) {
this.beverage = beverage;
}
@Override
public String getDescription() {
return beverage.getDescription() + "，奶油";
}
@Override
public double cost() {
return beverage.cost() + 0.10;
}
}
// 测试类
class StarbucksTest {
public static void main(String[] args) {
Beverage beverage = new Espresso();
System.out.println(beverage.getDescription() + " 价格: $" + beverage.cost());
beverage = new DarkRoast();
beverage = new Milk(beverage);
beverage = new Mocha(beverage);
System.out.println(beverage.getDescription() + " 价格: $" + beverage.cost());
beverage = new HouseBlend();
beverage = new Soy(beverage);
beverage = new Whip(beverage);
System.out.println(beverage.getDescription() + " 价格: $" + beverage.cost());
}
}四、动态扩展的优势
装饰者模式的主要优点在于：
动态扩展：可以在运行时动态地添加功能，而无需修改现有代码。
灵活性：可以组合多个装饰者，实现复杂的功能。
避免类爆炸：如果使用继承来实现所有组合，类的数量会呈指数增长，而装饰者模式避免了这一问题。
五、实际应用场景
假设用户点了一杯深烘焙咖啡（Dark Roast），并添加了牛奶（Milk）和奶油（Whip），代码如下：
Beverage beverage = new DarkRoast();
beverage = new Milk(beverage);
beverage = new Whip(beverage);
System.out.println(beverage.getDescription() + " $" + beverage.cost());输出：
Dark Roast, Milk, Whip $1.49
通过装饰者模式，系统可以轻松支持复杂的订单组合，而无需修改现有代码。
六、总结
装饰者模式是解决动态扩展问题的优雅方案。通过 UML 类图，我们可以清晰地看到系统的设计结构，以及如何通过组合实现功能的扩展。在星巴克咖啡系统中，装饰者模式不仅提高了代码的可维护性，还为未来的扩展提供了极大的便利。
希望这篇博客能帮助你更好地理解UML类图和装饰者模式及其在实际项目中的应用！