Java—装饰器模式

介绍

装饰器模式

装饰器模式（Decorator Pattern）是一种结构型设计模式，它允许你动态地将行为添加到现有的对象中，而无需修改其代码。装饰器模式提供了比继承更灵活的功能扩展方式。

主要角色

Component：定义一个对象接口，可以给这些对象动态地添加职责。
ConcreteComponent：具体实现Component接口的类，即被装饰器装饰的原始对象。
Decorator：装饰器基类，持有一个Component对象的引用，并且与Component接口保持一致。
ConcreteDecorator：具体的装饰器类，实现具体要向Component添加的功能。

Java代码实现示例

我们将通过一个简单的例子来演示装饰器模式。假设我们有一个基本的消息发送系统，能够发送简单的文本消息。现在我们希望能够在发送消息之前对消息进行加密，并在发送之后记录日志。

定义组件接口和具体组件

java 复制代码

// Component
interface Message {
    String send();
}

// ConcreteComponent 被装饰者
class TextMessage implements Message {
    private String content;

    public TextMessage(String content) {
        this.content = content;
    }

    @Override
    public String send() {
        return "Sending message: " + content;
    }
}

定义装饰器基类和具体装饰器

java 复制代码

// Decorator 装饰者 (增强）
abstract class MessageDecorator implements Message {
    protected Message wrapped;

    public MessageDecorator(Message wrapped) {
        this.wrapped = wrapped;
    }

    @Override
    public String send() {
        return wrapped.send();
    }
}

// ConcreteDecoratorA
class EncryptedMessageDecorator extends MessageDecorator {
    public EncryptedMessageDecorator(Message wrapped) {
        super(wrapped);
    }

    @Override
    public String send() {
        String originalMessage = wrapped.send();
        String encryptedMessage = encrypt(originalMessage);
        return "Encrypted(" + encryptedMessage + ")";
    }

    private String encrypt(String message) {
        // 简单的模拟加密逻辑
        StringBuilder encrypted = new StringBuilder(message);
        return encrypted.reverse().toString();
    }
}

// ConcreteDecoratorB
class LoggedMessageDecorator extends MessageDecorator {
    public LoggedMessageDecorator(Message wrapped) {
        super(wrapped);
    }

    @Override
    public String send() {
        String result = wrapped.send();
        log(result);
        return result;
    }

    private void log(String message) {
        System.out.println("Logging: " + message);
    }
}

使用装饰器模式

java 复制代码

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Message message = new TextMessage("Hello, World!");

        // 使用加密装饰器
        Message encryptedMessage = new EncryptedMessageDecorator(message);
        System.out.println(encryptedMessage.send());  // 输出加密后的消息

        // 使用日志装饰器
        Message loggedMessage = new LoggedMessageDecorator(message);
        System.out.println(loggedMessage.send());  // 日志消息并输出

        // 组合装饰器
        Message encryptedLoggedMessage = new LoggedMessageDecorator(new EncryptedMessageDecorator(message));
        System.out.println(encryptedLoggedMessage.send());  // 输出加密并记录日志的消息
    }
}

运行结果

解释

Message接口 ：定义了发送消息的方法 send。
TextMessage类：实现了Message接口，表示一个简单的文本消息。
MessageDecorator抽象类：也是Message接口的实现，但它持有一个Message对象，并在其方法调用时委托给该对象。
EncryptedMessageDecorator类 ：扩展MessageDecorator，通过重写 send 方法添加加密功能。
LoggedMessageDecorator类 ：扩展MessageDecorator，通过重写 send 方法添加日志记录功能。

通过这种方式，我们可以在不修改原始类的情况下，为对象动态添加新功能。这提供了一种比继承更灵活、可扩展性更强的方式来增强对象的行为。

类图

装饰器模式（Decorator Pattern）是一种结构型设计模式，允许你通过将对象放入包装对象中来动态地添加行为，相比继承更加灵活。以下是装饰器模式的类图示例：

java 复制代码

+----------------------------------+
|             Component            |
+----------------------------------+
| operation(): void                |
+----------------------------------+
         ^
         |
         |
+-----------------------------+
|         ConcreteComponent   |
+-----------------------------+
| operation(): void           |
+-----------------------------+

        △
        |
+-----------------------------+
|          Decorator           |
+-----------------------------+
| component: Component         |
| operation(): void           |
+-----------------------------+
        |
        |
+-----------------------------+
|       ConcreteDecoratorA    |
+-----------------------------+
| operation(): void           |
| addedBehavior(): void       |
+-----------------------------+

        △
        |
+-----------------------------+
|       ConcreteDecoratorB    |
+-----------------------------+
| operation(): void           |
| addedBehavior(): void       |
+-----------------------------+

说明：

Component（抽象构件）：
- 定义一个对象接口，可以给这些对象动态地添加职责。
- operation() 是抽象操作，可以是接口或者抽象类。
ConcreteComponent（具体构件）：
- 定义一个具体的对象，也可以给这个对象添加一些职责。
Decorator（装饰器抽象类）：
- 持有一个 Component 对象的引用，并定义一个与 Component 接口一致的接口。
- 可以用来装饰 Component 对象，增加其行为。
ConcreteDecoratorA、ConcreteDecoratorB（具体装饰器）：
- 负责给具体构件对象添加额外的职责。

类图说明：

Component 是抽象构件角色，定义了对象接口。
ConcreteComponent 是具体构件角色，实现了 Component 接口的具体对象。
Decorator 是装饰器抽象类，持有一个 Component 对象的引用，并定义了与 Component 接口一致的接口。
ConcreteDecoratorA、ConcreteDecoratorB 是具体装饰器类，实现了 Decorator 定义的接口，负责给 Component 对象添加额外的职责。

装饰器模式的核心是通过组合而非继承来扩展对象的功能，使得动态添加功能更加灵活。