设计模式之装饰器模式

一、介绍

装饰器模式(Decoration Pattern)，属于结构型设计模式 ，用于在不改变现有对象 的基础上，对该对象的方法动态地添加新的功能，实现对该对象原有方法的增强

装饰器模式的设计思想是将对象的核心功能 和附加功能独立开来。核心功能由现有对象提供，附加功能由装饰器提供。

装饰器的实现思路是存在一个抽象的装饰器类 ，该装饰器类用于对现有的对象进行包装，然后通过该装饰器的具体子类对包装的类的方法进行增强。推而论之，在存在多个装饰器具体子类的情况下，可以动态地对现有对象随心所欲进行嵌套包装，对现有对象进行包装后，可以在已包装基础上进行多层嵌套包装

二、主要角色

在装饰器模式中，主要包含以下四个角色：

核心组件抽象接口(Component)

规定了被装饰对象的行为。

核心组件具体实现(ComponentImpl)

实现核心组件抽象接口，对接口规定的行为进行具体实现。

抽象装饰器(AbsDecoration)

通用的装饰ComponentImpl的装饰器，该装饰器必须包含一个以被装饰对象为参数的构造方法。

该装饰器设定为抽象类的原因是通过其构造函数管理被装饰的对象，以此来限制具体装饰器的构造方法必须传入被装饰的对象。

具体装饰器(Decoration)

继承抽象装饰器。用于增强对被装饰对象某一功能的特定装饰逻辑

三、案例

核心组件抽象接口

复制代码

public interface Coffee {
    /**
     * 获取描述信息
     */
    String getDescription();

    /**
     * 获取花费
     */
    double getCost();
}

核心组件具体实现

黑咖啡就是核心

java 复制代码

public class BlackCoffee implements Coffee{
    @Override
    public String getDescription() {
        return "黑咖啡";
    }

    @Override
    public double getCost() {
        return 10;
    }
}

抽象装饰器

java 复制代码

public abstract class CoffeeDecorator implements Coffee {
    protected Coffee coffee;

    public CoffeeDecorator(Coffee coffee) {
        this.coffee = coffee;
    }
    @Override
    public String getDescription() {
        return coffee.getDescription();
    }

    @Override
    public double getCost() {
        return coffee.getCost();
    }
}

具体装饰器

给咖啡加牛奶

java 复制代码

public class MilkDecorator extends CoffeeDecorator {
    public MilkDecorator(Coffee coffee) {
        super(coffee);
    }

    @Override
    public String getDescription() {
        return super.getDescription()+ " 加奶";
    }

    @Override
    public double getCost() {
        return super.getCost()+ 5 ;
    }

}

给咖啡加糖

java 复制代码

public class SugarDecorator extends CoffeeDecorator{
    public SugarDecorator(Coffee coffee) {
        super(coffee);
    }

    @Override
    public String getDescription() {
        return super.getDescription() + ", 加糖";
    }

    @Override
    public double getCost() {
        return super.getCost() + 2;
    }
}

测试

在存在多个装饰器具体子类的情况下，可以动态地对现有对象随心所欲进行嵌套包装

上面的例子也可以加2分牛牛奶一份糖，可以随心所欲的进行装饰。

四、装饰器模式在jdk的应用

java中的IO是明显的装饰器模式的运用。FilterInputStream，FilterOutputStream，FilterRead，FilterWriter分别为具体装饰器的父类，相当于Decorator类，它们分别实现了InputStream，OutputStream，Reader，Writer类(这些类相当于Component，是其他组件类的父类，也是Decorator类的父类)。

继承自InputStream，OutputStream，Reader，Writer这四个类的其他类是具体的组件类，每个都有相应的功能，相当于ConcreteComponent类。而继承自FilterInputStream，FilterOutputStream，FilterRead，FilterWriter这四个类的其他类就是具体的装饰器对象类，即ConcreteDecorator类。通过这些装饰器类，可以给我们提供更加具体的有用的功能。如FileInputStream是InputStream的一个子类，从文件中读取数据流，BufferedInputStream是继承自FilterInputStream的具体的装饰器类，该类提供一个内存的缓冲区类保存输入流中的数据。我们使用如下的代码来使用BufferedInputStream装饰FileInputStream，就可以提供一个内存缓冲区来保存从文件中读取的输入流

①组件接口，相当于Component：

InputStream

OutputStream

Reader

Writer

②组件的实现类，相当于ConcreteComponent

FileInputStream

③装饰器接口，相当于Decorator

FilterInputStream

FilterOutputStream

FilterRead

FilterWriter

④装饰器类

BufferedInputStream继承自FilterInputStream

使用说明：我们可以用BufferedInputStream修饰FileInputStream

例如

java 复制代码

BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream(file)); 
//其中file为某个具体文件的File或者FileDescription对象

java 复制代码

FileWriter file = new FileWriter("sample.txt");
BufferedWriter writer = new BufferedWriter(file);
writer.write("a small amount of sample text");
writer.newLine();
writer.close();

五、优缺点

优点：

由于装饰器对象和被装饰的对象都实现于核心抽象接口，根据面向接口编程原则，它们具有相同的行为。

装饰器不仅可以将已有对象进行包装，也可以对装饰器对象嵌套包装。

通过使用不同装饰类以及这些装饰类的排列组合，可以实现不同效果。

避免多个被装饰对象与装饰器而导致最终类数量上的膨胀。
缺点：

每当为被装饰对象添加新的功能，都需要为其新建一个装饰类

六、适用场景

动态功能扩展： 运行时为对象添加或移除功能（如日志、缓存、加密）
避免多层继承： 替代复杂的继承树（如 BufferedFileReader、EncryptedFileReader）
透明性要求： 客户端无需感知对象是否被装饰（保持接口一致性）。
功能组合复用： 支持多种功能的自由组合（如压缩 + 加密文件流）