【设计模式】装饰者模式详解

文章目录

• • [1. 引言：继承真的能解决扩展问题吗？](#1. 引言：继承真的能解决扩展问题吗？)
  • [2. 什么是装饰者模式](#2. 什么是装饰者模式)
  • • [GoF 定义](#GoF 定义)
  • [3. 装饰者模式的核心思想](#3. 装饰者模式的核心思想)
  • [4. 装饰者模式的角色组成](#4. 装饰者模式的角色组成)
  • [5. 示例场景：咖啡加料系统](#5. 示例场景：咖啡加料系统)
  • • [5.1 抽象组件](#5.1 抽象组件)
    • [5.2 具体组件](#5.2 具体组件)
    • [5.3 抽象装饰者](#5.3 抽象装饰者)
    • [5.4 具体装饰者](#5.4 具体装饰者)
    • • 牛奶装饰者
      • 糖装饰者
    • [5.5 客户端使用](#5.5 客户端使用)
  • [6. 装饰顺序的重要⭐](#6. 装饰顺序的重要⭐)
  • [7. 装饰者模式的优点](#7. 装饰者模式的优点)
  • [8. 装饰者模式的缺点](#8. 装饰者模式的缺点)
  • [9. 装饰者 vs 代理 vs 适配器](#9. 装饰者 vs 代理 vs 适配器)
  • [10. JDK 中的装饰者模式](#10. JDK 中的装饰者模式)
  • • [Java IO 体系](#Java IO 体系)
  • [11. 适用场景](#11. 适用场景)
  • • 适合使用
    • 不适合使用
  • [12. 一个常见误区](#12. 一个常见误区)
  • 参考

1. 引言：继承真的能解决扩展问题吗？

假设我们有一个简单的咖啡类：

class Coffee {
    double cost() {
        return 10;
    }
}

如果现在要支持：

• 加牛奶
• 加糖
• 加奶泡
• 任意组合

你可能会想到继承：

• MilkCoffee
• SugarCoffee
• MilkSugarCoffee
• MilkSugarFoamCoffee ...

问题很快就出现了：

• 类数量爆炸
• 组合不灵活
• 扩展困难

当继承开始失控时，就该考虑装饰者模式了。

装饰者模式解决的核心问题是：

如何在不修改原类的前提下，灵活地为对象增加功能。

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2. 什么是装饰者模式

GoF 定义

动态地给一个对象添加一些额外的职责，就增加功能来说，装饰者模式比生成子类更为灵活。

在不改变现有对象结构的情况下，动态地给该对象增加一些职责（即增加其额外功能）的模式。

一句话理解：

装饰者模式 = 用"组合"代替"继承"来扩展功能。

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3. 装饰者模式的核心思想

装饰者模式的本质在于：

• 不修改原有类
• 不通过继承增加功能
• 在运行期动态叠加功能

核心原则：

对扩展开放，对修改关闭。

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4. 装饰者模式的角色组成

装饰者模式通常包含四个角色：

1. 抽象组件（Component）

定义一个抽象接口以规范准备接收附加责任的对象。

2. 具体组件（ConcreteComponent）

实现抽象构件，通过装饰角色为其添加一些职责。

3. 抽象装饰者（Decorator）

继承或实现抽象构件，并包含具体构件的实例，可以通过其子类扩展具体构件的功能。

4. 具体装饰者（ConcreteDecorator）

实现抽象装饰的相关方法，并给具体构件对象添加附加的责任。

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5. 示例场景：咖啡加料系统

5.1 抽象组件

public interface Beverage {
    double cost();
    String getDescription();
}

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5.2 具体组件

public class Coffee implements Beverage {

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

    @Override
    public String getDescription() {
        return "咖啡";
    }
}

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5.3 抽象装饰者

// 注意：这里没有实现cost()方法和getDescription()方法，所以必须是抽象类
public abstract class BeverageDecorator implements Beverage {

    protected Beverage beverage; 

    public BeverageDecorator(Beverage beverage) {
        this.beverage = beverage;
    }
}

protected Beverage beverage; 注意这里，如果没明白可以理解为Beverage beverage=new MilkDecorator();多态实现的形式

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5.4 具体装饰者

牛奶装饰者

public class MilkDecorator extends BeverageDecorator {

    public MilkDecorator(Beverage beverage) {
        super(beverage);
    }

    @Override
    public double cost() {
        return beverage.cost() + 2;
    }

    @Override
    public String getDescription() {
        return beverage.getDescription() + " + 牛奶";
    }
}

糖装饰者

public class SugarDecorator extends BeverageDecorator {

    public SugarDecorator(Beverage beverage) {
        super(beverage);
    }

    @Override
    public double cost() {
        return beverage.cost() + 1;
    }

    @Override
    public String getDescription() {
        return beverage.getDescription() + " + 糖";
    }
}

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5.5 客户端使用

Beverage beverage = new Coffee();
beverage = new MilkDecorator(beverage);
beverage = new SugarDecorator(beverage);

System.out.println(beverage.getDescription());
System.out.println(beverage.cost());

输出结果：

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6. 装饰顺序的重要⭐

beverage = new SugarDecorator(new MilkDecorator(new Coffee()));

• 装饰顺序不同
• 行为和结果可能不同

装饰者模式支持功能的"叠加"和"组合"。

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7. 装饰者模式的优点

1. 避免类爆炸
2. 功能扩展灵活
3. 支持运行期动态组合
4. 符合开闭原则
5. 比继承更灵活

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8. 装饰者模式的缺点

1. 类数量增加
2. 调试困难
3. 调用链变长
4. 结构理解成本较高

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9. 装饰者 vs 代理 vs 适配器

模式	核心目的
装饰者	动态扩展功能
代理	控制访问
适配器	接口转换

结构相似，意图不同。

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10. JDK 中的装饰者模式

Java IO 体系

InputStream in =
    new BufferedInputStream(
        new DataInputStream(
            new FileInputStream("test.txt")
        )
    );

• FileInputStream：基础功能
• BufferedInputStream：缓存
• DataInputStream：数据解析

👉 经典装饰者模式示例

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11. 适用场景

适合使用

• 功能可以自由组合
• 扩展方式多样
• 不希望使用继承
• 框架、基础组件设计

不适合使用

• 功能极其简单
• 扩展点非常少
• 对性能极端敏感

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12. 一个常见误区

装饰者模式不是"为了多写几层包装"，而是为了"组合能力"。

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参考

装饰器模式 | 菜鸟教程

装饰模式-百度百科

《图解设计模式》

装饰器 - Java教程 - 廖雪峰的官方网站

适配器设计模式（封装器模式）