技术成神之路：设计模式（二十）装饰模式

介绍

装饰模式（Decorator Pattern）是一种结构型设计模式，它允许在不改变对象自身的情况下，动态地为对象添加额外的职责。这个模式通常用于增强或改变对象的功能。

1.定义

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装饰模式通过创建一个装饰类，将功能动态地添加到被装饰类的实例中。装饰类与被装饰类实现相同的接口或继承相同的父类，这样装饰对象就可以取代被装饰对象。

2. 主要作用

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• 动态地给一个对象添加额外的职责，而不改变其原本的结构。
• 提供了比继承更灵活的替代方案，通过组合而不是继承来扩展对象的功能。

3. 解决的问题

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• 需要在运行时为对象动态添加功能，而不修改对象本身。
• 需要避免因类数量过多而导致的复杂性。
• 需要在不影响其他对象的情况下扩展功能。

4. 模式原理

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包含角色：

1. 组件接口（Component）： 定义了一个接口，用于所有具体组件和装饰器。
2. 具体组件（ConcreteComponent）： 实现了组件接口的具体类。
3. 装饰器（Decorator）： 实现了组件接口并持有一个组件的引用，用于在其方法中调用被装饰对象的方法。
4. 具体装饰器（ConcreteDecorator）： 继承自装饰器类，添加额外的功能。

UML类图：

代码示例：

// Component接口
public interface Coffee {double cost();String description();
}// ConcreteComponent具体组件
public class SimpleCoffee implements Coffee {@Overridepublic double cost() {return 5;}@Overridepublic String description() {return "Simple Coffee";}
}// Decorator装饰器
public abstract class CoffeeDecorator implements Coffee {protected Coffee decoratedCoffee;public CoffeeDecorator(Coffee coffee) {this.decoratedCoffee = coffee;}@Overridepublic double cost() {return decoratedCoffee.cost();}@Overridepublic String description() {return decoratedCoffee.description();}
}// ConcreteDecorator具体装饰器
public class MilkDecorator extends CoffeeDecorator {public MilkDecorator(Coffee coffee) {super(coffee);}@Overridepublic double cost() {return super.cost() + 1.5;}@Overridepublic String description() {return super.description() + ", Milk";}
}public class SugarDecorator extends CoffeeDecorator {public SugarDecorator(Coffee coffee) {super(coffee);}@Overridepublic double cost() {return super.cost() + 0.5;}@Overridepublic String description() {return super.description() + ", Sugar";}
}

调用

public class DecoratorPatternExample {public static void main(String[] args) {Coffee simpleCoffee = new SimpleCoffee();System.out.println(simpleCoffee.description() + " $" + simpleCoffee.cost());Coffee milkCoffee = new MilkDecorator(simpleCoffee);System.out.println(milkCoffee.description() + " $" + milkCoffee.cost());Coffee milkSugarCoffee = new SugarDecorator(milkCoffee);System.out.println(milkSugarCoffee.description() + " $" + milkSugarCoffee.cost());}
}

打印输出

Simple Coffee \$5.0
Simple Coffee, Milk \$6.5
Simple Coffee, Milk, Sugar \$7.0

上面示例，通过使用装饰者模式，程序能够灵活地添加新功能而不需要修改原有的 Coffee 实现。

装饰模式看似很简单，其实一点也不复杂😁，我相信看完一遍示例，再回头看下定义就会全懂了。

那么看似一个简单的设计模式，在我们开发中有哪些应用场景呢？下面举几个经典示例来加深下印象：

1.Java的输入/输出（I/O）库中使用了装饰者模式来增强流的功能。
例如，BufferedInputStream 和 DataInputStream 是装饰者，它们分别装饰 InputStream 类。通过这些装饰者，可以为基础流添加缓冲、数据格式等额外的功能。

emm… 上一篇文章，桥接模式也是举的这个例子，看来Java SDK使用的设计模式不少啊。

InputStream fileStream = new FileInputStream("file.txt");
BufferedInputStream bufferedStream = new BufferedInputStream(fileStream);
DataInputStream dataStream = new DataInputStream(bufferedStream);

2.Android View 组件
安卓开发的同学肯定都自定义过View吧，例如，创建一个自定义的TextView，通过扩展原始的TextView并添加一些额外的样式或功能。

public class CustomTextView extends TextView {public CustomTextView(Context context) {super(context);}@Overrideprotected void onDraw(Canvas canvas) {super.onDraw(canvas);// 添加自定义绘制逻辑}
}

还有在 使用 Retrofit 网络请求时，可以自定义的拦截器，Spring 框架的 AOP通过代理（proxy）对象，可以在不改变原始对象的情况下，动态地添加横切关注点（如日志记录、事务管理等）等等… 这些都是装饰模式的经典案例。可能我们平时没注意，不知道它们用的是装饰模式，只要记住只要是 在运行时动态地添加行为和功能就可以认为是装饰者模式即可。

5. 优缺点

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优点：

• 灵活性：可以动态地添加或修改对象的功能，而无需修改原始类。
• 扩展性：可以通过添加新的装饰器类来扩展功能，不需要改变现有代码。
• 符合开闭原则：原有类不需要改变，新增功能通过装饰器实现。

缺点：

• 复杂性：使用装饰模式会增加系统的复杂性，特别是在多个装饰器层叠使用时。
• 调试困难：由于装饰者的层级结构，调试时可能不容易追踪到具体的功能实现。

6. 应用场景

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• 在图形界面中，可以为组件如按钮、文本框等添加滚动条、边框等装饰。
• 在Java的IO系统中，装饰模式被广泛应用于各种输入流和输出流的实现中，如BufferedInputStream装饰FileInputStream。
• 需要在不改变原有类的情况下，动态地为对象添加功能。

7. 总结

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装饰模式是一种强大的设计模式，通过组合对象和装饰器的方式实现功能的动态扩展。它在实际开发中非常有用，能够有效地提高代码的灵活性和可维护性。虽然引入了额外的复杂性，但在许多情况下，这种复杂性是值得的，因为它使得系统可以更容易地适应变化和需求。