装饰器

更新: 6/22/2025 字数: 0 字 时长: 0 分钟

定义

装饰器模式 (Decorator Pattern) 动态地给对象添加额外职责，提供比继承更灵活的扩展方案。装饰器通过包装对象实现功能增强，同时保持接口兼容性。

角色

• 组件接口 (Component)：定义被装饰对象的接口
• 具体组件 (Concrete Component)：实现组件接口的基础对象
• 装饰器基类 (Decorator)：实现组件接口，维护组件引用
• 具体装饰器 (Concrete Decorator)：添加具体功能的装饰器实现

实现

咖啡订单系统示例

// 组件接口
public interface Coffee {
    double cost();
    String description();
}

// 具体组件
public class SimpleCoffee implements Coffee {
    @Override
    public double cost() {
        return 10.0;
    }
    
    @Override
    public String description() {
        return "咖啡";
    }
}

// 装饰器基类
public abstract class CoffeeDecorator implements Coffee {
    protected Coffee decoratedCoffee;
    
    public CoffeeDecorator(Coffee coffee) {
        this.decoratedCoffee = coffee;
    }
    
    @Override
    public double cost() {
        return decoratedCoffee.cost();
    }
    
    @Override
    public String description() {
        return decoratedCoffee.description();
    }
}

// 具体装饰器：牛奶
public class MilkDecorator extends CoffeeDecorator {
    public MilkDecorator(Coffee coffee) {
        super(coffee);
    }
    
    @Override
    public double cost() {
        return super.cost() + 2.0;
    }
    
    @Override
    public String description() {
        return super.description() + ", 牛奶";
    }
}

// 具体装饰器：糖浆
public class SyrupDecorator extends CoffeeDecorator {
    public SyrupDecorator(Coffee coffee) {
        super(coffee);
    }
    
    @Override
    public double cost() {
        return super.cost() + 1.5;
    }
    
    @Override
    public String description() {
        return super.description() + ", 糖浆";
    }
}

// 使用示例
public class CoffeeShop {
    public static void main(String[] args) {
        Coffee coffee = new SimpleCoffee();
        coffee = new MilkDecorator(coffee);
        coffee = new SyrupDecorator(coffee);
        
        System.out.println(coffee.description() + " 价格：¥" + coffee.cost());
        // 输出：咖啡，牛奶，糖浆 价格：¥13.5
    }
}

I/O 流装饰器示例

// 模拟 InputStream 装饰器
public class LowerCaseInputStream extends FilterInputStream {
    public LowerCaseInputStream(InputStream in) {
        super(in);
    }
    
    @Override
    public int read() throws IOException {
        int c = super.read();
        return (c == -1) ? c : Character.toLowerCase(c);
    }
    
    @Override
    public int read(byte[] b, int off, int len) throws IOException {
        int result = super.read(b, off, len);
        for (int i = off; i < off + result; i++) {
            b[i] = (byte)Character.toLowerCase((char)b[i]);
        }
        return result;
    }
}

// 使用示例
public class DecoratorDemo {
    public static void main(String[] args) {
        String text = "HELLO DECORATOR PATTERN!";
        try (InputStream in = new LowerCaseInputStream(
                new ByteArrayInputStream(text.getBytes()))) {
            
            int c;
            while ((c = in.read()) != -1) {
                System.out.print((char)c);
            }
            // 输出：hello decorator pattern!
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

优缺点

优点：

1. 比继承更灵活（运行时添加/移除功能）
2. 避免子类膨胀问题
3. 符合开闭原则（扩展开放，修改关闭）
4. 可组合多个装饰器实现复杂功能

缺点：

1. 产生大量小对象增加系统复杂度
2. 多层装饰增加调试难度
3. 设计不当可能导致装饰链过长
4. 初始化配置可能变得复杂

应用场景

1. 动态透明地添加功能
2. 撤销功能（通过移除装饰层）
3. 扩展类功能但无法使用继承
4. I/O 流处理（Java I/O 核心模式）
5. GUI 组件增强

与其他模式的关系

• 与适配器模式：适配器改变接口，装饰器增强功能
• 与代理模式：代理控制访问，装饰器添加功能
• 与组合模式：装饰器可视为只有一个组件的组合
• 与策略模式：策略改变行为核心，装饰器添加外围功能

JDK 中的装饰器模式

1. Java I/O 流体系（FilterInputStream/FilterOutputStream）
2. Java 集合框架的装饰方法（Collections.unmodifiableCollection()）
3. Servlet API 中的HttpServletRequestWrapper
4. JavaBeans 的PropertyChangeSupport

注意事项

1. 保持组件接口简洁（避免装饰器实现不必要的方法）
2. 控制装饰层数（避免过度复杂）
3. 考虑装饰器顺序（功能叠加可能有顺序依赖）
4. 注意性能影响（多层包装增加调用开销）
5. 提供适当的工厂方法简化装饰过程

贡献者

LI SIR

wkwbk

页面历史

最后编辑于 9 天前

查看完整历史

eb5a8e2-docs: 更新设计模式文档

984f1bd-📃 docs(docs\DP): 完成设计模式大纲，创建各个模式的文件