第六章 装饰器模式 （Decorator）

装饰模式的定义与特点

装饰（Decorator）模式的定义：指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，它属于对象结构型模式。

装饰（Decorator）模式的主要优点有：

1. 采用装饰模式扩展对象的功能比采用继承方式更加灵活。
2. 可以设计出多个不同的具体装饰类，创造出多个不同行为的组合。

其主要缺点是：

装饰模式增加了许多子类，如果过度使用会使程序变得很复杂。

装饰模式的结构与实现

通常情况下，扩展一个类的功能会使用继承方式来实现。但继承具有静态特征，耦合度高，并且随着扩展功能的增多，子类会很膨胀。如果使用组合关系来创建一个包装对象（即装饰对象）来包裹真实对象，并在保持真实对象的类结构不变的前提下，为其提供额外的功能，这就是装饰模式的目标。下面来分析其基本结构和实现方法。

1. 模式的结构

装饰模式主要包含以下角色。
抽象构件（Component）角色：定义一个抽象接口以规范准备接收附加责任的对象。
具体构件（Concrete Component）角色：实现抽象构件，通过装饰角色为其添加一些职责。
抽象装饰（Decorator）角色：继承抽象构件，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。
具体装饰（ConcreteDecorator）角色：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。

装饰模式的结构图如图 1 所示。

2. 模式的实现

被装饰接口：

public interface Component {

    void operation();
}

被装饰对象：

public class ConcreteComponent implements Component {

    public ConcreteComponent() {}

    public void operation() {
        System.out.println("被装饰对象的operation方法执行");
    }
}

抽象装饰器类：

public abstract class Decorator implements Component {

    private Component component;

    public Decorator() {
    }

    public Decorator(Component component) {
        this.component = component;
    }

    public void operation() {
        System.out.println("装饰器抽象父类方法执行");

        if (component != null) {
            component.operation();
        }
    }
}

其中抽象装饰器类包含了被装饰类的引用，这样装饰器可以调用被装饰类的方法，并对其进行装饰，添加额外的功能。

具体的装饰器类:

public class ConcreteDecoratorA extends Decorator {

    public ConcreteDecoratorA() {
    }

    public ConcreteDecoratorA(Component component) {
        super(component);
    }

    @Override
    public void operation() {
        System.out.println("装饰器对象A的operation方法执行");
        super.operation();
        addedFunction();
    }

    public void addedFunction() {
        System.out.println("装饰器对象A额外的方法执行");
    }
}

public class ConcreteDecoratorB extends Decorator {

    public ConcreteDecoratorB() {
    }

    public ConcreteDecoratorB(Component component) {
        super(component);
    }

    @Override
    public void operation() {
        System.out.println("装饰器对象B的operation方法执行");
        super.operation();
        addedFunction();
    }

    public void addedFunction() {
        System.out.println("装饰器对象B额外的方法执行");
    }
}

其中两个装饰器的addedFunction()方法都是对被装饰类operation()方法的装饰。

测试类：

public class DecoratorTest {
    public static void main(String[] args) {

        Component component = new ConcreteComponent();

        Decorator decoratorA = new ConcreteDecoratorA(component);
        decoratorA.operation();

        System.out.println("----------------------------------");

        Decorator decoratorB = new ConcreteDecoratorB(component);
        decoratorB.operation();
    }
}

测试结果：

装饰器对象A的operation方法执行
装饰器抽象父类方法执行
被装饰对象的operation方法执行
装饰器对象A额外的方法执行

----------------------------------
装饰器对象B的operation方法执行
装饰器抽象父类方法执行
被装饰对象的operation方法执行
装饰器对象B额外的方法执行

装饰器模式的应用场景

前面讲解了关于装饰模式的结构与特点，下面介绍其适用的应用场景，装饰模式通常在以下几种情况使用。

1. 当需要给一个现有类添加附加职责，而又不能采用生成子类的方法进行扩充时。例如，该类被隐藏或者该类是终极类(被final修饰)或者采用继承方式会产生大量的子类。
2. 当需要通过对现有的一组基本功能进行排列组合而产生非常多的功能时，采用继承关系很难实现，而采用装饰模式却很好实现。
3. 当对象的功能要求可以动态地添加，也可以再动态地撤销时。

装饰模式在 Java 语言中的最著名的应用莫过于 Java I/O 标准库的设计了。例如，InputStream 的子类 FilterInputStream，OutputStream 的子类 FilterOutputStream，Reader 的子类 BufferedReader 以及 FilterReader，还有 Writer 的子类 BufferedWriter、FilterWriter 以及 PrintWriter 等，它们都是抽象装饰类。

下面代码是为 FileReader 增加缓冲区而采用的装饰类 BufferedReader 的例子：

BufferedReader in=new BufferedReader(new FileReader("filename.txtn));
String s=in.readLine();

小结

装饰模式是为已有功能动态添加更多功能的一种方式。它把每个要装饰的功能放在单独的类中，并让这个类包装它所要装饰的对象，因此，当需要执行特殊行为时，客户端代码就可以在运行时根据需要有选择地，按照顺序地使用装饰功能包装对象了。

扩展

装饰模式所包含的 4 个角色不是任何时候都要存在的，在有些应用环境下模式是可以简化的，如以下两种情况。

(1) 如果只有一个具体构件而没有抽象构件时，可以让抽象装饰继承具体构件，其结构图如下：

(2) 如果只有一个具体装饰时，可以将抽象装饰和具体装饰合并，其结构图如下：