设计模式——装饰器模式

装饰器模式（Decorator Pattern）是一种结构型设计模式，它允许在运行时动态地给对象添加新的职责或功能。装饰器提供了比继承更灵活的替代方案来扩展类的行为，装饰器和被装饰的对象具有相同的接口，因此可以用来代替原对象。

原理

• 组件接口（Component）: 定义了基本行为，所有具体的组件和装饰器都要实现这个接口。
• 具体组件（Concrete Component）: 是原始对象，实现了组件接口。
• 装饰器（Decorator）: 包含一个指向组件接口的引用，并通过组合的方式持有一个具体组件实例；装饰器本身也实现了组件接口，这样就可以在不修改原有接口的前提下增加额外的功能。
• 具体装饰器（Concrete Decorator）: 是装饰器的具体实现，它在实现组件接口的方法时，既可以调用被装饰对象的方法，也可以在此基础上添加新功能。

Java代码示例

// 组件接口
public interface Coffee {
    double getCost();
    String getDescription();
}

// 具体组件：基础咖啡
public class SimpleCoffee implements Coffee {
    @Override
    public double getCost() {
        return 10.0;
    }

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

// 装饰器抽象类
public abstract class CoffeeDecorator implements Coffee {
    protected Coffee coffee;

    public CoffeeDecorator(Coffee coffee) {
        this.coffee = coffee;
    }

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

    @Override
    public String getDescription() {
        return coffee.getDescription();
    }
}

// 具体装饰器：加糖咖啡
public class SugarCoffeeDecorator extends CoffeeDecorator {
    private static final double SUGAR_COST = 1.5;

    public SugarCoffeeDecorator(Coffee coffee) {
        super(coffee);
    }

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

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

// 使用示例
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Coffee simpleCoffee = new SimpleCoffee();
        System.out.println(simpleCoffee.getDescription() + ": $" + simpleCoffee.getCost());

        Coffee sugarCoffee = new SugarCoffeeDecorator(simpleCoffee);
        System.out.println(sugarCoffee.getDescription() + ": $" + sugarCoffee.getCost());
    }
}

想象一下你在一个咖啡店点了一杯简单的咖啡，然后又决定加糖。在现实生活中，这就像在原有的咖啡上附加了一个“加糖”的行为。在程序设计中，装饰器模式就是模拟这个过程：先创建一杯基础咖啡，然后用一个“加糖装饰器”去包裹它，使得最终得到的是带有附加功能（即加了糖）的新咖啡对象，但客户并不需要知道装饰过程，只需要按照统一的咖啡接口来操作即可。

应用场景

• 在Java I/O库中，BufferedInputStream 和 BufferedOutputStream 就是对 InputStream 和 OutputStream 的装饰，增加了缓冲功能。
• 在GUI编程中，按钮、文本框等控件可以通过装饰器模式添加边框、背景色等不同的外观效果。

适用性

• 当系统需要在不影响其他对象的情况下，为单个对象添加职责或功能时。
• 需要提供一种替代继承机制的方式来扩展对象的功能时，因为继承会带来大量的子类，而装饰器可以在运行时动态添加行为。