【Java 设计模式】结构型之装饰器模式

装饰器模式（Decorator Pattern）是一种结构型设计模式，它允许在不改变对象接口的情况下，动态地将责任附加到对象上。装饰器模式是通过创建一个包装对象来实现的，这个包装对象包含了原始对象，并在原始对象的基础上添加了新的功能。在本文中，我们将介绍 Java 中装饰器模式的定义、结构、使用场景以及如何在实际开发中应用。

1. 定义

装饰器模式是一种结构型设计模式，它允许在不改变对象接口的情况下，动态地将责任附加到对象上。装饰器模式通过创建一个包装对象（装饰器）来实现，这个包装对象包含了原始对象，并在原始对象的基础上添加了新的功能。

装饰器模式通常包含四个主要角色：抽象组件（Component）、具体组件（ConcreteComponent）、抽象装饰器（Decorator）和具体装饰器（ConcreteDecorator）。

• 抽象组件（Component）： 定义了被装饰对象的接口
• 具体组件（ConcreteComponent）： 实现了抽象组件接口，是被装饰的具体对象
• 抽象装饰器（Decorator）： 继承自抽象组件，并包含一个指向抽象组件的引用
• 具体装饰器（ConcreteDecorator）： 继承自抽象装饰器，实现了装饰的具体功能

2. 应用场景

装饰器模式通常在以下场景中使用：

• 需要动态地添加或修改对象的功能：

  当需要动态地添加或修改对象的功能时，可以使用装饰器模式。通过创建不同的装饰器组合，可以实现灵活的功能扩展

• 不希望使用子类进行对象功能的扩展：

  当不希望通过继承大量的子类来扩展对象的功能时，可以使用装饰器模式。装饰器模式通过组合而不是继承来实现功能的扩展，避免了类爆炸的问题

• 需要在运行时动态地添加或删除功能：

  当需要在运行时动态地添加或删除对象的功能时，可以使用装饰器模式。通过添加或删除装饰器，可以在运行时改变对象的行为

3. 代码实现

下面通过一个简单的例子来演示装饰器模式的实现。假设有一个咖啡店，需要实现一种咖啡和不同调料的组合。我们可以使用装饰器模式来动态地添加调料。

抽象组件 - 咖啡 Coffee

package com.cheney.demo;

interface Coffee {
    double cost();
}

具体组件 - 基础咖啡 SimpleCoffee

package com.cheney.demo;

class SimpleCoffee implements Coffee {
    @Override
    public double cost() {
        return 2.0;
    }
}

抽象装饰器 - 调料 CoffeeDecorator

package com.cheney.demo;

abstract class CoffeeDecorator implements Coffee {
    protected Coffee coffee;

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

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

具体装饰器 - 牛奶 MilkDecorator

package com.cheney.demo;

class MilkDecorator extends CoffeeDecorator {
    public MilkDecorator(Coffee coffee) {
        super(coffee);
    }

    @Override
    public double cost() {
        return super.cost() + 1.0;
    }
}

具体装饰器 - 糖 SugarDecorator

package com.cheney.demo;

class SugarDecorator extends CoffeeDecorator {
    public SugarDecorator(Coffee coffee) {
        super(coffee);
    }

    @Override
    public double cost() {
        return super.cost() + 0.5;
    }
}

客户端启动类 Main

package com.cheney.demo;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 基础咖啡
        Coffee simpleCoffee = new SimpleCoffee();
        System.out.println("基础咖啡的成本: " + simpleCoffee.cost());

        // 咖啡加牛奶
        Coffee coffeeWithMilk = new MilkDecorator(simpleCoffee);
        System.out.println("咖啡加牛奶的成本: " + coffeeWithMilk.cost());

        // 咖啡加糖
        Coffee coffeeWithSugar = new SugarDecorator(simpleCoffee);
        System.out.println("咖啡加糖的成本: " + coffeeWithSugar.cost());

        // 咖啡加牛奶和糖
        Coffee coffeeWithMilkAndSugar = new SugarDecorator(new MilkDecorator(simpleCoffee));
        System.out.println("咖啡加牛奶和糖的成本: " + coffeeWithMilkAndSugar.cost());
    }
}

在上述例子中，Coffee 是抽象组件，定义了咖啡的接口。SimpleCoffee 是具体组件，表示基础咖啡。CoffeeDecorator 是抽象装饰器，继承自Coffee，包含一个指向抽象组件的引用。MilkDecorator 和 SugarDecorator 是具体装饰器，分别表示牛奶和糖，通过继承抽象装饰器并实现具体功能。

在客户端中，我们可以动态地组合不同的装饰器来创建不同口味的咖啡。通过装饰器模式，我们可以灵活地添加或删除调料，而不需要修改咖啡类的代码。

结语

装饰器模式是一种灵活、可扩展的设计模式，通过组合而不是继承来实现功能的扩展。在实际开发中，装饰器模式常被用于动态地添加或修改对象的功能，使得系统更具弹性和可维护性。通过合理使用装饰器模式，可以使系统更加灵活、可扩展，并且更容易维护。