设计模式 - 装饰器模式

封面图 • 2025-11-09 • 设计模式

装饰器模式（Decorator Pattern）是一种**结构型设计模式**，它允许在不修改原有对象结构的情况下，动态地给对象添加职责。通过组合而非继承的方式，实现功能的扩展，避免了类爆炸的问题。

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## 一、定义

装饰器模式：**在不改变对象自身结构的前提下，动态地给对象添加职责**。它通过组合方式替代继承，使得对象可以灵活地扩展功能。

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## 二、核心思想

- **组合优于继承**：通过将功能封装为装饰器对象，与原始对象组合使用。
- **动态添加功能**：可以在运行时动态地为对象添加或移除功能。
- **保持接口一致性**：装饰器和被装饰对象拥有相同的接口，客户端无需关心具体实现。

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## 三、结构图（UML）

```
Component
  |
  +-- ConcreteComponent
  |
  +-- Decorator (抽象装饰器)
       |
       +-- ConcreteDecoratorA
       +-- ConcreteDecoratorB
```

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## 四、关键角色

| 角色 | 职责 |
|------|------|
| **Component** | 定义一个对象的接口，可以是抽象类或接口。 |
| **ConcreteComponent** | 实现基础功能的对象。 |
| **Decorator** | 抽象装饰器，继承自 Component，包含对 Component 的引用，并实现相同接口。 |
| **ConcreteDecorator** | 具体装饰器，负责添加额外的功能。 |

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## 五、示例代码（Java）

### 1. 定义组件接口

```java
interface Coffee {
    double cost();
    String description();
}
```

### 2. 具体组件

```java
class BlackCoffee implements Coffee {
    @Override
    public double cost() {
        return 2.0;
    }

@Override
    public String description() {
        return "Black Coffee";
    }
}
```

### 3. 装饰器抽象类

```java
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();
    }
}
```

### 4. 具体装饰器

```java
class Milk extends CoffeeDecorator {
    public Milk(Coffee coffee) {
        super(coffee);
    }

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

@Override
    public String description() {
        return decoratedCoffee.description() + ", Milk";
    }
}

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

@Override
    public double cost() {
        return decoratedCoffee.cost() + 0.2;
    }

@Override
    public String description() {
        return decoratedCoffee.description() + ", Sugar";
    }
}
```

### 5. 使用示例

```java
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Coffee coffee = new BlackCoffee();
        System.out.println("Cost: " + coffee.cost() + ", Description: " + coffee.description());

coffee = new Milk(coffee);
        System.out.println("Cost: " + coffee.cost() + ", Description: " + coffee.description());

coffee = new Sugar(coffee);
        System.out.println("Cost: " + coffee.cost() + ", Description: " + coffee.description());
    }
}
```

### 输出：

```
Cost: 2.0, Description: Black Coffee
Cost: 2.5, Description: Black Coffee, Milk
Cost: 2.7, Description: Black Coffee, Milk, Sugar
```

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## 六、优点

- **灵活扩展功能**：不需要修改已有代码，只需添加新的装饰器。
- **避免类爆炸**：避免了因继承带来的子类爆炸问题。
- **符合开闭原则**：对扩展开放，对修改关闭。

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## 七、缺点

- **增加系统复杂度**：过多的装饰器可能让系统变得难以理解。
- **调试困难**：由于层层包装，调试时可能需要跟踪多个装饰器。

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## 八、适用场景

- 需要动态地为对象添加功能，且希望这些功能可以随时切换。
- 不希望使用继承来扩展对象功能。
- 需要组合多个功能，而不想创建大量子类。

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## 九、常见应用

- Java I/O 流（如 `BufferedInputStream`、`DataInputStream` 等）
- GUI 框架中对控件的增强（如添加边框、背景等）
- 日志记录、权限校验等横切关注点的处理

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如果你有具体的业务场景，我可以帮你设计一个装饰器模式的应用方案 😊