Java 设计模式：装饰者模式（Decorator Pattern）-编程知识

Java 设计模式：装饰者模式（Decorator Pattern）

news/2025/3/14 15:56:43/文章来源:https://www.cnblogs.com/wxsw/p/18772230

一、模式定义

装饰者模式属于结构型设计模式，允许通过动态包装对象的方式为对象添加新功能，提供比继承更灵活的扩展方式。该模式通过组合替代继承，遵循开闭原则（对扩展开放，对修改关闭）。

二、核心角色

Component（组件接口）
- 定义被装饰对象的公共接口
ConcreteComponent（具体组件）
- 实现基础功能的具体类
Decorator（装饰者基类）
- 持有Component引用，实现Component接口
ConcreteDecorator（具体装饰者）
- 添加具体装饰功能的实现类

三、经典实现（咖啡店订单系统）

// 1. 组件接口
public interface Coffee {String getDescription();double cost();
}// 2. 具体组件
public class SimpleCoffee implements Coffee {@Overridepublic String getDescription() {return "Simple Coffee";}@Overridepublic double cost() {return 1.0;}
}// 3. 装饰者基类
public abstract class CoffeeDecorator implements Coffee {protected final Coffee decoratedCoffee;public CoffeeDecorator(Coffee coffee) {this.decoratedCoffee = coffee;}@Overridepublic String getDescription() {return decoratedCoffee.getDescription();}@Overridepublic double cost() {return decoratedCoffee.cost();}
}// 4. 具体装饰者
public class MilkDecorator extends CoffeeDecorator {public MilkDecorator(Coffee coffee) {super(coffee);}@Overridepublic String getDescription() {return super.getDescription() + ", Milk";}@Overridepublic double cost() {return super.cost() + 0.5;}
}public class MochaDecorator extends CoffeeDecorator {public MochaDecorator(Coffee coffee) {super(coffee);}@Overridepublic String getDescription() {return super.getDescription() + ", Mocha";}@Overridepublic double cost() {return super.cost() + 0.7;}
}// 5. 客户端使用
public class CoffeeShop {public static void main(String[] args) {Coffee order = new SimpleCoffee();System.out.println(order.getDescription() + " $" + order.cost());order = new MilkDecorator(order);System.out.println(order.getDescription() + " $" + order.cost());order = new MochaDecorator(order);System.out.println(order.getDescription() + " $" + order.cost());}
}

四、模式结构UML

           _________________________|        Component        ||-------------------------|| + getDescription()      || + cost()                ||_________________________|▲___________|___________|                       |_________▼_________       ______▼_______
| ConcreteComponent |     |   Decorator  |
|-------------------|     |--------------|
| + getDescription()|     | - component  |
| + cost()          |     |______________|
|___________________|              ▲_________|_________|                   |_______▼_______     _______▼_______| ConcreteDecoratorA |   | ConcreteDecoratorB ||--------------------|   |--------------------|| + addedBehavior()  |   | + addedBehavior()  ||____________________|   |____________________|

五、模式优劣分析

优势：

动态扩展功能，比继承更灵活
符合开闭原则，无需修改现有代码
支持多层嵌套装饰
不同装饰类可自由组合

劣势：

多层装饰增加代码复杂度
装饰顺序影响最终结果
可能产生大量小类
调试困难（需逐层检查装饰）

六、应用场景

动态扩展对象功能
（如为图形界面组件添加边框、滚动条）
撤销功能实现
（通过装饰记录操作历史）
数据流处理
（Java I/O中的缓冲、加密处理）
权限控制
（通过装饰添加权限校验层）
日志记录
（为业务逻辑添加日志装饰）

七、Java标准库应用

Java I/O流典型实现：

// 多层装饰示例
InputStream in = new FileInputStream("data.txt");
in = new BufferedInputStream(in);      // 添加缓冲功能
in = new GZIPInputStream(in);          // 添加解压缩功能
in = new Base64InputStream(in);        // 添加Base64解码// 自定义装饰者示例
class UppercaseInputStream extends FilterInputStream {public UppercaseInputStream(InputStream in) {super(in);}@Overridepublic int read() throws IOException {int c = super.read();return (c == -1) ? c : Character.toUpperCase(c);}
}

八、高级应用技巧

透明性控制
通过接口继承保持装饰透明性：

interface Window {void draw();
}class BasicWindow implements Window { /*...*/ }abstract class WindowDecorator implements Window {protected Window window;// 不暴露额外方法
}

装饰顺序控制
使用建造者模式管理装饰顺序：

public class CoffeeBuilder {private Coffee coffee = new SimpleCoffee();public CoffeeBuilder addMilk() {coffee = new MilkDecorator(coffee);return this;}public Coffee build() {return coffee;}
}

动态移除装饰
实现装饰栈管理：

public class UndoableCoffee implements Coffee {private Deque<Coffee> stack = new ArrayDeque<>();public UndoableCoffee(Coffee coffee) {stack.push(coffee);}public void addDecorator(CoffeeDecorator decorator) {stack.push(decorator);}public void undo() {if (stack.size() > 1) {stack.pop();}}// 实现Coffee接口方法...
}