Java编程之装饰器模式

概述

装饰器模式是结构型模式，其核心意图是：在不修改原始对象的基础上，动态地添加新行为，而且仅影响被装饰的对象，不影响同类其他实例 。这种模式避免了继承导致的类爆炸问题，同时符合开闭原则（对扩展开放，对修改关闭）。

模式结构

整体结构分为四大角色：

UML 图示可见上方图片中 Component、ConcreteComponent、Decorator、ConcreteDecorator 的层次结构。

代码样例

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

// ConcreteComponent
public class PlainCoffee implements Coffee {
    @Override public String getDescription() { return "Plain Coffee"; }
    @Override public double getCost() { return 2.0; }
}

// 抽象装饰器
public abstract class CoffeeDecorator implements Coffee {
    protected final Coffee decorated;
    public CoffeeDecorator(Coffee decorated) { this.decorated = decorated; }
    @Override public String getDescription() { return decorated.getDescription(); }
    @Override public double getCost() { return decorated.getCost(); }
}

// 多个具体装饰器
public class MilkDecorator extends CoffeeDecorator {
    public MilkDecorator(Coffee c) { super(c); }
    @Override public String getDescription() { return super.getDescription() + ", Milk"; }
    @Override public double getCost() { return super.getCost() + 0.5; }
}

public class SugarDecorator extends CoffeeDecorator {
    public SugarDecorator(Coffee c) { super(c); }
    @Override public String getDescription() { return super.getDescription() + ", Sugar"; }
    @Override public double getCost() { return super.getCost() + 0.2; }
}

客户端构造示例：

Coffee coffee = new SugarDecorator(new MilkDecorator(new PlainCoffee()));
System.out.println(coffee.getDescription()); // Plain Coffee, Milk, Sugar
System.out.println(coffee.getCost());        // 2.7

详细示例说明请参见 GeeksforGeeks 和 DigitalOcean 教程 ([geeksforgeeks.org][3])。

调用说明

1. 客户端通过 new 创建基础对象（ConcreteComponent）。
2. 可链式包装多个 Decorator。
3. 每次调用 operation() (getDescription() and getCost())，都会调用当前装饰器的方法，先执行增强逻辑，再委派给被装饰对象，形成调用栈。

流程例如：
ConcreteDecorator2.getDescription() →
增强逻辑 →
ConcreteDecorator1.getDescription() →
增强 →
ConcreteComponent.getDescription()。

ConcreteDecorator2.getCost() →
增强逻辑 →
ConcreteDecorator1.getCost() →
增强 →
ConcreteComponent.getCost()。

应用场景

• 1.Java I/O流体系
  通过装饰器模式实现流的缓冲、数据转换等功能。
  InputStream为抽象组件，FileInputStream为具体组件。
  BufferedInputStream、DataInputStream等作为装饰器，逐层扩展功能。
• 2.GUI组件增强
  为窗口动态添加滚动条、边框等装饰，而无需修改原有组件类。
  如Swing中的JScrollPane装饰JPanel，动态添加滚动条功能。
• 3.Web请求处理
  通过装饰器实现日志记录、权限校验等横向功能扩展。
• 4.动态功能扩展
  如咖啡订单系统中动态添加配料，无需修改原有类。

优势与适用性分析

优势

• 增强可组合性：行为可在运行时任意组合；
• 遵循开闭原则：无需修改原始代码，易扩展；
• 结构清晰，职责单一，每个装饰器聚焦一种功能。

缺点

• 装饰链深了可能难以理解调试；
• 对性能有轻微影响（多层对象调用开销）；
• 过度使用可能让系统变得复杂。

总结

装饰器模式通过将功能封装到多个小 decorator 中并按需动态组合，使得行为扩展既灵活又安全，是结构型设计的重要工具，适合于功能模块多变、扩展性要求高的场景，你学到了么？