装饰器模式：动态添加功能于对象

装饰器模式（Decorator Pattern）是一种结构型设计模式，它允许我们在不改变对象结构的前提下，动态地给对象添加功能。这种模式通过将对象包装在装饰器类中来扩展其行为，而不是通过继承。装饰器模式在Java中常用于设计灵活的软件，尤其是在需要为对象添加额外职责时，又不想让这些职责成为类的一部分的情况下。

装饰器模式的结构

装饰器模式包含以下几个主要角色：

1. 抽象组件（Component）：定义了被装饰的对象的接口，它可以是一个接口或抽象类。
2. 具体组件（Concrete Component）：实现了抽象组件的接口，是装饰器可以包装的原始对象。
3. 装饰器（Decorator）：继承或实现抽象组件，并包含一个指向抽象组件的引用。装饰器实现了与抽象组件相同的接口，从而可以在装饰器和未装饰的对象之间切换。
4. 具体装饰器（Concrete Decorator）：继承装饰器类并实现具体装饰功能。

装饰器模式的实现

以下是一个简单的Java实现示例：

// 抽象组件接口
interface Beverage {
    String getDescription();
    double cost();
}

// 具体组件
class SimpleBeverage implements Beverage {
    @Override
    public String getDescription() {
        return "Simple Beverage";
    }

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

// 装饰器抽象类
abstract class BeverageDecorator implements Beverage {
    protected Beverage beverage;

    public BeverageDecorator(Beverage beverage) {
        this.beverage = beverage;
    }
}

// 具体装饰器：加牛奶
class Milk extends BeverageDecorator {
    public Milk(Beverage beverage) {
        super(beverage);
    }

    @Override
    public String getDescription() {
        return beverage.getDescription() + ", Milk";
    }

    @Override
    public double cost() {
        return 0.1 + beverage.cost();
    }
}

// 具体装饰器：加糖
class Sugar extends BeverageDecorator {
    public Sugar(Beverage beverage) {
        super(beverage);
    }

    @Override
    public String getDescription() {
        return beverage.getDescription() + ", Sugar";
    }

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

// 客户端代码
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Beverage simple = new SimpleBeverage();
        Beverage milk = new Milk(simple);
        Beverage sugar = new Sugar(milk);

        System.out.println("Description: " + sugar.getDescription());
        System.out.println("Cost: " + sugar.cost());
    }
}

在这个例子中，Beverage 是一个抽象组件接口，SimpleBeverage 是一个具体组件。BeverageDecorator 是一个装饰器抽象类，它包含一个 Beverage 类型的引用。Milk 和 Sugar 是具体装饰器，它们继承自 BeverageDecorator 并添加了额外的功能。

装饰器模式的优点

• 增加灵活性：可以在运行时动态地添加或删除对象的功能。
• 代码解耦：装饰器模式将功能扩展和对象结构解耦，使得对象的功能扩展不会影响到其他部分的代码。
• 支持多重组合：可以对对象进行多层装饰，以实现复杂的功能组合。

结论

装饰器模式是一种强大的设计工具，它允许我们在不修改现有代码的情况下，为对象添加新的功能。这种模式在Java中特别有用，因为它允许我们通过继承和组合来扩展对象的行为。在实际开发中，装饰器模式可以用于实现诸如输入输出流处理、图形用户界面组件的构建、动态代理等场景。通过使用装饰器模式，我们可以创建出更加灵活和可扩展的软件系统。