设计模式之装饰者模式

装饰者模式（Decorator Pattern）是一种结构型设计模式，它允许通过动态地给对象添加额外的功能，而不需要修改对象的结构。装饰者模式通过创建一个装饰类来封装原始对象，并为原始对象提供附加的功能。这种模式使得我们能够在运行时扩展对象的功能，避免了继承的局限性。

装饰者模式的核心思想是在不改变对象自身的情况下，给对象添加额外的职责。通过使用装饰者，可以使得对象的功能变得更加灵活，可以根据需要动态地添加功能。

一、装饰者模式的结构

装饰者模式的结构通常包括以下几个角色：

组件接口（Component）：
这是一个抽象的接口或类，它定义了被装饰的对象的基本功能。所有的具体组件（ConcreteComponent）和装饰者（Decorator）都需要实现或继承该接口。
具体组件（ConcreteComponent）：
具体组件是装饰者模式中的核心类，它实现了组件接口，并定义了具体的功能。它是被装饰的对象。
装饰者（Decorator）：
装饰者类是一个抽象类，它也实现了组件接口，并持有一个组件对象的引用。它的主要作用是通过在方法中调用组件对象的方法，然后再为其添加新的功能。
具体装饰者（ConcreteDecorator）：
具体装饰者是装饰者的子类，它在装饰者类的基础上，提供附加功能的实现。通过具体装饰者，可以实现不同的装饰功能。

二、装饰者模式的工作原理

装饰者模式的基本工作原理是：通过将一个组件（具体对象）传递给装饰者类，并通过装饰者来扩展其功能。装饰者类通常会持有一个指向组件接口的引用，这样就可以在不改变原有类的情况下，通过装饰者对象动态添加额外的功能。

装饰者模式可以理解为“在现有对象的外层包裹一个新的类”，通过组合的方式，而不是继承的方式，来扩展对象的功能。

三、装饰者模式的示例

示例：咖啡店

在咖啡店的业务中，我们可能需要为每一杯咖啡添加不同的配料（如牛奶、糖等）。我们可以使用装饰者模式来实现这个需求。

抽象咖啡（组件接口）

public class Coffee {

    private double price;
    private String desc;//描述

    public double getPrice() {
        return price;
    }

    public void setPrice(double price) {
        this.price = price;
    }

    public String getDesc() {
        return desc;
    }

    public void setDesc(String desc) {
        this.desc = desc;
    }

    public Coffee() {

    }

    public Coffee(double price, String desc) {
        this.price = price;
        this.desc = desc;
    }
}

具体咖啡（具体组件）

public class Americano extends Coffee{
    public Americano() {
        super(10,"美式咖啡");
    }
}

public class Latte extends Coffee{
    public Latte() {
        super(8, "拿铁咖啡");
    }
}

装饰者类

public class Decorator extends Coffee{
    private Coffee coffee;

    public Coffee getCoffee() {
        return coffee;
    }

    public void setCoffee(Coffee coffee) {
        this.coffee = coffee;
    }

    public Decorator(double price, String desc, Coffee coffee) {
        super(price, desc);
        this.coffee = coffee;
    }
}

具体装饰者（加糖，加奶）

public class Sugar extends Decorator {
    public Sugar(Coffee coffee){
        super(1,"加糖",coffee);
    }

    @Override
    public double getPrice() {
        return getCoffee().getPrice() + super.getPrice();
    }

    @Override
    public String getDesc() {
        return getCoffee().getDesc() + super.getDesc();
    }
}

public class Milk extends Decorator{
    public Milk(Coffee coffee) {
        super(2, "加奶", coffee);
    }
    @Override
    public double getPrice() {
        return getCoffee().getPrice() + super.getPrice();
    }

    @Override
    public String getDesc() {
        return getCoffee().getDesc() + super.getDesc();
    }
}

测试类

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Coffee coffee = new Americano();
        System.out.println(coffee.getDesc() + ": " + coffee.getPrice());

        coffee = new Sugar(coffee);
        System.out.println(coffee.getDesc() + ": " + coffee.getPrice());

        coffee = new Milk(coffee);
        System.out.println(coffee.getDesc() + ": " + coffee.getPrice());
    }
}

运行结果

解释

Coffee是一个基础的咖啡类,定义了咖啡的基础属性
Decorator是装饰者类，它包装了一个Coffee对象
Milk和Sugar是具体装饰者类，它们分别为咖啡添加了牛奶和糖的费用。
客户端可以选择性地给咖啡添加不同的装饰（例如，先加牛奶，再加糖），而且这些装饰类可以按需组合。

四、装饰者模式的优缺点

优点：

更灵活的扩展功能：
- 装饰者模式可以在不修改原始类的情况下，动态地给对象添加新功能，从而增加了系统的灵活性。
避免了类的爆炸性增长：
- 使用装饰者模式可以避免过多的继承层次结构，如果使用继承的话，会导致类的数量急剧增加。而通过装饰者，可以根据需要动态添加功能，保持系统结构的简洁性。
支持对象的职责分离：
- 每个装饰者负责提供一个具体的功能，可以使得不同的功能职责分离，避免单一类承担过多的责任。
符合开闭原则：
- 装饰者模式遵循了开闭原则，即对扩展开放，对修改封闭。通过装饰器，我们可以在不修改原始代码的情况下为对象添加新功能。