设计模式之结构型：装饰器模式

news2025/6/5 3:43:35

装饰器模式(Decorator Pattern)

定义

装饰器模式是一种结构型设计模式，允许动态地为对象添加新功能，而无需修改其原始类。它通过将对象包装在装饰器类中，以组合代替继承，实现功能的灵活扩展(如 Java I/O 流、GUI 组件样式增强)。

UML 类图

设计模式之结构型：装饰器模式_装饰器模式

核心角色

Component：核心对象接口(如咖啡、文本处理器)，定义基础功能。
ConcreteComponent：具体的基础对象实现(如黑咖啡、文件读取器)。
Decorator：装饰器抽象类，持有 Component 的引用并实现其接口(核心设计)。
ConcreteDecorator：具体的装饰器类，添加额外功能(如加糖、加密、压缩)。

优点

动态扩展功能：无需修改原有类，通过装饰器链式叠加功能(如 new CompressionDecorator(new EncryptionDecorator(fileReader)))。
避免继承爆炸：替代多层继承(如 Coffee → MilkCoffee → SugarMilkCoffee…)，减少子类数量。
开闭原则：新增功能时只需添加装饰器类，无需修改已有代码。
灵活组合：装饰器可以任意顺序叠加(如先压缩再加密，或先加密再压缩)。

缺点

复杂度提升：装饰器层级过多时，代码可读性和调试难度增加(如嵌套 5 层装饰器)。
初始化冗余：创建装饰器对象链可能涉及多个对象的实例化，增加资源消耗。
接口一致性风险：装饰器必须与原始对象接口完全一致，否则会导致调用失败。

代码示例(Java)

咖啡与调料装饰器

// 核心组件接口：咖啡
interface Coffee {
    double getCost();
    String getDescription();
}

// 具体组件：黑咖啡
class BlackCoffee implements Coffee {
    @Override
    public double getCost() {
        return 2.0;
    }

    @Override
    public String getDescription() {
        return "黑咖啡";
    }
}

// 抽象装饰器
abstract class CoffeeDecorator implements Coffee {
    protected Coffee decoratedCoffee;

    public CoffeeDecorator(Coffee coffee) {
        this.decoratedCoffee = coffee;
    }

    @Override
    public double getCost() {
        return decoratedCoffee.getCost();
    }

    @Override
    public String getDescription() {
        return decoratedCoffee.getDescription();
    }
}

// 具体装饰器：加糖
class SugarDecorator extends CoffeeDecorator {
    public SugarDecorator(Coffee coffee) {
        super(coffee);
    }

    @Override
    public double getCost() {
        return super.getCost() + 0.5;
    }

    @Override
    public String getDescription() {
        return super.getDescription() + " + 糖";
    }
}

// 具体装饰器：加牛奶
class MilkDecorator extends CoffeeDecorator {
    public MilkDecorator(Coffee coffee) {
        super(coffee);
    }

    @Override
    public double getCost() {
        return super.getCost() + 1.0;
    }

    @Override
    public String getDescription() {
        return super.getDescription() + " + 牛奶";
    }
}

// 客户端
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Coffee coffee = new MilkDecorator(new SugarDecorator(new BlackCoffee()));
        System.out.println(coffee.getDescription());  // 输出：黑咖啡 + 糖 + 牛奶
        System.out.println("价格：" + coffee.getCost()); // 输出：3.5
    }
}