装饰器模式 (Decorator Pattern)

装饰器模式是一种 结构型设计模式，它允许动态地向对象添加新的功能，同时又不改变其结构。这种模式通过对象组合来实现，比通过继承扩展功能更加灵活。

原理

核心思想：通过将对象包装在一系列装饰器中，增强或修改对象的功能，而无需更改对象本身的代码。
适用场景：
- 希望动态地扩展一个类的功能，而不使用继承。
- 需要为一个对象提供多种行为组合，且行为的数量动态变化。
参与角色：
- Component（抽象组件）：定义一个对象接口，可以动态地为其添加职责。
- ConcreteComponent（具体组件）：实现抽象组件的类，是被装饰的对象。
- Decorator（装饰器）：实现抽象组件，并持有一个具体组件的引用。
- ConcreteDecorator（具体装饰器）：扩展装饰器，提供额外的功能。

优点

动态扩展功能：无需修改原始类和其他装饰器类即可扩展功能。
遵循开闭原则：通过添加新装饰器类来实现功能扩展。
灵活组合：装饰器可以任意组合使用。

缺点

复杂性增加：过多的装饰器可能导致系统变得复杂。
调试困难：在装饰器链中定位问题可能较为困难。

示例代码

场景描述

假设有一个咖啡订单系统，不同的咖啡可以加不同的调料（如牛奶、糖）。咖啡本身和调料的价格需要动态组合计算，且系统应具备良好的扩展性。

1. 定义抽象组件

// 抽象组件
public interface Coffee {String getDescription(); // 获取描述double getCost();        // 获取价格
}

2. 创建具体组件

// 具体组件：基础咖啡
public class BasicCoffee implements Coffee {@Overridepublic String getDescription() {return "Basic Coffee";}@Overridepublic double getCost() {return 5.0;}
}

3. 创建装饰器抽象类

// 抽象装饰器
public abstract class CoffeeDecorator implements Coffee {protected Coffee coffee; // 持有组件的引用public CoffeeDecorator(Coffee coffee) {this.coffee = coffee;}@Overridepublic String getDescription() {return coffee.getDescription();}@Overridepublic double getCost() {return coffee.getCost();}
}

4. 创建具体装饰器

// 牛奶装饰器
public class MilkDecorator extends CoffeeDecorator {public MilkDecorator(Coffee coffee) {super(coffee);}@Overridepublic String getDescription() {return coffee.getDescription() + ", Milk";}@Overridepublic double getCost() {return coffee.getCost() + 1.5; // 牛奶价格}
}// 糖装饰器
public class SugarDecorator extends CoffeeDecorator {public SugarDecorator(Coffee coffee) {super(coffee);}@Overridepublic String getDescription() {return coffee.getDescription() + ", Sugar";}@Overridepublic double getCost() {return coffee.getCost() + 0.5; // 糖价格}
}

5. 客户端代码

public class DecoratorPatternExample {public static void main(String[] args) {// 基础咖啡Coffee coffee = new BasicCoffee();System.out.println(coffee.getDescription() + " -> $" + coffee.getCost());// 加牛奶的咖啡coffee = new MilkDecorator(coffee);System.out.println(coffee.getDescription() + " -> $" + coffee.getCost());// 加牛奶和糖的咖啡coffee = new SugarDecorator(coffee);System.out.println(coffee.getDescription() + " -> $" + coffee.getCost());}
}

输出结果

Basic Coffee -> $5.0
Basic Coffee, Milk -> $6.5
Basic Coffee, Milk, Sugar -> $7.0

UML 类图

         +----------------+         +--------------------+|    Coffee      |<>------>|  CoffeeDecorator   |+----------------+         +--------------------+|+ getDescription()        |+ getDescription()  ||+ getCost()               |+ getCost()         |+----------------+         +--------------------+^                           ^|                           |+--------------------+         +--------------------+|   BasicCoffee      |         | MilkDecorator      |+--------------------+         +--------------------+|+ getDescription()  |         |+ getDescription()  ||+ getCost()         |         |+ getCost()         |+--------------------+         +--------------------+