Java装饰器模式

装饰器模式动态地给对象添加额外功能，比继承更灵活。

模式定义

意图：动态给对象添加职责，不改变原有结构。

装饰器 vs 继承

模式结构

基础组件

// 抽象组件
public interface Coffee {
    double getCost();
    String getDescription();
}

// 具体组件
public class SimpleCoffee implements Coffee {
    @Override
    public double getCost() {
        return 10;
    }

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

装饰器

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

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

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

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

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

    @Override
    public double getCost() {
        return super.getCost() + 2;
    }

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

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

    @Override
    public double getCost() {
        return super.getCost() + 1;
    }

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

多层装饰

Coffee coffee = new SimpleCoffee();           // 10元
coffee = new MilkDecorator(coffee);           // 12元
coffee = new SugarDecorator(coffee);          // 13元
coffee = new MilkDecorator(coffee);           // 15元（再加牛奶）

System.out.println(coffee.getDescription());  // 简单咖啡 +牛奶 +糖 +牛奶
System.out.println(coffee.getCost());         // 15.0

Java I/O装饰器

Java I/O是装饰器模式的经典应用：

// 基础组件：InputStream
InputStream input = new FileInputStream("file.txt");

// 装饰：缓冲
input = new BufferedInputStream(input);

// 装饰：数据
input = new DataInputStream(input);

// 多层装饰链
InputStream in = new BufferedInputStream(
    new DataInputStream(
        new FileInputStream("file.txt")
    )
);

实际应用示例

文本处理

public interface TextProcessor {
    String process(String text);
}

public class PlainText implements TextProcessor {
    @Override
    public String process(String text) {
        return text;
    }
}

public abstract class TextDecorator implements TextProcessor {
    protected TextProcessor processor;

    public TextDecorator(TextProcessor processor) {
        this.processor = processor;
    }
}

public class BoldDecorator extends TextDecorator {
    public BoldDecorator(TextProcessor processor) {
        super(processor);
    }

    @Override
    public String process(String text) {
        return "<b>" + processor.process(text) + "</b>";
    }
}

public class ItalicDecorator extends TextDecorator {
    public ItalicDecorator(TextProcessor processor) {
        super(processor);
    }

    @Override
    public String process(String text) {
        return "<i>" + processor.process(text) + "</i>";
    }
}

// 使用
TextProcessor processor = new BoldDecorator(
    new ItalicDecorator(new PlainText())
);
String result = processor.process("Hello");
// <b><i>Hello</i></b>

装饰器特点

1. 装饰器与组件有相同接口
2. 装饰器持有组件引用
3. 装饰器可在组件方法前后添加功能
4. 可无限叠加装饰器

适用场景

1. 动态添加/撤销功能
2. 多种功能组合
3. 避免继承导致的类爆炸
4. Java I/O流处理

注意事项

装饰器需实现组件所有方法

装饰器层数过多影响性能

装饰顺序可能影响结果

装饰器不改变组件核心功能

要点总结

1. 装饰器动态添加功能，比继承更灵活
2. 装饰器实现组件接口，持有组件引用
3. 可多层叠加装饰，任意组合功能
4. Java I/O是装饰器的经典应用
5. 适用于需要动态组合多种功能的场景