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一、从咖啡加料说起：什么是装饰器模式？
假设您走进咖啡馆点单：
- 基础款：美式咖啡（15元）
- 加料需求：加牛奶（+3元）、加焦糖（+5元）、加奶油（+4元）
如果为每种组合创建子类，将出现类爆炸：
装饰器模式（Decorator Pattern）
应运而生，通过动态包装对象的方式，实现功能的灵活扩展。
二、装饰器模式的核心结构
2.1 UML类图解析
2.2 关键角色说明
| 角色 | 职责 |
|---|---|
| Component | 定义基础功能接口 |
| ConcreteComponent | 实现基础功能的具体组件 |
| Decorator | 持有组件引用并实现相同接口 |
| ConcreteDecorator | 具体装饰器，添加额外功能 |
三、装饰器模式实战：咖啡加料系统
3.1 基础组件定义
// 组件接口
public interface Coffee {String getDescription();double cost();
}// 基础咖啡实现
public class American implements Coffee {@Overridepublic String getDescription() {return "美式咖啡";}@Overridepublic double cost() {return 15.0;}
}
3.2 抽象装饰器
public abstract class CoffeeDecorator implements Coffee {protected Coffee decoratedCoffee;public CoffeeDecorator(Coffee coffee) {this.decoratedCoffee = coffee;}@Overridepublic String getDescription() {return decoratedCoffee.getDescription();}@Overridepublic double cost() {return decoratedCoffee.cost();}
}
3.3 具体装饰器实现
// 牛奶装饰器
public class MilkDecorator extends CoffeeDecorator {public MilkDecorator(Coffee coffee) {super(coffee);}@Overridepublic String getDescription() {return super.getDescription() + " + 牛奶";}@Overridepublic double cost() {return super.cost() + 3.0;}
}// 焦糖装饰器
public class CaramelDecorator extends CoffeeDecorator {public CaramelDecorator(Coffee coffee) {super(coffee);}@Overridepublic String getDescription() {return super.getDescription() + " + 焦糖";}@Overridepublic double cost() {return super.cost() + 5.0;}
}
3.4 客户端使用示例
public class CoffeeShop {public static void main(String[] args) {Coffee order1 = new American();System.out.println(order1.getDescription() + " 价格：" + order1.cost());Coffee order2 = new MilkDecorator(new American());System.out.println(order2.getDescription() + " 价格：" + order2.cost());Coffee order3 = new CaramelDecorator(new MilkDecorator(new American()));System.out.println(order3.getDescription() + " 价格：" + order3.cost());}
}/* 输出：
美式咖啡 价格：15.0
美式咖啡 + 牛奶 价格：18.0
美式咖啡 + 牛奶 + 焦糖 价格：23.0
*/
四、装饰器模式的优势分析
4.1 与传统继承对比
| 维度 | 继承方案 | 装饰器模式 |
|---|---|---|
| 扩展方式 | 静态编译期扩展 | 动态运行时扩展 |
| 类数量 | 组合爆炸（O(2^n)） | 线性增长（O(n)） |
| 功能组合 | 固定组合 | 任意组合 |
| 维护成本 | 修改父类影响所有子类 | 独立扩展互不影响 |
4.2 核心优势总结
- 开闭原则：无需修改已有代码即可扩展功能
- 灵活组合：可以任意叠加装饰器
- 避免臃肿：将大类的功能分解为小装饰器
- 运行时扩展：动态增减对象功能
五、装饰器模式典型应用场景
5.1 Java IO流体系
// 多层装饰示例
InputStream input = new BufferedInputStream(new GZIPInputStream(new FileInputStream("data.gz")));
5.2 GUI组件装饰
JComponent textArea = new JScrollPane(new BorderDecorator(new ShadowDecorator(new BasicTextArea())));
5.3 Web中间件开发
HttpServletRequest wrappedRequest = new LoggingRequestWrapper(new CachingRequestWrapper(originalRequest));
六、最佳实践与注意事项
6.1 实现建议
- 保持接口一致：装饰器必须实现组件接口
- 控制装饰层数：建议不超过5层装饰
- 明确文档说明：标注可组合的装饰器类型
- 性能监控：关注多层装饰的性能影响
6.2 常见误区
- 滥用装饰器：简单扩展直接使用继承
- 循环装饰：装饰器之间形成循环依赖
- 状态管理：装饰器修改组件内部状态
七、与相关模式对比
| 模式 | 核心区别 |
|---|---|
| 适配器模式 | 改变接口，解决兼容性问题 |
| 代理模式 | 控制访问，可能不透明 |
| 组合模式 | 处理整体-部分层次结构 |
| 策略模式 | 替换算法实现 |
八、总结：何时选择装饰器模式？
适用场景判断：
- ✅ 需要动态/透明地扩展对象功能
- ✅ 不宜使用子类扩展（组合爆炸）
- ✅ 需要撤销或修改已添加的功能
不适用场景：
- ❌ 组件接口频繁变化
- ❌ 需要完全透明的对象（装饰器会改变类型）
- ❌ 简单的一次性扩展需求
扩展阅读：
- 《设计模式：可复用面向对象软件的基础》第四章
- Java I/O源码分析
- Spring Web中的装饰器应用
掌握装饰器模式，让您的代码像乐高积木一样灵活组合！ 🧱