九、结构型（装饰者模式）

装饰者模式

概念
装饰者模式（Decorator Pattern）是一种结构型设计模式，允许向一个对象动态地添加额外的职责，而不影响其他对象。与继承相比，装饰者模式更加灵活，可以在运行时为对象添加新的功能。

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应用场景

1. 动态地扩展对象的功能：当你需要在运行时动态添加对象功能，而不修改原始类或通过继承增加子类时，可以使用装饰者模式。例如为用户界面组件动态添加滚动条、边框等功能。
2. 避免类爆炸：如果使用继承来扩展功能会导致大量子类的增加，装饰者模式可以通过对象组合减少子类的数量。
3. 扩展对象功能的灵活性：你可以根据需要选择装饰对象，以组合不同的功能，达到灵活扩展的目的。

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注意点

• 注意装饰链的顺序：装饰者可以嵌套调用，但装饰顺序会影响最终效果。
• 装饰者与被装饰者接口一致：确保装饰者和被装饰的对象实现相同的接口，以便可以相互替换。
• 运行时灵活性：装饰者模式比静态继承更具灵活性，但可能增加系统的复杂性，因为需要动态组合多个装饰对象。

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核心要素

1. Component（抽象构件）：定义被装饰对象的接口，装饰者和具体构件都要实现这个接口。
2. ConcreteComponent（具体构件）：实现抽象构件接口，表示被装饰的具体对象。
3. Decorator（装饰者抽象类）：持有一个构件对象的引用，并定义与抽象构件相同的接口，用来装饰具体对象。
4. ConcreteDecorator（具体装饰者）：扩展装饰者，增加额外的功能。

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Java代码完整示例

// 抽象构件
interface Component {void operation();
}// 具体构件
class ConcreteComponent implements Component {@Overridepublic void operation() {System.out.println("具体构件的操作");}
}// 抽象装饰者
abstract class Decorator implements Component {protected Component component;public Decorator(Component component) {this.component = component;}@Overridepublic void operation() {component.operation();  // 委托给具体构件}
}// 具体装饰者A
class ConcreteDecoratorA extends Decorator {public ConcreteDecoratorA(Component component) {super(component);}@Overridepublic void operation() {super.operation();addedBehaviorA();}private void addedBehaviorA() {System.out.println("具体装饰者A的额外行为");}
}// 具体装饰者B
class ConcreteDecoratorB extends Decorator {public ConcreteDecoratorB(Component component) {super(component);}@Overridepublic void operation() {super.operation();addedBehaviorB();}private void addedBehaviorB() {System.out.println("具体装饰者B的额外行为");}
}// 客户端
public class Client {public static void main(String[] args) {Component component = new ConcreteComponent();// 使用装饰者A装饰具体构件Component decoratorA = new ConcreteDecoratorA(component);decoratorA.operation();System.out.println("-----");// 使用装饰者B装饰具体构件Component decoratorB = new ConcreteDecoratorB(component);decoratorB.operation();System.out.println("-----");// 使用装饰者A和B嵌套装饰Component decoratorAB = new ConcreteDecoratorA(new ConcreteDecoratorB(component));decoratorAB.operation();}
}

输出结果：

具体构件的操作
具体装饰者A的额外行为
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具体构件的操作
具体装饰者B的额外行为
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具体构件的操作
具体装饰者B的额外行为
具体装饰者A的额外行为

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各种变形用法完整示例

1. 动态添加多个装饰功能
   可以将装饰者模式嵌套使用，动态添加多个装饰功能。

   代码示例：

   public class ClientMultipleDecorators {public static void main(String[] args) {Component component = new ConcreteComponent();// 动态添加多个装饰功能Component decoratorA = new ConcreteDecoratorA(component);Component decoratorB = new ConcreteDecoratorB(decoratorA);decoratorB.operation(); // 先执行A的功能，再执行B的功能}
   }
   

2. 透明装饰者模式
   装饰者和具体组件具有相同接口，客户端无需关心对象是否被装饰。

   代码示例：

   // 客户端透明调用
   public class ClientTransparentDecorator {public static void main(String[] args) {Component component = new ConcreteComponent();Component decorator = new ConcreteDecoratorA(new ConcreteDecoratorB(component));// 客户端透明调用，无需关心对象是否被装饰decorator.operation();}
   }
   

3. 装饰者模式与职责链模式结合
   将装饰者模式与职责链模式结合，可以让多个装饰者顺序处理请求。

   代码示例：

   // 抽象构件
   interface Component {void operation();
   }// 具体构件
   class ConcreteComponent implements Component {@Overridepublic void operation() {System.out.println("具体构件的操作");}
   }// 抽象装饰者
   abstract class Decorator implements Component {protected Component component;public Decorator(Component component) {this.component = component;}@Overridepublic void operation() {if (component != null) {component.operation();}}
   }// 具体装饰者A
   class ConcreteDecoratorA extends Decorator {public ConcreteDecoratorA(Component component) {super(component);}@Overridepublic void operation() {super.operation();System.out.println("装饰者A处理");}
   }// 具体装饰者B
   class ConcreteDecoratorB extends Decorator {public ConcreteDecoratorB(Component component) {super(component);}@Overridepublic void operation() {super.operation();System.out.println("装饰者B处理");}
   }// 客户端
   public class ClientDecoratorChain {public static void main(String[] args) {Component component = new ConcreteComponent();Component decoratorA = new ConcreteDecoratorA(component);Component decoratorB = new ConcreteDecoratorB(decoratorA);decoratorB.operation(); // 顺序处理请求}
   }
   

4. 使用Java I/O类库中的装饰者模式
   Java标准库中的I/O类库广泛使用了装饰者模式。例如BufferedInputStream和FileInputStream之间的关系就是装饰者模式的应用。

   代码示例：

   import java.io.*;public class IOExample {public static void main(String[] args) {try {// FileInputStream 是具体构件，BufferedInputStream 是装饰者InputStream inputStream = new BufferedInputStream(new FileInputStream("test.txt"));int data = inputStream.read();while (data != -1) {System.out.print((char) data);data = inputStream.read();}inputStream.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
   }
   

通过装饰者模式，可以在不修改对象的前提下，动态地给对象添加新的功能，并且支持多层装饰。该模式的灵活性和可扩展性，使得它在许多场景下非常实用。