JAVA设计模式8：装饰模式，动态地将责任附加到对象上，扩展对象的功能

作者主页：Designer 小郑
作者简介：3年JAVA全栈开发经验，专注JAVA技术、系统定制、远程指导，致力于企业数字化转型，CSDN博客专家，阿里云社区专家博主，蓝桥云课讲师。

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一、什么是装饰模式

装饰模式是一种设计模式，属于结构型模式之一。

在 Java 中，装饰模式通过动态地将责任附加到对象上，以扩展其功能，它提供了一种比继承更灵活的方式来扩展对象的功能。

在装饰模式中，有一个基础对象（被装饰对象）和一系列装饰器（装饰对象）。

装饰器和基础对象实现同一个接口，这样它们可以相互替换。

装饰器包含一个基础对象的引用，并将新的功能添加到基础对象上。

使用装饰模式，我们可以$在运行时动态地扩展对象的功能，而不需要修改已有的代码$，它将对象的行为和功能的扩展分离开来，使得代码更加灵活可扩展。

下面是一个简单的Java代码示例，请同学们复制到本地执行。

// 定义口
public interface Shape {void draw();
}// 实现接口的基础对象
public class Circle implements Shape {@Overridepublic void draw() {System.out.println("画一个圆形");}
}// 实现接口的装饰器
public abstract class ShapeDecorator implements Shape {protected Shape decoratedShape;ShapeDecorator(Shape decoratedShape) {this.decoratedShape = decoratedShape;}@Overridepublic void draw() {decoratedShape.draw();}
}// 具体的装饰器
public class RedShapeDecorator extends ShapeDecorator {public RedShapeDecorator(Shape decoratedShape) {super(decoratedShape);}@Overridepublic void draw() {decoratedShape.draw();setRedBorder();}private void setRedBorder() {System.out.println("添加红色边框");}
}// 使用示例
public class Main {public static void main(String[] args) {Shape circle = new Circle();// 使用装饰器功能扩展Shape redCircle = new RedShapeDecorator(new Circle());Shape redRectangle = new RedShapeDecorator(new Rectangle());circle.draw();          // 输出：画一个圆形redCircle.draw();       // 输出：画一个圆形，添加红色边框redRectangle.draw();    // 输出：画一个长方，添加红色边框}
}

在这个例子中，Circle是基础对象，ShapeDecorator是装饰器，RedShapeDecorator是具体的装饰器。

使用装饰器可以在运行时为基础对象添加新的功能，而不需要修改基础对象本的代码。

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二、装饰模式实例

以下是一个简单的 Java 装饰模式的实例代码，请同学们复制到本地执行。

// 定义接口
interface Shape {void draw();
}// 实现接口的基础对象
class Circle implements Shape {@Overridepublic void draw() {System.out.println("画一个圆形");}
}// 实现接口的装饰器
abstract class ShapeDecorator implements Shape {protected Shape decoratedShape;public ShapeDecorator(Shape decoratedShape) {this.decoratedShape = decoratedShape;}@Overridepublic void draw() {decoratedShape.draw();}
}// 具体的装饰器
class RedShapeDecorator extends ShapeDecorator {public RedShapeDecorator(Shape decoratedShape) {super(decoratedShape);}@Overridepublic void draw() {decoratedShape.draw();setRedBorder();}private void setRedBorder() {System.out.println("添加红色边框");}
}// 使用示例
public class Main {public static void main(String[] args) {Shape circle = new Circle();// 使用装饰器功能扩展Shape redCircle = new RedShapeDecorator(new Circle());Shape redRectangle = new RedShapeDecorator(new Rectangle());circle.draw(); // 输出：画一个圆形redCircle.draw(); // 输出：画一个圆形，添加红色边框redRectangle.draw(); // 输出：画一个长方形，添加红色边框}
}

在这个例子中，Circle是基础对象，ShapeDecorator是装饰器，RedShapeDecorator是具体的装饰器。

使用装饰器可以在运行时为基础对象添加新的功能，而不需要修改基础对象本身的代码。

通过创建具体的装饰器并传入基础对象，可以动态地扩展对象的功能。

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三、装饰模式的应用场景

装饰模式在以下 $4$ 种情况下使用，请同学们有个基本的了解。

1. 动态地给一个对象添加额外的功能，而不影响其他对象。
2. 需要在不改变原有代码的情况下，对现有对象进行扩展。
3. 需要通过组合而非继承来实现功能的扩展。
4. 需要对一个对象的功能进行多次扩展，而使用继承会导致类的爆炸性增长。

当然，装饰模式的应用场景有以下 $4$ 类，请同学们认真学习。

1. IO 流操作：Java 中的 InputStream、OutputStream 等类就是典型的装饰模式的应用。通过装饰器模式，我们可以在运行时动态地为输入输出流添加新的功能，如缓冲、压缩等，而不需要修改原有的 IO 类。
2. GUI 组件：在 GUI 应用程序中，我们经常需要为组件添加额外的装饰，如边框、滚动条等。装饰模式可以让我们在不改变组件类的情况下，动态地添加这些装饰。
3. 日志记录：通过装饰模式，我们可以为日志记录器对象动态地添加新的功能，如加密、压缩等，而不需要修改原有的日志记录器类。
4. 数据库操作：在数据库操作中，我们可以通过装饰模式为数据库连接对象添加额外的功能，如连接池管理、事务管理等。

总之，装饰模式在需要动态地为对象添加功能、扩展对象的行为且不改变原有代码的情况下，提供了一种灵活且可复用的方案。

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四、装饰模式面试题

1. 请解释什么是装饰模式，并举一个具体的例子。
2. 装饰模式和继承有什么区别？
3. 装饰模式的优点和缺点是什么？
4. 装饰模式与适配器模式有何异同？
5. 在什么情况下应该使用装饰模式？
6. 装饰模式如何实现动态地给对象添加新的功能？
7. 装饰模式中的组件接口和装饰器接口有何作用？
8. 在装饰模式中，装饰器可以有多个吗？如果可以，如何管理多个装饰器之间的顺序？
9. 装饰模式与代理模式有何区别？
10. 装饰模式是否违反开闭原则？为什么？

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