【Java】23种设计模式——9.装饰器模式

概念

装饰器模式 ，是一种结构设计模式。 通过B类，实现A类方法的前后执行操作。类似于AOP。其核心是组合替代继承，避免因多维度扩展导致的子类爆炸问题。

核心角色

角色‌	‌职责‌	‌示例场景‌
‌组件接口（Component‌)	定义被装饰对象和装饰器的共同接口	Coffee（咖啡基础接口）
‌具体组件（ConcreteComponent‌)	实现 Component，表示基础对象	BlackCoffee（黑咖啡）
‌装饰器抽象类（Decorator‌)	实现 Component，持有 Component 引用	CoffeeDecorator（装饰器基类）
‌具体装饰器（ConcreteDecorator‌)	继承 Decorator，添加具体扩展功能	MilkDecorator（加牛奶装饰）

应用场景

• 动态添加和撤销功能 如为对象添加日志、权限等临时功能。
• 避免多层继承的复杂结构 当子类数量爆炸时，用装饰器替代继承。
• 透明扩展对象行为 客户端无需改制装饰器的存在（如Java I/O流）。

使用

设计一个咖啡订单系统，支持动态添加咖啡配料，并动态获取总价和描述。

• 定义组件接口 (咖啡的抽象接口)

  /**
   * 组件接口 ： 咖啡
   * @Author：lyj
   * @Date：2025/5/6 15:59
   */
  public interface Coffee {
      public double getCost();            // 获取
      public String getDescription();     // 获取描述
  }
  

• 实现具体组件 （咖啡基础：黑咖啡、美式咖啡）

  /**
   * 具体组件 ： 黑咖啡
   * @Author：lyj
   * @Date：2025/5/6 16:02
   */
  public class BlackCoffee implements Coffee {
      /**
       * 获取咖啡价格
       * @return
       */
      @Override
      public double getCost() {
          return 2.0;     // 基础价格
      }
  
      /**
       * 获取咖啡描述
       * @return
       */
      @Override
      public String getDescription() {
          return "黑咖啡";
      }
  }
  /**
   * 具体组件：美式咖啡
   * @Author：lyj
   * @Date：2025/5/7 10:48
   */
  public class Americano implements Coffee{
      /**
       * 获取咖啡价格
       * @return
       */
      @Override
      public double getCost() {
          return 2.2;         // 基础价格
      }
  
      /**
       * 获取咖啡描述
       * @return
       */
      @Override
      public String getDescription() {
          return "美式咖啡";
      }
  }
  

• 定义装饰器抽象类（包装组件） (咖啡 + 配料)

  /**
   * 装饰器抽象类（持有装饰器） ： 咖啡+配料
   * 持有被装饰对象的引用
   * @Author：lyj
   * @Date：2025/5/7 10:50
   */
  public abstract class CoffeeDecorator implements Coffee {
      protected Coffee coffee;        // 被装饰的咖啡对象
  
      public CoffeeDecorator(Coffee coffee) {
          this.coffee = coffee;
      }
  
      /**
       * 获取咖啡价格
       * 默认直接调用被装饰对象的方法
       * @return
       */
      @Override
      public double getCost() {
          return coffee.getCost();
      }
  
      @Override
      public String getDescription() {
          return coffee.getDescription();
      }
  }
  

• 实现具体装饰器 (加糖+ 加奶)

  /**
   * 具体装饰器 ： 添加牛奶
   * @Author：lyj
   * @Date：2025/5/7 14:05
   */
  public class MilkDecorator extends CoffeeDecorator {
      public MilkDecorator(Coffee coffee) {
          super(coffee);
      }
  
      /**
       * 获取价格
       * @return
       */
      @Override
      public double getCost() {
          return super.getCost() + 0.5;
      }
  
      @Override
      public String getDescription() {
          return super.getDescription() + "+牛奶";
      }
  }
  

  /**
   * 具体装饰器 ： 添加糖
   * @Author：lyj
   * @Date：2025/5/7 14:05
   */
  public class SugurDecorator extends CoffeeDecorator {
      public SugurDecorator(Coffee coffee) {
          super(coffee);
      }
  
      /**
       * 获取价格
       * @return
       */
      @Override
      public double getCost() {
          return super.getCost() + 0.4;
      }
  
      @Override
      public String getDescription() {
          return super.getDescription() + "+糖";
      }
  }
  

测试运行

// 基础黑咖啡
Coffee coffee = new BlackCoffee();
System.out.println(coffee.getDescription() + ": " + coffee.getCost());      // 黑咖啡: 2.0
// 加上牛奶
Coffee coffee1 = new MilkDecorator(coffee);
System.out.println(coffee1.getDescription() + ": " + coffee1.getCost());    // 黑咖啡+牛奶: 2.5
// 加糖
Coffee coffee2 = new SugurDecorator(coffee1);
System.out.println(coffee2.getDescription() + ": " + coffee2.getCost());    // 黑咖啡+牛奶+糖: 2.9

// 基础美式咖啡
Coffee coffee3 = new Americano();
System.out.println(coffee3.getDescription() + ": " + coffee3.getCost()); // 美式咖啡: 2.2
// 加糖
Coffee coffee4 = new SugurDecorator(coffee3);
System.out.println(coffee4.getDescription() + ": " + coffee4.getCost());    // 美式咖啡+糖: 2.6
// 加牛奶
Coffee coffee5 = new MilkDecorator(coffee4);
System.out.println(coffee5.getDescription() + ": " + coffee5.getCost());    // 美式咖啡+糖+牛奶: 3.1

Java 标准库中的应用装饰器

Java I/O流失装饰器的经典案例

// 基础组件：FileInputStream
InputStream in = new FileInputStream("test.txt");

// 装饰器：BufferedInputStream（添加缓冲功能）
InputStream bufferedIn = new BufferedInputStream(in);

// 装饰器：DataInputStream（添加数据类型读取功能）
InputStream dataIn = new DataInputStream(bufferedIn);

装饰器模式和注解模式区别

注解的使用，可查看：https://www.cnblogs.com/luyj00436/p/18544203

对比点‌	‌装饰器模式‌	‌注解模式‌
‌本质‌	‌行为增强工具‌	‌元数据标记工具‌
‌执行主体‌	自身实现逻辑	依赖外部处理器
‌扩展维度‌	功能叠加（横向扩展）	配置标记（纵向解耦）

适用选择建议：

• 需要动态叠加功能（如日志、缓存）→优先使用装饰器模式
• 需要标记配置信息（如权限、路由）→优先使用注解模式。

装饰器模式使用场景例子

• Java I/O 流增强 。 BufferedInputStream包装FileInputStream 添加缓冲功能。
• UI 组件扩展。 动态为GUI添加边框、阴影等视觉效果。
• 电商促销叠加。 基础价格通过DiscountDecorator 叠加满减、优惠券等促销规则。
• 日志记录增强 。 在和兴业务逻辑外层包装日记装饰器，记录方法时间。
• 权限校验链 。 多层装饰器实现多重校验（角色校验+IP白名单）
• 缓存机制扩展。 为数据库查询添加 CacheDecorator 实现结果缓存。
• 数据压缩处理。 使用GzipDecorator 包装网络传输流实现自动压缩。
• 加密解密扩展。 在数据库存储前通过EncrypDecorator 自动加密敏感字段。
• 消息格式转换。 为消息处理添加XMLFormatterDecorator 实现格式转换。
• 游戏角色装备系统 。 动态为角色添加武器、护甲等装备效果（属性值动态计算）。

注解模式使用场景

元数据驱动场景

• 依赖注入标记。 Spring 的@Autowired 自动注入 Bean实例。
• 单元测试标识 。 JUnit的@Test标记测试方法。
• API文档生成。 Swagger 的@Api 注解生成接口文档描述。
• 路由器映射控制 Spring MVC 的@RequestMapping,定义HTTP请求路径。
• 代码生成简化 Lomlok的@Data自动生成 Getter/Setter方法。
• 权限控制拦截 Spring Securify 的@PreAuthorize 标记接口访问权限。
• 数据校验标记 JSR-303的@Valid 校验请求参数合法性。
• JSON序列化控制 Jackson的@JsonIgnore忽略字段序列化。
• 定时任务调度 Spring的@Scheduled 定义定时任务执行规则。
• ORM实体映射 Hibernate的@Entry标记数据库表的映射关系