Java 装饰器模式（Decorator）

装饰器模式

　　装饰器模式属于结构型设计模式。它允许向一个现有的对象添加新的功能，同时又不改变其结构。

　　例如：给一个普通的杯子加上杯盖、杯套，让它具有保温防烫等功能，而杯子本身的基本结构并没有发生变化。在软件开发过程中，当我们需要在运行时动态的为对象添加职责，并且避免通过继承来扩展功能带来的类层次结构复杂问题时，装饰器模式就派上用场了。

　　装饰器模式主要包含以下几个角色：

　　1.抽象组件（component）：定义一个抽象接口，规范具体组件和装饰器的行为

　　2.具体组件（concrete component）：实现抽象组件接口，是被装饰的具体对象

　　3.抽象装饰器（decorator）：继承或实现抽象组件接口，持有一个抽象组件的引用，并定义一个可以动态添加职责的方法

　　4.具体装饰器（concrete decorator）：实现抽象装饰器接口，负责为具体组件添加具体功能

核心思想

　　1.动态扩展：在运行时添加/删除功能，而非编译时

　　2.组合优于继承：通过对象组合实现功能叠加，避免类爆炸

　　3.透明性：装饰后的对象与原对象接口一致，对客户端透明

典型使用场景

　　1.I/O流操作（Java原生）如InputStream、BufferedInputStream、DataInputStream等，都是典型的装饰器模式应用
　　2.权限控制/日志记录等通用功能增强，在不改变核心业务逻辑的前提下，为服务添加日志、缓存、安全等功能。

　　3.UI组件扩展，比如按钮组件加上边框、阴影、滚动等效果

　　4.Spring的AOP（面向切面编程）Spring使用了类似装饰器的思想来实现方法拦截和增强。

 

装饰器模式实现步骤

1.故事背景：机器人功能扩展的两种方案

在智能家居领域，某科技公司推出了第一代家用机器人，它具备三个核心功能：对话、唱歌和播放音乐。

// 第一代机器人：基础功能
interface Robot {
    void talk();    // 对话
    void sing();    // 唱歌
    void playMusic(); // 播放音乐
}
 
class FirstGenerationRobot implements Robot {
    @Override
    public void talk() {
        System.out.println("机器人：你好，我能陪你聊天");
    }
 
    @Override
    public void sing() {
        System.out.println("机器人：正在播放《青花瓷》");
    }
 
    @Override
    public void playMusic() {
        System.out.println("机器人：正在播放轻音乐");
    }
}

 

 随着用户需求升级，厂家希望扩展机器人的功能，让它能够扫地和跳舞。针对这个需求，有两种技术方案可供选择：

 

⑴.方案一：传统继承（厂家升级方案）

　　厂家选择开发第二代机器人，通过继承第一代产品并添加新功能：

 　  接口定义

// 基础接口：第一代机器人支持的功能
interface Robot {
    void talk();
    void sing();
    void playMusic();
}

 

 

　　类实现

// 第一代机器人（基础实现）
class FirstGenerationRobot implements Robot {
    @Override
    public void talk() {
        System.out.println("对话中...");
    }
 
    @Override
    public void sing() {
        System.out.println("正在唱歌...");
    }
 
    @Override
    public void playMusic() {
        System.out.println("播放音乐中...");
    }
}
 
// 第二代机器人：通过继承方式扩展功能
class SecondGenerationRobot extends FirstGenerationRobot {
    public void sweep() {
        System.out.println("正在扫地...");
    }
 
    public void dance() {
        System.out.println("正在跳舞...");
    }
}

 

测试代码

public class InheritanceTest {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("=== 继承方式测试 ===");
        SecondGenerationRobot robot = new SecondGenerationRobot();
        robot.talk();
        robot.sing();
        robot.playMusic();
        robot.sweep();  // 扩展功能
        robot.dance();   // 扩展功能
    }
}

⑵.方案二：装饰器模式