Java设计模式之装饰器模式

概述和作用

装饰器模式是一种结构型设计模式，允许在运行时动态地给对象添加额外的功能或职责。它通过创建装饰器类来包装原始对象，从而在不修改原始类代码的情况下扩展其功能。

装饰器模式适用于以下场景：

需要动态地给对象添加功能或职责，且这些功能或职责可以随时添加和移除。

需要避免通过继承进行功能扩展，因为继承会导致类的层次结构过于复杂。

举例

假设我们有一个图形绘制系统，需要给图形添加不同的装饰效果，如边框、阴影等。我们可以使用装饰器模式来实现。

public interface Shape {
    void draw();
}

// 圆形
public class Circle implements Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("绘制圆形");
    }
}

// 矩形
public class Rectangle implements Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("绘制矩形");
    }
}

public abstract class ShapeDecorator implements Shape {
    protected Shape decoratedShape;

    public ShapeDecorator(Shape decoratedShape) {
        this.decoratedShape = decoratedShape;
    }

    @Override
    public void draw() {
        decoratedShape.draw();
    }
}

// 边框装饰器
public class BorderDecorator extends ShapeDecorator {
    public BorderDecorator(Shape decoratedShape) {
        super(decoratedShape);
    }

    @Override
    public void draw() {
        super.draw();
        addBorder();
    }

    private void addBorder() {
        System.out.println("添加边框");
    }
}

// 阴影装饰器
public class ShadowDecorator extends ShapeDecorator {
    public ShadowDecorator(Shape decoratedShape) {
        super(decoratedShape);
    }

    @Override
    public void draw() {
        super.draw();
        addShadow();
    }

    private void addShadow() {
        System.out.println("添加阴影");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Shape circle = new Circle();
        Shape rectangle = new Rectangle();

        // 给圆形添加边框
        Shape circleWithBorder = new BorderDecorator(circle);
        circleWithBorder.draw(); // 输出：绘制圆形 添加边框

        // 给矩形添加阴影
        Shape rectangleWithShadow = new ShadowDecorator(rectangle);
        rectangleWithShadow.draw(); // 输出：绘制矩形 添加阴影

        // 给圆形同时添加边框和阴影
        Shape circleWithBorderAndShadow = new ShadowDecorator(new BorderDecorator(circle));
        circleWithBorderAndShadow.draw(); // 输出：绘制圆形 添加边框 添加阴影
    }
}

优点和缺点

优点

1.动态扩展功能：可以在运行时动态地给对象添加功能，而无需修改原始类的代码。

2.代码复用性高：通过装饰器类的组合，可以灵活地组合不同的功能，避免了类的爆炸性增长。

3.符合开闭原则：对扩展开放，对修改封闭。可以在不修改原始类的情况下扩展其功能。

缺点

1.可能导致设计复杂：如果过度使用装饰器模式，可能会导致系统设计变得复杂，难以理解。

2.装饰器组合的复杂性：如果装饰器之间存在依赖关系，可能会导致装饰器的组合变得复杂。

不使用装饰器模式的实现方式

如果不使用装饰器模式，可以通过继承或组合的方式来实现类似的功能。

继承方式

public class CircleWithBorder extends Circle {
    @Override
    public void draw() {
        super.draw();
        System.out.println("添加边框");
    }
}

public class CircleWithShadow extends Circle {
    @Override
    public void draw() {
        super.draw();
        System.out.println("添加阴影");
    }
}

public class CircleWithBorderAndShadow extends Circle {
    @Override
    public void draw() {
        super.draw();
        System.out.println("添加边框");
        System.out.println("添加阴影");
    }
}

组合方式

public class CircleWithBorder {
    private Circle circle;

    public CircleWithBorder(Circle circle) {
        this.circle = circle;
    }

    public void draw() {
        circle.draw();
        System.out.println("添加边框");
    }
}

public class CircleWithShadow {
    private Circle circle;

    public CircleWithShadow(Circle circle) {
        this.circle = circle;
    }

    public void draw() {
        circle.draw();
        System.out.println("添加阴影");
    }
}

然而，这种方式会导致类的爆炸性增长，因为每一种功能组合都需要一个单独的类。而装饰器模式通过装饰器类的组合，可以更灵活地实现功能扩展。