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一、装饰器模式（Decorator Pattern）

1、模式概述

装饰器模式 是一种 结构型设计模式，它允许 动态地给一个对象添加额外的职责，而不改变其原有结构。装饰器通过 组合 + 委托 的方式，在运行时灵活扩展对象功能。

核心思想：“不改类，只加层 —— 功能层层叠加，行为动态增强。”

装饰器模式 = 接口一致 + 组合增强

  • 它不是“硬编码功能”，而是“像搭积木一样动态组装行为”。

2、使用场景

装饰器模式适用于以下情况：

  • 需要在 不修改原类代码的前提下，动态地为对象 增加新功能；
  • 功能组合 种类繁多，若用继承会导致 类爆炸（如 3 种基础图形 × 4 种边框 × 5 种填充 = 60 个子类）；
  • 需要 在运行时动态决定对象的行为（如根据用户权限添加日志、加密等）；
  • 希望 复用功能模块，并能 自由组合（如 I/O 流中的 BufferedInputStream 包装 FileInputStream）。

典型应用：

  • Java I/O 流体系：BufferedInputStream, DataInputStream 等；
  • Web 开发中的请求/响应包装（如 Spring 的 HttpServletRequestWrapper）；
  • 游戏装备系统（武器 + 火焰附魔 + 暴击附魔）；
  • UI 控件样式叠加（按钮 + 圆角 + 阴影 + 动画）。

3、示例程序：图形绘制 + 边框装饰

1）抽象构件 Shape

/**
 * 抽象构件（Component）
 * 定义所有图形的公共行为
 */
public interface Shape {
    void draw();
}

2）具体构件（基础图形）

a、圆形

/**
 * 具体构件（ConcreteComponent）
 */
public class Circle implements Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("Shape: Circle");
    }
}

b、矩形

public class Rectangle implements Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("Shape: Rectangle");
    }
}

c、装饰器抽象类 ShapeDecorator

  • 构造函数注入被装饰对象；
  • 默认行为是 直接委托，子类可 重写以增强。
/**
 * 装饰器抽象类（Decorator）
 * 持有被装饰对象的引用，并实现相同接口
 */
public abstract class ShapeDecorator implements Shape {
    protected Shape decoratedShape;

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

    @Override
    public void draw() {
        decoratedShape.draw(); // 委托给被装饰对象
    }
}

4）具体装饰器：红色边框

/**
 * 具体装饰器（ConcreteDecorator）
 * 为图形添加红色边框
 */
public class RedShapeDecorator extends ShapeDecorator {

    public RedShapeDecorator(Shape decoratedShape) {
        super(decoratedShape);
    }

    @Override
    public void draw() {
        // 先绘制原始图形
        decoratedShape.draw();
        // 再添加装饰行为
        setRedBorder();
    }

    private void setRedBorder() {
        System.out.println("Border Color: Red");
    }
}

5）客户端测试 Main

  • 同一套装饰器可用于 任意图形；

  • 新增装饰（如绿色边框、虚线边框）无需修改现有代码；
  • 支持 多层嵌套装饰（如红边 + 虚线 + 阴影）。
/**
 * 客户端（Client）
 * 演示装饰器的动态组合能力
 */
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 1. 原始圆形
        Shape circle = new Circle();
        System.out.println("=== 普通圆形 ===");
        circle.draw();

        // 2. 红色边框圆形
        Shape redCircle = new RedShapeDecorator(new Circle());
        System.out.println("\n=== 红色边框圆形 ===");
        redCircle.draw();

        // 3. 红色边框矩形
        Shape redRectangle = new RedShapeDecorator(new Rectangle());
        System.out.println("\n=== 红色边框矩形 ===");
        redRectangle.draw();

        // 4. 叠加装饰（示例：未来可扩展 GreenBorderDecorator）
        // Shape fancyCircle = new GreenBorderDecorator(new RedShapeDecorator(new Circle()));
    }
}

输出：

=== 普通圆形 ===
Shape: Circle

=== 红色边框圆形 ===
Shape: Circle
Border Color: Red

=== 红色边框矩形 ===
Shape: Rectangle
Border Color: Red

6）UML 类图

                ┌──────────────┐
                │   Shape      │
                │--------------│
                │ + draw()     │
                └──────▲───────┘
                       │
       ┌───────────────┴───────────────┐
       │                               │
┌──────▼───────┐           ┌──────────▼────────────┐
│   Circle     │           │    ShapeDecorator     │
│   Rectangle  │           │-----------------------│
└──────────────┘           │ - decoratedShape: Shape│
                           │-----------------------│
                           │ + draw()              │
                           └──────────▲────────────┘
                                      │
                      ┌───────────────┴───────────────┐
                      │                               │
            ┌─────────▼─────────┐         ┌───────────▼────────────┐
            │ RedShapeDecorator │         │ GreenBorderDecorator   │
            │-------------------│         │------------------------│
            │ + draw()          │         │ + draw()               │
            └───────────────────┘         └────────────────────────┘

4、FQA

1）与适配器模式的区别

  • 适配器是为了“能用”；

  • 装饰器是为了“更好用”。

模式 目的 是否改变接口 典型用途
适配器（Adapter） 转换接口，使不兼容的类能协同工作 ✅ 改变（适配成目标接口） 集成旧系统、第三方库
装饰器（Decorator） 增强功能，保持原有接口不变 ❌ 不改变（完全透明） 日志、权限、缓存、UI 样式等

2）模式优点

  • 开闭原则：新增功能只需添加新装饰器，无需修改原有代码；

  • 灵活性高：可在运行时动态组合功能；

  • 避免类爆炸：相比继承，组合更轻量；

  • 单一职责：每个装饰器只负责一个功能。

3）注意事项

  • 调试复杂度增加：多层嵌套可能导致调用栈过深；
  • 过度设计风险：若功能固定且简单，直接继承更直观；
  • 对象类型识别困难：客户端无法直接知道被装饰了多少层（除非暴露内部结构）。