Java 设计模式系列（八）装饰者模式

装饰模式又名包装(Wrapper)模式。装饰模式以对客户端透明的方式扩展对象的功能，是继承关系的一个替代方案。

一、装饰模式的结构

装饰模式以对客户透明的方式动态地给一个对象附加上更多的责任。换言之，客户端并不会觉得对象在装饰前和装饰后有什么不同。装饰模式可以在不使用创造更多子类的情况下，将对象的功能加以扩展。

图8-1 装饰模式的结构

Component：组件对象的接口，可以给这些对象动态的添加职责。
ConcreteComponent：具体的组件对象，实现组件对象接口，通常就是被装饰器装饰的原始对象，也就是可以给这个对象添加职责。
Decorator：所有装饰器的抽象父类，需要定义一个与组件接口一致的接口，并持有一个Component对象，其实就是持有一个被装饰的对象。

源代码

(1) Component

public abstract class Component {
    public abstract void operation();
}

public class ConcreteComponent extends Component {
    public void operation() {
        //相应的功能处理
    }
}

(2) Decorator

public abstract class Decorator extends Component {
    /** 持有组件对象 */
    protected Component component;

    /** 构造方法，传入组件对象 
    public Decorator(Component component) {
        this.component = component;
    }

    public void operation() {
        //转发请求给组件对象，可以在转发前后执行一些附加动作
        component.operation();
    }
}

/**
 * 装饰器的具体实现对象，向组件对象添加职责
 */
public class ConcreteDecoratorA extends Decorator {
    public ConcreteDecoratorA(Component component) {
        super(component);
    }
    /**
     * 添加的状态
     */
    private String addedState;
    
    public String getAddedState() {
        return addedState;
    }

    public void setAddedState(String addedState) {
        this.addedState = addedState;
    }

    public void operation() {
        //调用父类的方法，可以在调用前后执行一些附加动作
        //在这里进行处理的时候，可以使用添加的状态
        super.operation();
    }
}

public class ConcreteDecoratorB extends Decorator {
    public ConcreteDecoratorB(Component component) {
        super(component);
    }
    /**
     * 需要添加的职责
     */
    private void addedBehavior() {
        //需要添加的职责实现
    }
    public void operation() {
        //调用父类的方法，可以在调用前后执行一些附加动作
        super.operation();
        addedBehavior();
    }
}

二、装饰模式的简化

大多数情况下，装饰模式的实现都要比上面给出的示意性例子要简单。

如果只有一个 ConcreteComponent 类，那么可以考虑去掉抽象的 Component类（接口），把 Decorator 作为一个 ConcreteComponent 子类。如下图所示：

图8-2 装饰模式的简化

如果只有一个 ConcreteDecorator 类，那么就没有必要建立一个单独的 Decorator 类，而可以把 Decorator 和 ConcreteDecorator 的责任合并成一个类。甚至在只有两个 ConcreteDecorator 类的情况下，都可以这样做。如下图所示：

图8-3 装饰模式的简化

三、装饰模式在 IO 库中的应用

装饰模式在 Java 语言中的最著名的应用莫过于 Java I/O 标准库的设计了。

由于 Java I/O 库需要很多性能的各种组合，如果这些性能都是用继承的方法实现的，那么每一种组合都需要一个类，这样就会造成大量性能重复的类出现。而如果采用装饰模式，那么类的数目就会大大减少，性能的重复也可以减至最少。因此装饰模式是 Java I/O 库的基本模式。

图8-4 Java InputStream

根据上图可以看出：

抽象构件(Component)角色：由InputStream扮演。这是一个抽象类，为各种子类型提供统一的接口。
具体构件(ConcreteComponent)角色：由ByteArrayInputStream、FileInputStream、PipedInputStream、StringBufferInputStream等类扮演。它们实现了抽象构件角色所规定的接口。
抽象装饰(Decorator)角色：由FilterInputStream扮演。它实现了InputStream所规定的接口。
具体装饰(ConcreteDecorator)角色：由几个类扮演，分别是BufferedInputStream、DataInputStream以及两个不常用到的类LineNumberInputStream、PushbackInputStream。

四、总结

装饰模式的优点

（1）装饰模式与继承关系的目的都是要扩展对象的功能，但是装饰模式可以提供比继承更多的灵活性。装饰模式允许系统动态决定“贴上”一个需要的“装饰”，或者除掉一个不需要的“装饰”。继承关系则不同，继承关系是静态的，它在系统运行前就决定了。

（2）通过使用不同的具体装饰类以及这些装饰类的排列组合，设计师可以创造出很多不同行为的组合。

装饰模式的缺点

由于使用装饰模式，可以比使用继承关系需要较少数目的类。使用较少的类，当然使设计比较易于进行。但是，在另一方面，使用装饰模式会产生比使用继承关系更多的对象。更多的对象会使得查错变得困难，特别是这些对象看上去都很相像。

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