设计模式系列16—装饰者模式

1 装饰者模式的定义与特点

在现实生活中，常常需要对现有产品增加新的功能或美化其外观，如房子装修、相片加相框等。在软件开发过程中，有时想用一些现存的组件。这些组件可能只是完成了一些核心功能。但在不改变其结构的情况下，可以动态地扩展其功能。所有这些都可以釆用装饰模式来实现。

1.1 定义

装饰（Decorator）模式的定义：指在不改变现有对象结构的情况下，动态地给该对象增加一些职责（即增加其额外功能）的模式，它属于对象结构型模式。

1.2 特点

通常情况下，扩展一个类的功能会使用继承方式来实现。但继承具有静态特征，耦合度高，并且随着扩展功能的增多，子类会很膨胀。如果使用组合关系来创建一个包装对象（即装饰对象）来包裹真实对象，并在保持真实对象的类结构不变的前提下，为其提供额外的功能，这就是装饰模式的目标。

1.3 结构

装饰模式主要包含以下角色。

• 抽象构件（Component）角色：定义一个抽象接口以规范准备接收附加责任的对象。
• 具体构件（Concrete Component）角色：实现抽象构件，通过装饰角色为其添加一些职责。
• 抽象装饰（Decorator）角色：继承抽象构件，并包含具体构件的实例，可以通过其子类扩展具体构件的功能。
• 具体装饰（ConcreteDecorator）角色：实现抽象装饰的相关方法，并给具体构件对象添加附加的责任。

装饰模式的结构图如图所示：

2 装饰者模式的优缺点

2.1 优点

• 使用装饰者模式比使用继承更加灵活，因为它选择通过一种动态的方式来扩展一个对象的功能，在运行时可以选择不同的装饰器，从而实现不同的行为。
• 通过使用不同的具体装饰类以及这些装饰类的排列组合，可以创造出很多不同行为的组合。可以使用多个具体装饰类来装饰同一对象，得到功能更为强大的对象。
• 具体构件类与具体装饰类可以独立变化，他能是低耦合的。用户可以根据需要来增加新的具体构件类和具体装饰类，在使用时再对其进行各种组合，原有代码无须改变，符合“开闭原则”。

2.2 缺点

• 会产生很多的小对象，增加了系统的复杂性
• 这种比继承更加灵活机动的特性，也同时意味着装饰模式比继承更加易于出错，排错也很困难，对于多次装饰的对象，调试时寻找错误可能需要逐级排查，较为烦琐。

3 装饰者模式的使用场景

• 需要扩展一个类的功能，或给一个类添加附加职责。
• 需要动态的给一个对象添加功能，这些功能可能不明确或者暂时的，可以随时很方便的动态撤销掉。
• 需要增加由一些基本功能的排列组合而产生的非常大量的功能，从而使继承关系变的不现实。
• 当不能采用生成子类的方法进行扩充时。一种情况是，可能有大量独立的扩展，为支持每一种组合将产生大量的子类，使得子类数目呈爆炸性增长。另一种情况可能是因为类定义被隐藏，或类定义不能用于生成子类。

4 装饰者模式的实现

公共接口：

public interface Person {  
    void eat();  
}

被装饰对象：

public class OldPerson implements Person {  
    @Override  
    public void eat() {  
        System.out.println("吃饭");  
    }  
} 

装饰对象：

public class NewPerson implements Person {  
    private OldPerson p;  

    NewPerson(OldPerson p) {  
        this.p = p;  
    }  

    @Override  
    public void eat() {  
        System.out.println("生火");  
        System.out.println("做饭");  
        p.eat();  
        System.out.println("刷碗");   
    }  
}  

测试：

public class PersonDemo {  
    public static void main(String[] args) {  
        OldPerson old = new OldPerson();  
        //old.eat(); 
        NewPerson np = new NewPerson(old);  
        np.eat();  
    }  
} 

通过例子可以看到，没有改变原来的OldPerson类，同时也没有定义他的子类而实现了Person的扩展，这就是装饰者模式的作用。

5 装饰者模式常见问题

5.1 装饰者与适配者模式的区别

• 适配器模式主要用来兼容那些不能在一起工作的类，使他们转化为可以兼容目标接口，虽然也可以实现和装饰者一样的增加新职责，但目的不在此。
  装饰者模式主要是给被装饰者增加新职责的。
• 适配器模式是用新接口来调用原接口，原接口对新系统是不可见或者说不可用的。
  装饰者模式原封不动的使用原接口，系统对装饰的对象也通过原接口来完成使用。
• 适配器是知道被适配者的详细情况的（就是那个类或那个接口）。
  装饰者只知道其接口是什么，至于其具体类型（是基类还是其他派生类）只有在运行期间才知道。

5.2 装饰者和继承的区别

继承：

• 优点：代码结构清晰，而且实现简单
• 缺点：对于每一个的需要增强的类都要创建具体的子类来帮助其增强，这样会导致继承体系过于庞大。

装饰者：

• 优点：内部可以通过多态技术对多个需要增强的类进行增强
• 缺点：需要内部通过多态技术维护需要增强的类的实例。进而使得代码稍微复杂。