装饰器模式详解（附代码案例和源码分析）

ops/2025/1/19 3:51:02/

目录

装饰器模式的本质

装饰器模式和继承结构的对比

源码中IO流的继承结构

具体装饰器类

装饰器的组合应用

装饰器链的特点

代码案例

定义coffee类型

coffee的实现类 

装饰器抽象类

装饰器 - 季节限定

装饰器——加牛奶 

装饰器——加糖 

生成咖啡的简单工厂

咖啡制作服务（动态加功能）

装饰器模式的优点

装饰器模式的缺点

装饰器模式的本质

 装饰器模式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。它是一种用于代替继承的技术，通过组合的方式实现功能的扩展。这种模式创建了一个装饰类，用来包装原有的类，并在保持类方法签名完整性的前提下，提供了额外的功能。

多态与装饰器的结合优势，多态允许我们使用基类类型引用指向子类对象，这与装饰器模式完美契合。通过多态，我们可以在运行时动态决定使用哪些装饰器，而客户端代码无需关心具体实现细节。

装饰器模式和继承结构的对比

可能大家可能会有疑问，这装饰器功能不就和继承一样吗？为什么不直接用继承呢？还要装饰器模式有什么用？

现在可以想象一个场景，有一个coffee抽象类，下面有五个不同的coffee的实现类，若是我现在想给coffee类加上糖的功能，如果是用继承，那是不是要给这五个实现类都写子类实现。

如果过段时间，我又想添加一个新的功能呢？是不是又要给每个类写一个子类，这样的话会使这个继承结构变得非常冗杂。

那我现在做一个装饰器类，他的功能就是加糖，其中有个属性就是coffee抽象类，哪个coffee实现类想要有这个功能就直接赋值到装饰器类的属性就可以了，功能装饰器类都做了，那这样不就只用写一个类就好了？就避免了冗长的继承结构。

源码中IO流的继承结构

InputStream：字节输入流的抽象基类

OutputStream：字节输出流的抽象基类

FileInputStream：文件输入流，继承自InputStream

FileOutputStream：文件输出流，继承自OutputStream

ByteArrayInputStream：字节数组输入流，继承自InputStream

ByteArrayOutputStream：字节数组输出流，继承自OutputStream

FilterInputStream：过滤输入流，所有装饰器输入流的父类，持有一个InputStream引用，提供默认的装饰器实现

FilterOutputStream：过滤输出流，所有装饰器输出流的父类，持有一个OutputStream引用，提供默认的装饰器实现

具体装饰器类

BufferedInputStream：缓冲输入流，添加缓冲功能，提高读取效率，继承自FilterInputStream

BufferedOutputStream：缓冲输出流，添加缓冲功能，提高写入效率，继承自FilterOutputStream

DataInputStream：数据输入流，读取Java基本数据类型，支持基本类型的读取，继承自FilterInputStream

DataOutputStream：数据输出流，写入Java基本数据类型，支持基本类型的写入，继承自FilterOutputStream

装饰器的组合应用

基础流 + 缓冲：FileInputStream + BufferedInputStream

提供高效的文件读取

基础流 + 缓冲 + 数据类型处理：FileInputStream + BufferedInputStream + DataInputStream

装饰器链的特点

可以任意组合，每个装饰器，专注于一个功能，易于扩展新功能，优于继承的扩展方式

代码案例

定义coffee类型
java">// 1. 定义咖啡类型
public enum CoffeeType {ESPRESSO, LATTE, MOCHA
}
java">// 2. 扩展基础组件接口
public interface Coffee {String getDescription();double getCost();CoffeeType getType();void brew();  // 添加冲泡方法
}
coffee的实现类 
java">public class Espresso implements Coffee {@Overridepublic String getDescription() {return "Espresso";}@Overridepublic double getCost() {return 4.0;}@Overridepublic CoffeeType getType() {return CoffeeType.ESPRESSO;}@Overridepublic void brew() {System.out.println("Brewing strong espresso");}
}
java">public class Latte implements Coffee {@Overridepublic String getDescription() {return "Latte";}@Overridepublic double getCost() {return 5.0;}@Overridepublic CoffeeType getType() {return CoffeeType.LATTE;}@Overridepublic void brew() {System.out.println("Brewing latte with steamed milk");}
}
装饰器抽象类
java">public abstract class CoffeeDecorator implements Coffee {protected final Coffee decoratedCoffee;public CoffeeDecorator(Coffee coffee) {this.decoratedCoffee = coffee;}// 默认实现委托给被装饰对象@Overridepublic String getDescription() {return decoratedCoffee.getDescription();}@Overridepublic double getCost() {return decoratedCoffee.getCost();}@Overridepublic CoffeeType getType() {return decoratedCoffee.getType();}@Overridepublic void brew() {decoratedCoffee.brew();}
}
装饰器 - 季节限定
java">public class SeasonalDecorator extends CoffeeDecorator {private final String season;public SeasonalDecorator(Coffee coffee, String season) {super(coffee);this.season = season;}@Overridepublic void brew() {super.brew();addSeasonalTouch();}private void addSeasonalTouch() {switch(season.toLowerCase()) {case "summer":System.out.println("Adding ice and mint leaf");break;case "winter":System.out.println("Adding cinnamon and nutmeg");break;}}
}
装饰器——加牛奶 
java">public class MilkDecorator extends CoffeeDecorator {public MilkDecorator(Coffee coffee) {super(coffee);}@Overridepublic String getDescription() {return decoratedCoffee.getDescription() + ", with Milk";}@Overridepublic double getCost() {return decoratedCoffee.getCost() + 2.0;}// 特有方法public void addMilkFoam() {System.out.println("Adding milk foam");}
}
装饰器——加糖 
java">public class SugarDecorator extends CoffeeDecorator {public SugarDecorator(Coffee coffee) {super(coffee);}@Overridepublic String getDescription() {return decoratedCoffee.getDescription() + ", with Sugar";}@Overridepublic double getCost() {return decoratedCoffee.getCost() + 1.0;}// 特有方法public void mixSugar() {System.out.println("Mixing sugar thoroughly");}
}

 

生成咖啡的简单工厂
java">public class CoffeeFactory {public static Coffee createCoffee(CoffeeType type) {switch(type) {case ESPRESSO:return new Espresso();case LATTE:return new Latte();case MOCHA:return new MochaDecorator(new Espresso());default:throw new IllegalArgumentException("Unknown coffee type");}}
}
咖啡制作服务（动态加功能）
java">public class CoffeeService {public Coffee prepareCoffee(CoffeeType type, boolean withMilk, boolean withSugar, String season) {// 基础咖啡Coffee coffee = CoffeeFactory.createCoffee(type);// 根据条件动态添加装饰器if (withMilk) {coffee = new MilkDecorator(coffee);}if (withSugar) {coffee = new SugarDecorator(coffee);}// 季节性装饰if (season != null) {coffee = new SeasonalDecorator(coffee, season);}return coffee;}// 批量处理订单public List<Coffee> prepareOrders(List<CoffeeOrder> orders) {return orders.stream().map(order -> prepareCoffee(order.getType(),order.isWithMilk(),order.isWithSugar(),order.getSeason())).collect(Collectors.toList());}
}

通过多态，装饰器模式变得更加强大和灵活。它允许我们在运行时动态地组合不同的行为，同时保持代码的清晰和可维护性。这种组合为我们提供了一种优雅的方式来扩展对象的功能，而不需要创建大量的子类。

装饰器模式的优点

比继承更灵活：装饰类和被装饰类可以独立发展，不会相互耦合

动态扩展功能：通过组合不同的装饰器，可以实现不同的功能组合

符合开闭原则：增加新功能时，不需要修改原有代码，只需添加新的装饰类

具体组件类和装饰类可以独立变化：提供了比继承更多的灵活性

装饰器模式的缺点

会产生很多小对象：每个装饰器都要包装一个对象，会产生很多小对象

多层装饰比较复杂：如果层次过多，会使系统变得复杂

装饰器模式比继承更灵活，但也更容易出错，调试时寻找错误可能比较困难


http://www.ppmy.cn/ops/151263.html

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