装饰模式：动态扩展对象功能

"本章介绍了装饰模式，一种用于动态地给对象增加新功能的设计模式。装饰模式提供了比继承更灵活的方式来扩展对象的功能，同时保持客户端代码对装饰前后对象的使用透明性。" 装饰模式是一种在不改变原有对象的基础上，通过添加额外的职责来扩展对象功能的结构型设计模式。它允许在运行时给对象添加新的行为，而不需要修改对象的源代码或创建新的子类。 ### 模式动机 在软件开发中，我们经常需要在不修改原有类的情况下增加其功能。继承是实现这一目标的一种方法，但它具有静态的特性，一旦继承结构确定，就难以改变。另一方面，关联机制允许在运行时动态地关联对象，装饰模式就是利用这种关联来扩展对象的行为。 ### 模式定义 装饰模式的核心在于，它定义了一个抽象组件（Component）接口，所有被装饰的对象（ConcreteComponent）以及装饰者（Decorator）都实现了这个接口。装饰者持有对组件对象的引用，并在需要的时候调用组件的原始操作。这样，装饰者可以在调用原始操作之前或之后添加新的行为，从而扩展了组件的功能。 ```java // 抽象组件接口 public interface Component { void operation(); } // 具体组件 public class ConcreteComponent implements Component { public void operation() { // 实现组件的基本操作 } } // 装饰者接口 public abstract class Decorator implements Component { protected Component component; public Decorator(Component component) { this.component = component; } @Override public void operation() { component.operation(); } } // 具体装饰A public class ConcreteDecoratorA extends Decorator { public ConcreteDecoratorA(Component component) { super(component); } @Override public void operation() { super.operation(); // 添加额外的操作A } } // 具体装饰B public class ConcreteDecoratorB extends Decorator { public ConcreteDecoratorB(Component component) { super(component); } @Override public void operation() { super.operation(); // 添加额外的操作B } } ``` ### 模式实例与解析 例如，假设我们有一个`Coffee`类，代表基础咖啡。我们可能需要添加不同的调料（如糖、奶油等）来扩展咖啡的口味。这时，我们可以创建多个装饰者类（如`SugaredCoffee`和`CreamyCoffee`），它们都装饰`Coffee`对象，分别添加加糖和加奶油的行为。 ### 模式效果与应用 装饰模式常用于以下场景： 1. 当需要扩展一个类的行为，而继承会导致类的数量过多时。 2. 当希望在不影响其他对象的情况下，为单个对象添加特定功能。 3. 当需要在运行时动态地增加或减少对象的功能。 ### 模式扩展 装饰模式可以与其他设计模式结合使用，如工厂模式用于创建装饰者对象，组合模式用于构建装饰器层次结构等。此外，装饰模式可以与代理模式混淆，但它们有本质区别：装饰模式关注于增强功能，而代理模式主要关注于控制访问。 装饰模式提供了一种优雅的、可扩展的方式来增强对象的功能，避免了过度使用继承带来的复杂性和静态性。通过组合和装饰器，我们可以根据需要自由地添加、移除或更改对象的行为，从而实现高度灵活和可维护的代码。