一、定义

装饰者模式是一种比较常见的模式，其定义如下：

动态地给对象添加一些额外的职责，就增加功能来说，装饰者模式相比生成子类更为灵活。如果不用装饰者模式，我们想要扩展一个对象的功能，我们可能会采用继承该对象的方式，然后重写里面的方法来实现扩展原有功能，但当对象变化频繁的时候，这种子类会有很多，装饰者模式有效避免了这种创建大量子类的现象，动态地扩展对象的功能。

装饰者模式通用类图如下：

二、角色分析

装饰者模式有四个角色需要说明：

Component抽象构件

抽象构建类，可以是抽象类或者接口，定义了被装饰者类的一些抽象方法等，即最基本的功能。

ConcreteComponent具体构件

具体构建类，实现或者继承了抽象构建类，实现了具体的方法，真正被装饰的其实是它。

Decorator装饰角色

一般是一个抽象类，实现接口或者抽象方法，它里面不一定有抽象的方法，在它的属性里面必然有一个private变量指向Component抽象构件。

ConcreteDecorator具体装饰角色

真正在这里扩展原始对象的功能，针对不同的具体构建类，可以定义多个具体装饰角色，例如ConcreteDecoratorA和ConcreteDecoratorB是两个具体的装饰类。

三、装饰者模式案例分析

下面我们以一个日常生活中常见的例子来说明装饰者模式的使用。

冬天快到了，很多小伙伴都会喜欢打火锅，打火锅肯定要有一个汤底，然后我们可能还会点各种各样的配菜，在增加配菜的同时，我们需要动态计算吃这一顿的总价钱。

接下来我们就使用装饰者模式来把上面这种场景进行抽象。

首先，UML类图如下：

我们首先定义抽象构件角色，主要提供两个方法：获取价格的方法getPrice()、获取描述信息的方法getDesc()，代码如下：

/*** 抽象构件: 火锅类*/
public abstract class HotPotComponent {/*** 获取价格** @return*/protected abstract BigDecimal getPrice();/*** 获取描述信息** @return*/protected abstract String getDesc();
}

接下来定义一个具体构件角色：本例中就是火锅底料对象，真正装饰的也就是它。

/*** 具体构件类: 火锅底料*/
public class HotPotSeasoningComponent extends HotPotComponent {@Overrideprotected BigDecimal getPrice() {return BigDecimal.valueOf(20);}@Overrideprotected String getDesc() {return "火锅底料";}
}

接着，定义一个抽象装饰者类，它继承自抽象构件角色，内存持有一个指向抽象构件角色的引用：

/*** 抽象装饰者类*/
public abstract class AbstractDecorator extends HotPotComponent {private HotPotComponent hotPotComponent;public AbstractDecorator(HotPotComponent hotPotComponent) {this.hotPotComponent = hotPotComponent;}@Overrideprotected BigDecimal getPrice() {return hotPotComponent.getPrice().add(getSideDishPrice());}@Overrideprotected String getDesc() {return hotPotComponent.getDesc() + " + " + getSideDishDesc();}/*** 获取配菜的描述** @return*/protected abstract String getSideDishDesc();/*** 获取配菜的价格** @return*/protected abstract BigDecimal getSideDishPrice();}

可以看到，除了实现抽象构件的抽象方法之外，抽象装饰者角色内存还定义了配菜的一些方法。并且重写了抽象构件的getPrice()方法和getDesc()方法，动态的计算所有配菜的总价格。

有了抽象装饰者角色，就需要定义具体的装饰者角色进行增强了：

/*** 具体装饰者角色: 肥牛*/
public class FatCattleDecorator extends AbstractDecorator {public FatCattleDecorator(HotPotComponent hotPotComponent) {super(hotPotComponent);}@Overrideprotected String getSideDishDesc() {return "肥牛";}@Overrideprotected BigDecimal getSideDishPrice() {return BigDecimal.valueOf(20);}
}/*** 具体装饰者角色: 小白菜*/
public class CabbageDecorator extends AbstractDecorator {public CabbageDecorator(HotPotComponent hotPotComponent) {super(hotPotComponent);}@Overrideprotected String getSideDishDesc() {return "小白菜";}@Overrideprotected BigDecimal getSideDishPrice() {return BigDecimal.valueOf(10);}}

最后，我们定义一个场景类进行测试：

public class Client {public static void main(String[] args) {//层层包装HotPotComponent hotPotComponent = new HotPotSeasoningComponent();//一份肥牛hotPotComponent = new FatCattleDecorator(hotPotComponent);//一份肥牛hotPotComponent = new FatCattleDecorator(hotPotComponent);//一份小白菜hotPotComponent = new CabbageDecorator(hotPotComponent);System.out.println(hotPotComponent.getDesc() + " = " + hotPotComponent.getPrice() + "元");}
}

运行结果：

火锅底料 + 肥牛 + 肥牛 + 小白菜 = 70元

可见，成功扩展原有对象的功能，这样我们以后如果需要扩展火锅底料的功能，只需要增加一个具体的装饰者角色即可实现扩展，而不需要改动原有的代码，这符合开闭原则。

四、装饰者应用分析

装饰者模式在我们的IO流中体现的最为显著，下面我们看一下IO流中InputStream相关的UML类图：

对应前面的通用类图应该很容易看出各个角色分别是谁：

OutputStream和InputStream就对应于抽象构件角色(Component)；
FileInputStream和FileOutputStream就对应具体构件角色(ConcreteComponent)；
FilterOutputStream和FilterInputStream就对应着抽象装饰角色(Decorator)；
BufferedOutputStream，DataOutputStream等等就对应着具体装饰角色；

下面是关键源码：

//抽象类，抽象构建角色
public abstract class InputStream implements Closeable {//省略...
}//具体构建角色，也是具体被装饰的类
public class FileInputStream extends InputStream{//省略...
}//装饰者基类，该类持有一个抽象构建角色InputStream的引用
public class FilterInputStream extends InputStream {/*** The input stream to be filtered.*/protected volatile InputStream in;//省略...
}//具体装饰者角色
public class BufferedInputStream extends FilterInputStream {//省略...
}

五、总结

装饰者模式的优点：

装饰者类和被装饰者类互不影响，独立扩展，他们之间没有耦合关系；
装饰者模式是频繁继承的一个替换解决方案，可以重复包装，包装之后返回的还是抽象构建角色；
装饰者模式可以动态地扩展一个实现类的功能；

装饰者模式的缺点：

多层装饰之后会使系统更加复杂，后期不太方便维护和扩展，所以不建议嵌套太多层装饰，尽量减少装饰类的数量，降低系统的复杂度。

装饰者模式的使用场景：

需要动态扩展一个类的功能，或给一个类在增加附加功能；
需要频繁使用继承才能扩展功能时可以考虑使用装饰者模式，可以减少类的创建；
需要为一批的兄弟类进行改装或加装功能，当前是首选装饰者模式；

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