设计模式之装饰者模式：动态增强，比继承更有弹性

这是 2020 年 4 月整理的设计模式专题第六篇。装饰者模式是结构型模式里”加料”思想的代表——像煎饼摊加蛋加肠一样，给对象动态叠加功能。JDK 的 I/O 流是它的经典应用。

简单说明

装饰者模式（Decorator Pattern）：在不改变原有对象的基础上将功能附加到对象上，提供了比继承更有弹性的替代方案。

• 扩展原有对象的功能，这些功能的添加是动态的；
• 还可以动态的撤销；
• 经典实现：JDK 的 I/O 操作（BufferedInputStream 装饰 FileInputStream 等）。

代码实现

有一个小吃摊，现对煎饼的售卖扩展：

/**
 * 描述：抽象的小吃类
 */
public abstract class Snack {
    protected abstract String name();
    protected abstract int price();
}

/**
 * 描述：煎饼（具体组件）
 */
public class Battercake extends Snack {
    @Override
    protected String name() {
        return "普通煎饼";
    }

    @Override
    protected int price() {
        return 10;
    }
}

/**
 * 描述：抽象的装饰者
 */
public abstract class AbstractDecorator extends Snack {
    private Snack snack;

    public AbstractDecorator(Snack battercake) {
        this.snack = battercake;
    }

    @Override
    protected String name() {
        return snack.name();
    }

    @Override
    protected int price() {
        return snack.price();
    }
}

/**
 * 描述：装饰者实现类，增强功能：加蛋
 */
public class EggDecotator extends AbstractDecorator {
    public EggDecotator(Snack snack) {
        super(snack);
    }

    @Override
    protected String name() {
        return super.name() + " 加一个蛋";
    }

    @Override
    protected int price() {
        return super.price() + 2;
    }
}

/**
 * 描述：测试类
 */
public class DecoratorTest {
    public static void main(String[] args) {
        Snack battercake = new Battercake();
        battercake = new EggDecotator(battercake);
        battercake = new EggDecotator(battercake);
        battercake = new EggDecotator(battercake);
        System.out.println(battercake.name() + " , " + battercake.price());
    }
}

输出：普通煎饼 加一个蛋 加一个蛋 加一个蛋 , 16

四个角色：

• 抽象组件（Snack）：定义被装饰对象的接口；
• 具体组件（Battercake）：被装饰的原始对象；
• 抽象装饰者（AbstractDecorator）：持有组件引用，转发所有方法；
• 具体装饰者（EggDecotator）：在转发基础上增强功能（加蛋 +2 元）。

动态叠加的秘密：装饰者层层包裹——new EggDecotator(new EggDecotator(new EggDecotator(new Battercake())))，每层只在上一层基础上加一点功能，且运行时自由组合、随时撤销。

装饰者 vs 继承

为什么说比继承有弹性：如果煎饼摊要卖”加蛋、加肠、加火腿”的任意组合，继承需要为每个组合建一个子类（2³ = 8 个）；装饰者只需要 3 个装饰类，任意排列组合。

适用场景与优缺点

适用场景：

• 在不影响其他对象的情况下，以透明、动态的方式给单个对象添加功能；
• 需要动态撤销功能；
• 不能采用继承或继承会导致类爆炸。

优点：

• 比继承更灵活，动态增强、动态撤销；
• 符合开闭原则（新装饰者不影响已有类）；
• 装饰者与被装饰者解耦，符合合成复用原则。

缺点：

• 多层装饰会增加系统的复杂性（出现很多小对象）；
• 排错困难：层层包装后，定位问题需要逐层剥开。

现实中的应用

小结

• 装饰者模式在不改变原有对象的基础上动态附加功能，比继承更有弹性。
• 四个角色：抽象组件、具体组件、抽象装饰者、具体装饰者。
• 核心手法：装饰者持有组件引用，层层包裹，动态叠加。
• 符合开闭原则和合成复用原则，但多层包装会增加复杂度与排错难度。
• 一句话：继承是”做一种新口味”，装饰者是”往现有口味上随意加料”。