设计模式之装饰器模式（Decorator）

一、装饰器模式介绍

装饰模式(decorator pattern) 的原始定义是：动态的给一个对象添加一些额外的职责。

就扩展功能而言，装饰器模式提供了一种比使用子类更加灵活的替代方案。

在软件设计中，装饰器模式是一种用于替代继承的技术，它通过一种无须定义子类的方式

给对象动态的增加职责，使用对象之间的关联关系取代类之间的继承关系。

二、装饰器模式原理

装饰器模式结构类图如下所示：

装饰（Decorator）模式中的角色：

1）抽象构件（Component）角色：它是具体构件和抽象装饰类的共同父类，声明了

在具体构件中实现的业务方法。它引进了可以使客户端以一致的方式处理未被装

饰的对象以及装饰之后的对象，实现客户端的透明操作

2）具体构件（Concrete Component）角色：它是抽象构件类的子类,用于定义具体

的构建对象，实现了在抽象构建中声明的方法，装饰类可以给它增加额外的职责

(方法)。即被装饰者

3）抽象装饰（Decorator）角色：它也是抽象构件类的子类，用于给具体构件增加

职责，但是具体职责在其子类中实现。它维护了一个指向抽象构件对象的引用，

通过该引用可以调用装饰之前构件对象的方法，并通过其子类扩展该方法，以达

到装饰的目的。

4）具体装饰（ConcreteDecorator）角色 : 它是抽象装饰类的子类，负责向构件添加

新的职责。每一个具体装饰类都定义了一些新的行为，它可以调用在抽象装饰类中

定义的方法，并可以增加新的方法用于扩充对象的行为。

装饰者模式中的各个角色用代码表示如下：

/******************************************************** 抽象构建类（抽象构件），* 抽象构建类可以是抽象类，也可以是接口********************************************************/
public abstract class Component {//抽象方法public abstract void operation();
}/******************************************************** 具体构建类（被装饰类）********************************************************/
public class ConcreteComponent extends Component{@Overridepublic void operation() {//基础功能实现(复杂功能通过装饰类进行扩展)}
}/******************************************************** 抽象装饰类--装饰者模式的核心********************************************************/
public class Decorator extends Component{//维持一个对抽象构件对象的引用private Component component;//注入一个抽象构件类型的对象public Decorator(Component component) {this.component = component;}@Overridepublic void operation() {//调用原有业务方法(这里并没有真正实施装饰,而是提供了一个统一的接口,将装饰过程交给子类完成)component.operation();}
}/******************************************************** 具体装饰类********************************************************/
public class ConcreteDecorator extends Decorator{public ConcreteDecorator(Component component) {super(component);}@Overridepublic void operation() {super.operation(); //调用原有业务方法addedBehavior(); //调用新增业务方法}//新增业务方法public void addedBehavior(){//......}
}

三、装饰器模式应用示例

以文件读写器程序为例, 演示一下装饰者模式的使用，该示例主要类如下：

1）DataLoader：抽象的文件读取接口DataLoader ；抽象构件角色

2）BaseFileDataLoader：具体组件BaseFileDataLoader，重写组件 DataLoader

的读写方法；具体构件角色

3）DataLoaderDecorator：装饰器DataLoaderDecorator，这里要包含一个引用

DataLoader 的对象实例 wrapper，同样是重写 DataLoader 方法，不过这里

使用 wrapper 来读写，并不进行扩展；抽象装饰者

4）EncryptionDataDecorator：读写时有加解密功能的具体装饰器

EncryptionDataDecorator，它继承了装饰器 DataLoaderDecorator 重写读写方法；

具体装饰者

该示例的UML类图如下：

该示例具体代码如下：

/*** 我们以一个文件读写器程序为例, 演示一下装饰者模式的使用** 抽象的文件读取接口DataLoader--抽象构建类*/
public interface DataLoader {//读String read();//写void write(String data);
}******************************************************** 具体组件，重写方法 -- 具体构建类（被装饰类）********************************************************/
public class BaseFileDataLoader implements DataLoader{//读取/写入 的文件路径private String filePath;public BaseFileDataLoader(String filePath) {this.filePath = filePath;}@Overridepublic String read() {try {String result = FileUtils.readFileToString(new File(filePath), "utf-8");return result;} catch (IOException e) {e.printStackTrace();return null;}}@Overridepublic void write(String data) {try{FileUtils.writeStringToFile(new File(filePath), data, "utf-8");} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}/******************************************************** 抽象装饰者类** *******************************************************/
public class DataLoaderDecorator implements DataLoader{//抽象构建类的引用private DataLoader wrapper;public DataLoaderDecorator(DataLoader wrapper) {this.wrapper = wrapper;}@Overridepublic String read() {return wrapper.read();}@Overridepublic void write(String data) {wrapper.write(data);}
}/******************************************************** 具体装饰者类--对读取/写入数据 进行加解密* *******************************************************/
public class EncryptionDataDecorator extends DataLoaderDecorator{public EncryptionDataDecorator(DataLoader wrapper) {super(wrapper);}//重写 抽象构建类的 读/写 方法@Overridepublic String read() {return decode(super.read());}@Overridepublic void write(String data) {super.write(encode(data));}//加密操作private String encode(String data) {try {Base64.Encoder encoder = Base64.getEncoder();byte[] bytes = data.getBytes("UTF-8");String result = encoder.encodeToString(bytes);return result;} catch (Exception e) {e.printStackTrace();return null;}}//解密private String decode(String data) {try {Base64.Decoder decoder = Base64.getDecoder();String result = new String(decoder.decode(data), "UTF-8");return result;} catch (Exception e) {e.printStackTrace();return null;}}
}//测试
public class Test {public static void main(String[] args) {String info = "name:tom java";DataLoaderDecorator decorator = new EncryptionDataDecorator(new BaseFileDataLoader("demo.txt"));decorator.write(info);String data = decorator.read();System.out.println(data);}
}

四、装饰器模式总结

1、装饰者模式优点

1）对于扩展一个对象的功能，装饰模式比继承更加灵活，不会导致类的个数急剧增加

2）可以通过一种动态的方式来扩展一个对象的功能，通过配置文件可以在运行时选择不

同的具体装饰类，从而实现不同的行为

3）可以对一个对象进行多次装饰，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，得到更加强大的对象

4）具体构建类与具体装饰类可以独立变化，用户可以根据需要增加新的具体构建类和

具体装饰类，原有类库代码无序改变，符合开闭原则

2、装饰者模式缺点

1）在使用装饰模式进行系统设计时将产生很多小对象，这些对象的区别在于它们之间相

互连接的方式有所不同，而不是它们的类或者属性值不同，大量的小对象的产生势必会