【软考】设计模式之装饰器模式

1. 说明

• 1.动态地给一个对象添加一些额外的职责。
• 2.Decorator Pattern。
• 3.就增加功能而言，装饰器模式比生成子类更加灵活。
• 4.一种在不改变现有对象结构的情况下，动态地给对象增加一些职责（即增加额外功能）的设计模式。
• 5.属于对象结构型模式。

2. 应用场景

• 1.扩展功能：当需要给某个对象添加额外的功能，但又不想修改其源代码或结构时，可以使用装饰器模式。例如，在软件开发中，可以使用装饰器模式来扩展类的功能，而无需创建新的子类。
• 2.动态代理：装饰器模式允许在运行时动态地给对象添加或撤销功能。这对于需要动态修改对象行为的场景非常有用。
• 3.缓存功能：通过装饰器模式，可以为对象添加缓存功能，以提高系统的性能。例如，可以在数据访问层使用装饰器模式来缓存数据，减少对数据库的频繁访问。
• 4.日志记录：在系统中，经常需要记录对象的操作历史或状态变化。通过装饰器模式，可以轻松地给对象添加日志记录功能，方便后续的调试和错误追踪。
• 5.用户界面定制：在图形用户界面（GUI）设计中，可以使用装饰器模式来定制和扩展控件的功能。例如，可以为按钮添加动画效果、改变样式或添加额外的交互功能。
• 6.文件处理：在处理文件时，可以使用装饰器模式来添加各种文件处理功能，如压缩、加密、解密等。这样，用户可以根据需要选择不同的装饰器来处理文件。
• 7.网络请求：在发送网络请求时，可以使用装饰器模式来添加各种请求处理功能，如超时重试、身份验证、请求签名等。这些功能可以在不修改原始请求代码的情况下动态地添加到请求中。
• 8.数据处理：在处理数据时，可以使用装饰器模式来添加各种数据处理功能，如排序、过滤、转换等。这些功能可以根据需要动态地添加到数据处理流程中。

3. 结构图

4. 构成

• 1.Commponent（抽象组件）：定义一个对象接口，可以给这些对象动态地添加职责。定义一个接口或抽象类，规定被装饰对象的行为。
• 2.ConcreteComponent（具体组件）：定义一个对象，可以给这个对象添加职责。实现抽象组件接口或继承抽象组件类，是装饰器模式中的原始对象。
• 3.Decorator（抽象装饰器）：维持一个指向Component对象的指针，并定义一个与Component接口一致的接口。继承或实现抽象组件接口，并持有一个指向抽象组件的引用。抽象装饰器通常还包含一些用于增加额外功能的方法。
• 4.ConcreteDecorator（具体装饰器）：向组件添加职责。继承抽象装饰器类，并实现具体的额外功能。具体装饰器可以根据需要添加多个，以实现不同的效果。

5. 适用性

• 1.在不影响其他对象的情况下，以动态、透明的方式给单个对象添加职责。
• 2.处理那些可以撤销的职责
• 3.当不能采用生成子类的方式进行扩充时。一种情况是，可能有大量独立的扩展，为支持每一种组合将产生大量的子类，使得子类数目呈爆炸性增长。另一种情况可能是，由于类定义被隐藏，或类定义不能用于生成子类。

6. 优点

• 1.灵活性：装饰器是继承的有力补充，比继承更加灵活。它可以在不改变原有对象的情况下，动态地给一个对象扩展功能，实现即插即用。
• 2.可扩展性：通过使用不同的装饰类以及这些装饰类的排列组合，可以实现不同的效果，满足不同的需求。
• 3.遵循开闭原则：装饰器模式在扩展功能时，不需要修改原有类的代码，符合开闭原则（对扩展开放，对修改关闭）。

7. 缺点

• 1.增加复杂性：装饰器模式会增加许多子类，过度使用会增加程序的复杂性。
• 2.难以理解：如果装饰器类过多，可能会使代码变得难以理解和维护。

8. java示例

• 1.抽象组件

package com.learning.decorator.person;

/**
 * 抽象组件
 * 定义一个人的接口
 * 获取人的描述
 */
public interface Person {
    String getDescription();  
}

• 2.具体组件

package com.learning.decorator.person;

/**
 * 基础的人
 * 具体组件
 */
public class BasePerson implements Person {
    /**
     * 人的姓名
     */
    private String name;  
  
    public BasePerson(String name) {  
        this.name = name;  
    }  
  
    @Override  
    public String getDescription() {  
        return name;  
    }  
}

• 3.抽象装饰器

package com.learning.decorator.person;

/**
 * 抽象装饰器
 * 衣服装饰器
 */
public abstract class ClothingDecorator implements Person {
    //被装饰的对象
    protected Person person;  
  
    public ClothingDecorator(Person person) {  
        this.person = person;  
    }  
  
    @Override  
    public String getDescription() {  
        return decorate(person.getDescription());  
    }  
  
    protected abstract String decorate(String description);  
}

• 4.具体装饰器帽子装饰器

package com.learning.decorator.person;

/**
 * 具体装饰器
 * 帽子装饰器
 */
public class HatDecorator extends ClothingDecorator {
    public HatDecorator(Person person) {  
        super(person);  
    }

    /**
     * 帽子装饰,戴了一个帽子
     * @param description
     * @return
     */
    @Override  
    protected String decorate(String description) {  
        return description + "戴了一个帽子";
    }  
}

• 5.具体装饰器围巾装饰器

package com.learning.decorator.person;

/**
 * 具体装饰器
 * 毛巾装饰器
 */
public class ScarfDecorator extends ClothingDecorator {
    public ScarfDecorator(Person person) {  
        super(person);  
    }

    /**
     * 覆盖父类的方法, 戴了一条围巾
     * @param description
     * @return
     */
    @Override  
    protected String decorate(String description) {  
        return description + "戴了一条围巾";
    }  
}

• 6.客户端

package com.learning.decorator.person;

public class Client {
    public static void main(String[] args) {  
        Person person = new BasePerson("张三");
        System.out.println(person.getDescription());
  
        Person personWithHat = new HatDecorator(person);
        System.out.println(personWithHat.getDescription());
  
        Person personWithHatAndScarf = new ScarfDecorator(personWithHat);
        System.out.println(personWithHatAndScarf.getDescription());
  
    }
}

• 7.示例截图