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{
@Override
public 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;
}
@Override
public 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);
}
@Override
public 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;
}
@Override
public String read() {
try {
String result = FileUtils.readFileToString(new File(filePath), "utf-8");
return result;
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
return null;
}
}
@Override
public 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;
}
@Override
public String read() {
return wrapper.read();
}
@Override
public 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
@Override
public String read() {
return decode(super.read());
}
@Override
public 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
占用更多的系统资源，在一定程度上影响程序的性能
2）装饰器模式提供了一种比继承更加灵活、机动的解决方案，但同时也意味着比继承更
加易于出错，排错也更加困难，对于多次装饰的对象，在调试寻找错误时可能需要逐级
排查，较为烦琐
3、装饰者模式适用场景
1）快速动态扩展和撤销一个类的功能场景。 比如，有的场景下对 API 接口的安全性要求较
高，那么就可以使用装饰模式对传输的字符串数据进行压缩或加密。如果安全性要求不
高，则可以不使用。
2）不支持继承扩展类的场景。 比如，使用 final 关键字修饰的类，或者系统中存在大量通过
继承产生的子类。