深入解析装饰器模式：优雅地扩展对象功能

装饰器模式是一种常用的设计模式，它允许在不改变对象结构的情况下，动态地为对象添加额外的功能。通过装饰器模式，我们可以在运行时将一个对象包装在另一个对象中，从而以一种优雅、灵活的方式扩展对象的功能。本文将详细介绍装饰器模式的定义、结构、工作原理，并通过示例演示其在实际应用中的用途。

定义

装饰器模式是一种结构型设计模式，它允许向一个现有对象添加新的功能，同时又不改变其结构。装饰器模式通过将对象包装在一个装饰器中，来动态地扩展对象的功能。

结构

Component（组件接口）：定义了被装饰对象和装饰器共同的接口，可以是抽象类或接口。
ConcreteComponent（具体组件）：实现了组件接口，是被装饰对象。
Decorator（装饰器抽象类）：继承自组件接口，包含一个对组件的引用，并定义一个与组件接口一致的接口。
ConcreteDecorator（具体装饰器）：继承自装饰器抽象类，实现了装饰器的接口，负责对被装饰对象进行扩展。

工作原理

装饰器模式通过递归组合，将一个或多个具体装饰器包裹在被装饰对象上。每个具体装饰器可以独立地扩展被装饰对象的功能，而客户端代码可以在运行时动态地添加或移除装饰器，实现灵活的功能组合。

示例

咖啡和调料假设我们有一个咖啡店，它提供不同种类的咖啡。我们可以用装饰器模式来实现给咖啡添加调料的功能。

// Component: 咖啡接口
interface Coffee {
    String getDescription();
    double getCost();
}

// ConcreteComponent: 具体咖啡类
class SimpleCoffee implements Coffee {
    @Override
    public String getDescription() {
        return "Simple Coffee";
    }

    @Override
    public double getCost() {
        return 5.0;
    }
}

// Decorator: 装饰器抽象类
abstract class CoffeeDecorator implements Coffee {
    protected Coffee decoratedCoffee;

    public CoffeeDecorator(Coffee coffee) {
        this.decoratedCoffee = coffee;
    }
}

// ConcreteDecorator: 具体调料类
class MilkDecorator extends CoffeeDecorator {
    public MilkDecorator(Coffee coffee) {
        super(coffee);
    }

    @Override
    public String getDescription() {
        return decoratedCoffee.getDescription() + ", Milk";
    }

    @Override
    public double getCost() {
        return decoratedCoffee.getCost() + 2.0;
    }
}

// ConcreteDecorator: 具体调料类
class SugarDecorator extends CoffeeDecorator {
    public SugarDecorator(Coffee coffee) {
        super(coffee);
    }

    @Override
    public String getDescription() {
        return decoratedCoffee.getDescription() + ", Sugar";
    }

    @Override
    public double getCost() {
        return decoratedCoffee.getCost() + 1.5;
    }
}

// 客户端代码
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个简单咖啡
        Coffee simpleCoffee = new SimpleCoffee();
        System.out.println("Description: " + simpleCoffee.getDescription());
        System.out.println("Cost: $" + simpleCoffee.getCost());

        // 添加调料：牛奶和糖
        Coffee coffeeWithMilkAndSugar = new MilkDecorator(new SugarDecorator(simpleCoffee));
        System.out.println("Description: " + coffeeWithMilkAndSugar.getDescription());
        System.out.println("Cost: $" + coffeeWithMilkAndSugar.getCost());
    }
}

输出结果：

Description: Simple Coffee
Cost: $5.0
Description: Simple Coffee, Sugar, Milk
Cost: $8.5

结语

装饰器模式是一种非常有用的设计模式，它允许在不改变现有代码的情况下，通过动态地添加装饰器来扩展对象的功能。通过组合不同的装饰器，我们可以轻松地实现各种功能组合，使代码更加灵活和可维护。在实际应用中，装饰器模式常常用于增强已有的类库或框架的功能，以及在不修改源代码的情况下为对象添加新的行为。

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