JAVA设计模式8：装饰模式，动态地将责任附加到对象上，扩展对象的功能

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一、什么是装饰模式

装饰模式是一种设计模式，属于结构型模式之一。

在 Java 中，装饰模式通过动态地将责任附加到对象上，以扩展其功能，它提供了一种比继承更灵活的方式来扩展对象的功能。

在装饰模式中，有一个基础对象（被装饰对象）和一系列装饰器（装饰对象）。

装饰器和基础对象实现同一个接口，这样它们可以相互替换。

装饰器包含一个基础对象的引用，并将新的功能添加到基础对象上。

使用装饰模式，我们可以

\color{red}{在运行时动态地扩展对象的功能，而不需要修改已有的代码}

，它将对象的行为和功能的扩展分离开来，使得代码更加灵活可扩展。

下面是一个简单的Java代码示例，请同学们复制到本地执行。

// 定义口
public interface Shape {
    void draw();
}

// 实现接口的基础对象
public class Circle implements Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("画一个圆形");
    }
}

// 实现接口的装饰器
public abstract class ShapeDecorator implements Shape {
    protected Shape decoratedShape;

    ShapeDecorator(Shape decoratedShape) {
        this.decoratedShape = decoratedShape;
    }

    @Override
    public void draw() {
        decoratedShape.draw();
    }
}

// 具体的装饰器
public class RedShapeDecorator extends ShapeDecorator {
    public RedShapeDecorator(Shape decoratedShape) {
        super(decoratedShape);
    }

 @Override
    public void draw() {
        decoratedShape.draw();
        setRedBorder();
    }

    private void setRedBorder() {
        System.out.println("添加红色边框");
    }
}

// 使用示例
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Shape circle = new Circle();

        // 使用装饰器功能扩展
        Shape redCircle = new RedShapeDecorator(new Circle());
        Shape redRectangle = new RedShapeDecorator(new Rectangle());

        circle.draw();          // 输出：画一个圆形
        redCircle.draw();       // 输出：画一个圆形，添加红色边框
        redRectangle.draw();    // 输出：画一个长方，添加红色边框
    }
}

在这个例子中，Circle是基础对象，ShapeDecorator是装饰器，RedShapeDecorator是具体的装饰器。

使用装饰器可以在运行时为基础对象添加新的功能，而不需要修改基础对象本的代码。

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二、装饰模式实例

以下是一个简单的 Java 装饰模式的实例代码，请同学们复制到本地执行。

// 定义接口
interface Shape {
    void draw();
}

// 实现接口的基础对象
class Circle implements Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("画一个圆形");
    }
}

// 实现接口的装饰器
abstract class ShapeDecorator implements Shape {
    protected Shape decoratedShape;

    public ShapeDecorator(Shape decoratedShape) {
        this.decoratedShape = decoratedShape;
    }

    @Override
    public void draw() {
        decoratedShape.draw();
    }
}

// 具体的装饰器
class RedShapeDecorator extends ShapeDecorator {
    public RedShapeDecorator(Shape decoratedShape) {
        super(decoratedShape);
    }

    @Override
    public void draw() {
        decoratedShape.draw();
        setRedBorder();
    }

    private void setRedBorder() {
        System.out.println("添加红色边框");
    }
}

// 使用示例
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Shape circle = new Circle();

        // 使用装饰器功能扩展
        Shape redCircle = new RedShapeDecorator(new Circle());
        Shape redRectangle = new RedShapeDecorator(new Rectangle());

        circle.draw(); // 输出：画一个圆形
        redCircle.draw(); // 输出：画一个圆形，添加红色边框
        redRectangle.draw(); // 输出：画一个长方形，添加红色边框
    }
}

在这个例子中，Circle是基础对象，ShapeDecorator是装饰器，RedShapeDecorator是具体的装饰器。

使用装饰器可以在运行时为基础对象添加新的功能，而不需要修改基础对象本身的代码。

通过创建具体的装饰器并传入基础对象，可以动态地扩展对象的功能。

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三、装饰模式的应用场景

装饰模式在以下

种情况下使用，请同学们有个基本的了解。

动态地给一个对象添加额外的功能，而不影响其他对象。
需要在不改变原有代码的情况下，对现有对象进行扩展。
需要通过组合而非继承来实现功能的扩展。
需要对一个对象的功能进行多次扩展，而使用继承会导致类的爆炸性增长。

当然，装饰模式的应用场景有以下

类，请同学们认真学习。

IO 流操作：Java 中的 InputStream、OutputStream 等类就是典型的装饰模式的应用。通过装饰器模式，我们可以在运行时动态地为输入输出流添加新的功能，如缓冲、压缩等，而不需要修改原有的 IO 类。
GUI 组件：在 GUI 应用程序中，我们经常需要为组件添加额外的装饰，如边框、滚动条等。装饰模式可以让我们在不改变组件类的情况下，动态地添加这些装饰。
日志记录：通过装饰模式，我们可以为日志记录器对象动态地添加新的功能，如加密、压缩等，而不需要修改原有的日志记录器类。
数据库操作：在数据库操作中，我们可以通过装饰模式为数据库连接对象添加额外的功能，如连接池管理、事务管理等。

总之，装饰模式在需要动态地为对象添加功能、扩展对象的行为且不改变原有代码的情况下，提供了一种灵活且可复用的方案。

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