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

清疚 2023-10-15 22:03 35阅读 0赞

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#### 目录 ####

*  一、什么是装饰模式
 *  二、装饰模式实例
 *  三、装饰模式的应用场景
 *  四、装饰模式面试题

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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 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 \\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\} 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  4 4 4 种情况下使用，请同学们有个基本的了解。

1.  动态地给一个对象添加额外的功能，而不影响其他对象。
2.  需要在不改变原有代码的情况下，对现有对象进行扩展。
3.  需要通过组合而非继承来实现功能的扩展。
4.  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  4 4 4 类，请同学们认真学习。

1.  **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。
2.  **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。
3.  **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。
4.  **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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## 四、装饰模式面试题 ##

1.  请解释什么是装饰模式，并举一个具体的例子。
2.  装饰模式和继承有什么区别？
3.  装饰模式的优点和缺点是什么？
4.  装饰模式与适配器模式有何异同？
5.  在什么情况下应该使用装饰模式？
6.  装饰模式如何实现动态地给对象添加新的功能？
7.  装饰模式中的组件接口和装饰器接口有何作用？
8.  在装饰模式中，装饰器可以有多个吗？如果可以，如何管理多个装饰器之间的顺序？
9.  装饰模式与代理模式有何区别？
10. 装饰模式是否违反开闭原则？为什么？

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