装饰器模式例子

装饰器模式是一种常见的软件设计模式，它在不改变原有对象结构的前提下，动态地为对象添加额外的功能。在本文中，我们将从多个角度分析装饰器模式的用途和实现。

一、动机和应用场景

在软件开发中，经常需要为某个对象增加一些额外的功能，比如说日志记录、性能统计、权限校验等，但又不希望修改该对象的代码，这时就可以使用装饰器模式了。装饰器模式可以将功能的实现分布到多个类中，并动态组合这些功能，从而实现灵活的功能扩展。

二、UML类图

装饰器模式包含四个角色：

1. 抽象构件（Component）：定义一个抽象的接口，用于表示具体构件和装饰器的共同功能。

2. 具体构件（ConcreteComponent）：实现抽象构件接口，定义具体的对象，即被装饰的对象。

3. 装饰器（Decorator）：继承抽象构件，并持有一个抽象构件类型的对象，在对原有功能进行装饰的同时，可以动态地添加一些附加的功能。

4. 具体装饰器（ConcreteDecorator）：实现装饰器接口，并扩展其功能，可以有多个具体装饰器组合使用。

以下是装饰器模式的UML类图：


三、示例代码

以下是使用装饰器模式实现食品制作的示例代码。假设有一个基础的“面条”食品，可以用鸡蛋、火腿等配料进行装饰，最终得到一份美味的“鸡蛋火腿拌面”。

首先定义抽象的食品接口：

```

public interface Food {

String getDescription();

double cost();

}

```

然后定义具体的面条食品类ConcreteNoodles：

```

public class ConcreteNoodles implements Food {

@Override

public String getDescription() {

return "普通面条";

}

@Override

public double cost() {

return 5.0;

}

}

```

接下来定义装饰器Decorator抽象类：

```

public class Decorator implements Food {

private Food food;

public Decorator(Food food) {

this.food = food;

}

@Override

public String getDescription() {

return food.getDescription();

}

@Override

public double cost() {

return food.cost();

}

}

```

最后定义具体装饰器ConcreteDecorator：

```

public class Egg extends Decorator {

public Egg(Food food) {

super(food);

}

@Override

public String getDescription() {

return super.getDescription() + "，加鸡蛋";

}

@Override

public double cost() {

return super.cost() + 1.5;

}

}

public class Ham extends Decorator {

public Ham(Food food) {

super(food);

}

@Override

public String getDescription() {

return super.getDescription() + "，加火腿";

}

@Override

public double cost() {

return super.cost() + 2.0;

}

}

```

使用装饰器模式来装饰面条食品，可以这样写：

```

public class Client {

public static void main(String[] args) {

Food noodles = new ConcreteNoodles();

System.out.println("基础食品：" + noodles.getDescription() + "，价格：" + noodles.cost());

Food eggNoodles = new Egg(noodles);

System.out.println("装饰鸡蛋后的食品：" + eggNoodles.getDescription() + "，价格：" + eggNoodles.cost());

Food hamEggNoodles = new Ham(eggNoodles);

System.out.println("装饰火腿鸡蛋后的食品：" + hamEggNoodles.getDescription() + "，价格：" + hamEggNoodles.cost());

}

}

```

运行结果如下：

```

基础食品：普通面条，价格：5.0

装饰鸡蛋后的食品：普通面条，加鸡蛋，价格：6.5

装饰火腿鸡蛋后的食品：普通面条，加鸡蛋，加火腿，价格：8.5

```

通过不断地“装饰”，我们最终得到了一份美味可口的“鸡蛋火腿拌面”。

四、优缺点分析

装饰器模式的优点有：

1. 不改变原有对象的结构，而是在运行时动态地添加或去除某个功能，从而实现了灵活的功能扩展。

2. 不依赖于具体的实现类，而是依赖于抽象接口，从而实现了松耦合。

3. 可以有多个装饰器组合使用，从而实现了多层嵌套和复杂的功能组合。

装饰器模式的缺点主要有：

1. 装饰器模式增加了类的数量，会增加系统的复杂度和排错难度。

2. 多层装饰带来了复杂度和性能上的问题，例如过多的装饰器会对程序的运行效率造成影响。

五、总结

装饰器模式是一种常见的软件设计模式，它可以动态地为对象添加额外的功能，并且不改变原有对象结构，从而实现灵活的功能扩展。装饰器模式的关键是抽象构件、具体构件、装饰器和具体装饰器等四个角色。装饰器模式有许多应用场景，比如日志记录、性能统计、权限校验等，都可以使用装饰器模式来实现。在使用装饰器模式时，需要考虑到其优缺点，不要过度使用装饰器，否则会影响程序的性能和稳定性。