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装饰者模式

装饰者模式，也叫装饰模式，是一种结构型设计模式。它允许通过将对象放入特殊的包装对象中来为对象添加新行为，而无需修改原始对象的代码。关键思想是“包装”，我们用装饰类将对象嵌套起来，从而动态地给对象添加功能。

🎯 核心要点：

• 对象的功能扩展：不改变现有类的结构，动态地为对象添加新的功能。
• 遵循开放-封闭原则：类应对扩展开放，对修改封闭。
• 组合代替继承：相比通过继承扩展功能，装饰模式更倾向于组合对象。

例子解析：咖啡饮品系统 ☕️

假设我们有一个基本的咖啡类，用户可以购买基本咖啡，但他们也可以通过添加配料（比如牛奶、糖、巧克力等）来丰富咖啡的口味。装饰者模式完美地符合这个需求。

🧩 UML结构图解释

1. Component（组件接口）：定义一个接口，表示对象的基本功能。
2. ConcreteComponent（具体组件）：实现基本功能的具体对象。
3. Decorator（装饰者）：持有一个 Component 引用，并实现 Component 接口。
4. ConcreteDecorator（具体装饰者）：继承 Decorator，通过组合和扩展为基本功能添加附加功能。

Java代码实现：咖啡系统

Step 1: 定义基本组件接口

public abstract class Drink {

    // 描述
    public String des;
    // 价格
    private float price = 0.0f;

    /**
     * 计算价格
     * @return
     */
    public abstract float cost();

    public String getDes() {
        return des;
    }

    public void setDes(String des) {
        this.des = des;
    }

    public float getPrice() {
        return price;
    }

    public void setPrice(float price) {
        this.price = price;
    }
}

public class Coffee extends Drink{
    @Override
    public float cost() {
        return super.getPrice();
    }
}

Step 2: 实现具体的咖啡类

public class LongBlack extends Coffee{
    public LongBlack() {
        setDes("LongBlack");
        setPrice(35.0f);
    }
}

public class Espresso extends Coffee{
    public Espresso() {
        setDes("Espresso(蒸汽加压煮出的）浓咖啡");
        setPrice(15.0f);
    }
}

public class ShortBlack extends Coffee{
    public ShortBlack() {
        setDes("ShortBlack浓缩咖啡");
        setPrice(20.0f);
    }

}
public class DeCaf extends Coffee{
    public DeCaf() {
        setDes("DeCaf无咖啡因咖啡");
        setPrice(6.0f);
    }
}

Step 3: 定义装饰者基类

public class Decorator extends Drink {

    private Drink obj;

    public Decorator(Drink obj) {
        this.obj = obj;
    }

    /**
     * 计算价格
     * 调用被装饰者的价格
     * @return
     */
    @Override
    public float cost() {
        return super.getPrice() + obj.cost();
    }


    @Override
    public String getDes() {
        // obj.getDes() 输出被装饰者的信息
        return des + "价格:" + getPrice() +" + " +obj.getDes() +":" + obj.getPrice();
    }
}

Step 4: 创建具体的装饰者类

// 加巧克力功能的装饰器
public class ChocolateDecorator extends Decorator{
    public ChocolateDecorator(Drink obj) {
        super(obj);
        setDes(" 巧克力 ");
        setPrice(3.0f); 
    }
}
// 加奶
public class MilkDecorator extends Decorator{
    public MilkDecorator(Drink obj) {
        super(obj);
        setDes("加奶");
        setPrice(2.0f);
    }
}
// 加糖
public class SugarDecorator extends Decorator{

    public SugarDecorator(Drink obj) {
        super(obj);
        setDes("加糖");
        setPrice(1.5f);
    }
}

Step 5: 使用装饰者模式创建咖啡订单

public class CoffeeShopDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Drink drink = new ShortBlack();
        System.out.println("浓缩咖啡描述：" + drink.getDes());
        System.out.println("浓缩咖啡价格：" + drink.cost());
        System.out.println("------------------------------------------");
        drink = new MilkDecorator(drink);
        System.out.println("加奶的浓缩咖啡描述：" + drink.getDes());
        System.out.println("加奶的浓缩咖啡价格：" + drink.cost());
        System.out.println("------------------------------------------");
        drink = new ChocolateDecorator(drink);
        System.out.println("加奶和巧克力的浓缩咖啡描述：" + drink.getDes());
        System.out.println("加奶和巧克力的浓缩咖啡价格：" + drink.cost());
    }
}

装饰者模式在JDK中的应用

Java I/O 系列中的装饰者模式

Java I/O 类库是装饰者模式的经典实现之一，它通过装饰者模式增强了各种流（Stream）的功能，例如：BufferedInputStream, DataInputStream 等类都是对 InputStream 的装饰。

关键类：InputStream 系列

• InputStream：抽象组件，定义了基础的输入操作。
• FileInputStream：具体组件，提供文件流读取功能。
• BufferedInputStream、DataInputStream：具体装饰者，提供了缓存、数据类型读取等额外功能。

代码示例：

// 基本的文件输入流
InputStream fileInput = new FileInputStream("file.txt");

// 装饰为带缓存的输入流
InputStream bufferedInput = new BufferedInputStream(fileInput);

// 装饰为带数据输入功能的流
DataInputStream dataInput = new DataInputStream(bufferedInput);

int data = dataInput.readInt(); // 使用增强功能读取整型数据

• BufferedInputStream：增强了基础 InputStream，通过引入缓存机制来提高性能。
• DataInputStream：增强了基础 InputStream，提供了直接读取原始数据类型（如 int、float）的能力，而不是逐字节操作

Java I/O 是装饰者模式的经典应用，通过为流对象逐层装饰增加功能（如缓存、数据类型读写等）。

🧠 总结：

• 装饰者模式通过组合多个装饰类，为对象动态地添加功能。
• 每个装饰者对象都封装了另一个对象，可以无限扩展功能。
• 对比继承，装饰者模式更加灵活、动态。