装饰器模式：实现类功能的动态扩展

news2024/11/27 17:54:42

一，简介

装饰器模式（Decorator Pattern）是一种结构型设计模式，它允许在不修改原有类结构的情况下，给一个对象动态添加额外的职责。通常情况下，扩展一个类的功能我们首先会想到用继承方式来实现，但继承具有静态特征，耦合度高，并且随着扩展功能的增多，子类会很膨胀。而装饰器模式是使用组合取代继承，通过组合可以让类的扩展更加灵活多变。

装饰器模式主要包含以下角色：

抽象构件（Component）：定义一个抽象接口以规范准备接收附加责任的对象。
具体构件（ConcreteComponent）：实现抽象构件，为抽象构建添加基本的职责。
抽象装饰器（Decorator）：含有抽象构件的引用，并且实现了抽象构建。
具体装饰器（ConcreteDecorator）：实现抽象装饰器，并且每一个新的功能扩展都对应一个具体装饰器，具体装饰器之间可以相互嵌套组合。

优点

动态扩展对象功能：装饰器模式遵循开闭原则，允许在不修改原有类的情况下，给对象动态添加新的功能。
保证接口一致性：装饰器对象使用与被装饰对象相同的接口，保证接口一致性，让客户端调用更加简洁。
细粒度的功能控制：装饰器模式允许以细粒度的方式控制对象的功能。可以根据需要选择添加不同的装饰器，组合出满足特定需求的功能组合，而不需要为每个功能组合创建独立的子类。
支持装饰器的嵌套组合：装饰器模式支持嵌套使用多个装饰器，并按照一定顺序进行组合，以实现更复杂的功能扩展。通过嵌套组合，可以灵活地构建出满足特定需求的功能组合。

缺点

增加了复杂性：引入装饰器模式会增加额外的类和对象，增加了系统的复杂性。如果过度使用装饰器模式，可能会导致装饰器的层级过深，代码难以理解和维护。
可能影响性能：每个装饰器都需要包装被装饰对象，并在其上添加额外的功能。这可能会导致对象处理的性能有所降低，尤其是当装饰器的层级较多时。

适用场景

需要在不修改现有对象代码的情况下，动态地扩展其功能。
需要为一个对象提供不同的功能扩展，且这些功能扩展可以实现任意组合。
需要在运行时动态地添加、删除或修改对象的功能。
需要保持接口的一致性，使得客户端代码能够透明地处理被装饰对象和装饰器对象。
当无法或不方便使用继承来扩展对象功能时，装饰器模式提供了一种更灵活的替代方案。

二，实现案例

案例分析

假如我们有两种手机，一个是华为手机，一个是小米手机，我们需要为二者扩展5G功能，同时又要为其集成AI功能。对于这样一种场景，我们可以用装饰器模式来实现。

代码实现

步骤1：创建抽象构件和具体构件

public interface Phone {
    void ican();
}

public class HuaWeiPhone implements Phone{
    @Override
    public void ican() {
        System.out.println("huawei capacities:call,sms,4G,huaweiStore");
    }
}

public class XiaoMiPhone implements Phone{
    @Override
    public void ican() {
        System.out.println("xiaomi capacities:call,sms,4G,xiaomiStore");
    }
}

步骤2：创建抽象装饰器

public abstract class PhoneDecorator implements Phone{
    protected Phone phone;

    public PhoneDecorator(Phone phone) {
        this.phone = phone;
    }
    public void ican(){
        phone.ican();
    }

}

步骤3：创建具体装饰器----5G装饰器

public class Phone5GDecorator extends PhoneDecorator {

    public Phone5GDecorator(Phone phone) {
        super(phone);
    }

    private void add5G() {
        System.out.println("extended capacity: 5G");
    }

    @Override
    public void ican() {
        phone.ican();
        add5G();
    }
}

步骤4：创建具体装饰器----Ai装饰器

public class PhoneAiDecorator extends PhoneDecorator{

    public PhoneAiDecorator(Phone phone) {
        super(phone);
    }
    private void addAi() {
        System.out.println("extended capacity: chatGPT");
    }

    @Override
    public void ican() {
        phone.ican();
        addAi();
    }
}

步骤5：客户端测试

public class Client {
    public static void main(String[] args) {

        System.out.println("华为普通手机：");
        Phone huawei=new HuaWeiPhone();
        huawei.ican();

        System.out.println("华为5G手机：");
        PhoneDecorator huawei5G=new Phone5GDecorator(new HuaWeiPhone());
        huawei5G.ican();

        System.out.println("集成Ai的华为5G手机：");
        PhoneDecorator huaWeiAi=new PhoneAiDecorator(huawei5G);
        huaWeiAi.ican();

    }
}