设计模式 012：装饰(Decorator)

意图

为对象动态添加功能。

类图

装饰者（Decorator）和具体组件（ConcreteComponent）都继承自组件（Component）：具体组件的方法实现不需要依赖于其它对象，而装饰者组合了一个组件，这样它可以装饰其它装饰者或者具体组件。

所谓装饰，就是把这个装饰者套在被装饰者之上，从而动态扩展被装饰者的功能。装饰者的方法有一部分是自己的（这属于它的功能），然后调用被装饰者的方法实现，从而也保留了被装饰者的功能。可以看到，具体组件应当是装饰层次的最低层，因为只有具体组件的方法实现不需要依赖于其它对象。

classDiagram
    class Beverage {
        <<interface>>
        +cost() double
    }
    class DarkRoast
    class HouseBlend
    class CondimentDecorator {
        <<abstract>>
        #beverage Beverage
    }
    class Milk
    class Mocha
    Beverage <|.. DarkRoast
    Beverage <|.. HouseBlend
    Beverage <|.. CondimentDecorator
    CondimentDecorator <|-- Milk
    CondimentDecorator <|-- Mocha
    CondimentDecorator o-- Beverage : 被装饰者

实现

设计不同种类的饮料，饮料可以添加配料（比如牛奶），并且支持动态添加新配料。每增加一种配料，该饮料的价格就会增加，要求计算一种饮料的价格。

在 DarkRoast 饮料上新增 Mocha 配料，之后又添加 Whip 配料：DarkRoast 被 Mocha 包裹，Mocha 又被 Whip 包裹。它们都继承自相同父类，都有 cost() 方法，外层类的 cost() 方法调用了内层类的 cost() 方法：

flowchart LR
    W[Whip 装饰者] --> M[Mocha 装饰者] --> D[DarkRoast 具体组件]

public interface Beverage {
    double cost();
}

public class DarkRoast implements Beverage {
    @Override
    public double cost() {
        return 1;
    }
}

public class HouseBlend implements Beverage {
    @Override
    public double cost() {
        return 1;
    }
}

public abstract class CondimentDecorator implements Beverage {
    protected Beverage beverage;
}

public class Milk extends CondimentDecorator {
    public Milk(Beverage beverage) {
        this.beverage = beverage;
    }

    @Override
    public double cost() {
        return 1 + beverage.cost();
    }
}

public class Mocha extends CondimentDecorator {
    public Mocha(Beverage beverage) {
        this.beverage = beverage;
    }

    @Override
    public double cost() {
        return 1 + beverage.cost();
    }
}

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Beverage beverage = new HouseBlend();
        beverage = new Mocha(beverage);
        beverage = new Milk(beverage);
        System.out.println(beverage.cost());
    }
}

输出：

3.0

体现的设计原则

类应该对扩展开放，对修改关闭（开闭原则，见 SOLID 设计原则）：添加新功能时不需要修改代码——饮料可以动态添加新的配料，而不需要去修改饮料的代码。

注意：不可能把所有的类都设计成满足这一原则，应当把该原则应用于最有可能发生改变的地方。

JDK 中的应用

java.io.BufferedInputStream(InputStream)
java.io.DataInputStream(InputStream)
java.io.BufferedOutputStream(OutputStream)
java.util.zip.ZipOutputStream(OutputStream)
java.util.Collections#checkedList|Map|Set|SortedSet|SortedMap

java.io 的输入流体系是装饰者模式的经典应用：FileInputStream 是具体组件，BufferedInputStream、DataInputStream 等都是套在它之上的装饰者。

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相关对比：责任链模式同样是一层层传递调用

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