装饰者模式的核心思想是通过创建一个装饰对象（即装饰者），动态扩展目标对象的功能，并且不会改变目标对象的结构，提供了一种比继承更灵活的替代方案。
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概述
我们在进行软件开发时要想实现可维护、可扩展，就需要尽量复用代码，并且降低代码的耦合度，而设计模式就是一种可以提高代码可复用性、可维护性、可扩展性以及可读性的解决方案。
大家熟知的23种设计模式，可以分为创建型模式、结构型模式和行为型模式三大类。其中，结构型模式用于设计类或对象的组合方式，以便实现更加灵活的结构。结构型模式又可划分为类结构型模式和对象结构型模式，前者通过继承来组合接口或类，后者通过组合或聚合来组合对象。本文将着眼于结构型模式中的装饰者模式进行学习分享，如有表述不当的地方恭请大佬们指教哦～
基本概念
装饰者模式的核心思想是通过创建一个装饰对象（即装饰者），动态扩展目标对象的功能，并且不会改变目标对象的结构，提供了一种比继承更灵活的替代方案。需要注意的是，装饰对象要与目标对象实现相同的接口，或继承相同的抽象类；另外装饰对象需要持有目标对象的引用作为成员变量，而具体的赋能任务往往通过带参构造方法来完成。
下面继续从模式结构和使用步骤两个层面，简单阐述装饰者模式的基本概念。
结构
装饰者模式包含四种类，分别是抽象构件类、具体构件类、抽象装饰者类、具体装饰者类，它们各自负责完成特定任务，并且相互之间存在紧密联系。
角色关系作用抽象构件Component具体构件和抽象装饰者的父类定义一个抽象接口，规范目标对象具体构件Concrete Component抽象构件的接口实现类定义一个目标对象，也就是将要接收附加功能的类抽象装饰者Decorator继承或实现抽象构件，持有一个抽象构件类的引用实例定义一个与抽象构件接口一致的接口，以便具体装饰者添加功能具体装饰者Concrete Decorator实现抽象装饰者的方法为具体构件（目标对象）添加附加功能（方法）使用
有了上述的基本概念，我们将装饰者模式的使用步骤概括为：
step1：创建抽象构件类，定义目标对象的抽象类、将要扩展的功能定义成抽象方法；step2：创建具体构件类，定义目标对象的实现类，实现抽象构件中声明的抽象方法；step3：创建抽象装饰者类，维护一个指向抽象构件的引用，并传入构造函数以调用具体构件的实现方法，给具体构件增加功能；step4：创建具体装饰者类，可以调用抽象装饰者类中定义的方法，并定义若干个新的方法，扩展目标对象的功能。使用示例
我们在淘宝上购物时，经常会遇到很多平台和商家的优惠活动：满减、聚划算站内的百亿补贴券、店铺折扣等等。那么在商品自身原价的基础上，叠加了多种优惠活动后，后台应该怎样计算最终的下单结算金额呢？下面就以这种优惠叠加结算的场景为例，简单分析装饰者模式如何使用。
代码实现
// 定义抽象构件：抽象商品public interface ItemComponent {// 商品价格public double checkoutPrice();}// 定义具体构件：具体商品public class ConcreteItemCompoment implements ItemComponent {// 原价@Overridepublic double checkoutPrice() {return 200.0;}}// 定义抽象装饰者：创建传参(抽象构件)构造方法，以便给具体构件增加功能public abstract class ItemAbsatractDecorator implements ItemComponent {protected ItemComponent itemComponent;public ItemAbsatractDecorator(ItemComponent myItem) {this.itemComponent = myItem;}@Overridpublic double checkoutPrice() {return this.itemComponent.checkoutPrice();}}// 定义具体装饰者A：增加店铺折扣八折public class ShopDiscountDecorator extends ItemAbsatractDecorator {public ShopDiscountDecorator(ItemComponent myItem) {super(myItem);}@Overridepublic double checkoutPrice() {return 0.8 * super.checkoutPrice();}}// 定义具体装饰者B：增加满200减20功能，此处忽略判断逻辑public class FullReductionDecorator extends ItemAbsatractDecorator {public FullReductionDecorator(ItemComponent myItem) {super(myItem);}@Overridepublic double checkoutPrice() {return super.checkoutPrice() - 20;}}// 定义具体装饰者C：增加百亿补贴券50public class BybtCouponDecorator extends ItemAbsatractDecorator {public BybtCouponDecorator(ItemComponent myItem) {super(myItem);}@Overridepublic double checkoutPrice() {return super.checkoutPrice() - 50;}}//
客户端调用public class userPayForItem() {public static void main(String[] args) {ItemCompoment item = new ConcreteItemCompoment();System.out.println("宝贝原价：" + item.checkoutPrice() + " 元"）;item = new ShopDiscountDecorator(item);System.out.println("使用店铺折扣后需支付：" + item.checkoutPrice() + " 元"）;item = new FullReductionDecorator(item);System.
out.println("使用满200减20后需支付：" + item.checkoutPrice() + " 元"）;item = new BybtCouponDecorator(item);System.out.println("使用百亿补贴券后需支付：" + item.checkoutPrice() + " 元"）;}}
结果输出
宝贝原价：200.0 元使用店铺折扣后需支付：160.0 元使用满200减20后需支付：140.0 元使用百亿补贴券后需支付：90.0 元
UML图
比较分析
VS 继承装饰者模式和继承关系都是要对目标类进行功能扩展，但装饰模式可以提供比继承更多的灵活性：继承是静态添加功能，在系统运行前就会确定下来；装饰者模式是动态添加、删除功能。
比如，一个对象需要具备 10 种功能，但客户端可能要求分阶段使用对象功能：在第一阶段只执行第 1-8 项功能，第二阶段执行第 3-10 项功能，这种场景下只需先定义好第 3-8 项功能方法。在程序运行的第一个阶段，使用具体装饰者 A 添加 1、2 功能；在第二个运行阶段，使用具体装饰者 B 添加 9、10 功能。而继承关系难以实现这种需求，它必须在编译期就定义好要使用的功能。
VS 代理模式装饰者模式常常被拿来和代理模式比较，两者都要实现目标类的相同接口、声明一个目标对象，并且都可以在不修改目标类的前提下进行方法扩展，整体设计思路非常相似。那么两者的区别是什么呢？
首先，装饰者模式的重点在于增强目标对象功能，而代理模式的重点在于保护和隐藏目标对象。其中，装饰者模式需要客户端明确知道目标类，才能对其功能进行增强；代理模式要求客户端对目标类进行透明访问，借助代理类来完成相关控制功能（如日志记录、缓存设置等），隐藏目标类的具体信息。可见，代理类与目标类的关系往往在编译时就确定下来，而装饰者类在运行时动态构造而成
其次，两者获取目标类的方式不同。装饰者模式是将目标对象作为参数传给构造方法，而代理模式是通过在代理类中创建目标对象的一个实例。
最后，通过上述示例可发现，装饰者模式会使用一系列具体装饰者类来增强目标对象的功能，产生了一种连续、叠加的效应；而代理模式是在代理类中一次性为目标对象添加功能。
VS 适配器模式两者都属于包装式行为，即当一个类不能满足需求时，创建辅助类进行包装以满足变化的需求。但是装饰者模式的装饰者类和被装饰类都要实现相同接口，或者装饰类是被装饰类的子类；而适配器模式中，适配器和被适配的类可以有不同接口，并且可能会有部分接口重合。
JDK源码赏析
Java I/O标准库是装饰者模式在Java语言中非常经典的应用实例。
如下图所示，InputStream 相当于抽象构件，FilterInputStream 类似于抽象装饰者，它的四个子类等同于具体装饰者。其中，FilterInputStream 中含有被装饰类 InputStream 的引用，其具体装饰者及各自功能为：PushbackInputStream 能弹出一个字节的缓冲区，可将输入流放到回退流中；DataInputStream 与 DataOutputStream搭配使用，用来装饰其它输入流，允许应用程序以一种与机器无关的方式从底层输入流中读取基本 Java 数据类型；BufferedInputStream 使用缓冲数组提供缓冲输入流功能，在每次调用 read() 方法时优先从缓冲区读取数据，比直接从物理数据源读取数据的速度更快；LineNumberInputStream 提供输入流过滤功能，可以跟踪输入流中的行号（以回车符、换行符标记换行）。
FilterInputStream 是所有装饰器类的抽象类，提供特殊的输入流控制。下面源码省略了 skip、available、mark、reset、markSupported 方法，这些方法也都委托给了 InputStream 类。其中， InputStream 提供装饰器类的接口，因而此类并没有对 InputStream 的功能做任何扩展，其扩展主要交给其子类来实现。
public class FilterInputStream extends InputStream {//维护一个 InputStream 对象protected volatile InputStream in;//构造方法参数需要一个 inputStreamprotected FilterInputStream(InputStream in) {this.in = in;}//委托给 InputStreampublic int read() throws IOException {return in.read();}//委托给 InputStreampublic void close() throws IOException {in.close();}.......}
由于源码太长，这里先以 PushbackInputStream 为例，展示 FilterInputStream 的具体装饰者的底层实现，大家感兴趣的话可以自行查阅其它源码哦。PushbackInputStream 内部维护了一个 pushback buf 缓冲区，可以帮助我们试探性地读取数据流，对于不想要的数据也可以返还回去。
public class PushbackInputStream extends FilterInputStream {//缓冲区protected byte[] buf;protected int pos;private void ensureOpen() throws IOException {if (in == null)throw new IOException("Stream closed");}//构造函数可以指定返回的字节个数public PushbackInputStream(InputStream in, int size) {super(in);if (size <= 0) {throw new IllegalArgumentException("size <= 0");}//
初始化缓冲区的大小this.buf = new byte[size];//设置读取的位置this.pos = size;}//默认回退一个public PushbackInputStream(InputStream in) {this(in, 1);}public int read() throws IOException {//确保流存在ensureOpen();//如果要读取的位置在缓冲区里面if (pos <
buf.length) {//返回缓冲区中的内容return buf[pos++] & 0xff;}//否则调用超类的读函数return super.read();}//读取指定的长度public int read(byte[] b, int off, int len) throws IOException {ensureOpen();if (b == null) {throw new NullPointerException();} else if (off < 0 || len < 0 || len > b.length - off) {throw new IndexOutOfBoundsException();} else if (len == 0) {return 0;}//
缓冲区长度减去读取位置int avail = buf.length - pos;//如果大于0，表明部分数据可以从缓冲区读取if (avail > 0) {//如果要读取的长度小于可从缓冲区读取的字符if (len < avail) {//修改可读取值为实际要读的长度avail = len;}//将buf中的数据复制到b中System.
arraycopy(buf, pos, b, off, avail);//修改pos的值pos += avail;//修改off偏移量的值off += avail;//修改len的值len -= avail;}//如果从缓冲区读取的数据不够if (len > 0) {//从流中读取len = super.read(b, off, len);if (len == -1) {return avail == 0 ? -1 : avail;}return avail + len;}return avail;}//不读字符bpublic void unread(int b) throws IOException {ensureOpen();if (pos == 0) {throw new IOException("Push back buffer is full");}//实际就是修改缓冲区中的值，同时pos后退buf[--pos] = (byte)b;}public void unread(byte[] b, int off, int len) throws IOException {ensureOpen();if (len > pos) {throw new IOException("Push back buffer is full");}//修改缓冲区中的值，pos后退多个pos -= len;System.arraycopy(b, off, buf, pos, len);}public void unread(byte[] b) throws IOException {unread(b, 0, b.length);}}
优缺点及适用场景
优点
提供比继承更加灵活的扩展功能，通过叠加不同的具体装饰者的方法，动态地增强目标类的功能。装饰者和被装饰者可以独立发展，不会相互耦合，比如说我们想再加一个炒河粉只需创建一个炒河粉类继承FastFood即可，而想要增加火腿肠配料就增加一个类去继承 Garnish 抽象装饰者。缺点
使用装饰模式，可以比使用继承关系创建更少的类，使设计比较易于进行。然而，多层装饰会产生比继承更多的对象，使查错更加困难，尤其是这些对象都很相似。而且，当目标类被多次动态装饰后，程序的复杂性也会大大提升，难以维护。
适用场景
继承关系不利于系统维护，甚至不能使用继承关系的场景。比如，当继承导致类爆炸时、目标类被 final 修饰时，都不宜通过创建目标类的子类来扩展功能。要求不影响其他对象，为特定目标对象添加功能。要求动态添加、撤销对象的功能。总结
装饰者模式也是一种比较容易理解和上手的设计模式，它可以对多个装饰者类进行花式排列组合，适应多变的用户需求。同时，装饰者模式也是符合开闭原则的，被装饰的对象和装饰者类互相独立、互不干扰。
在介绍装饰者模式的适用场景时，我们可以发现上述场景在实际工程中也比较常见，因此装饰者模式同样应用广泛。除了本文提到的 Java I/O，装饰者模式的典型应用实例还有：Spring cache 中的 TransactionAwareCacheDecorator 类、 Spring session 中的 ServletRequestWrapper 类、Mybatis 缓存中的 decorators 包等等。
（本文作者：鎏越）
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