设计模式笔记 – 装饰器模式

装饰器模式（Decorator Pattern）允许向一个现有的对象添加新的功能，同时又不改变其结构。这种类型的设计模式属于结构型模式，它是作为现有的类的一个包装。

这种模式创建了一个装饰类，用来包装原有的类，并在保持类方法签名完整性的前提下，提供了额外的功能。

我们通过下面的实例来演示装饰器模式的用法。其中，我们将把一个形状装饰上不同的颜色，同时又不改变形状类。

介绍

• 意图： 动态地给一个对象添加一些额外的职责。就增加功能来说，装饰器模式相比生成子类更为灵活。
• 主要解决： 一般的，我们为了扩展一个类经常使用继承方式实现，由于继承为类引入静态特征，并且随着扩展功能的增多，子类会很膨胀。
• 何时使用： 在不想增加很多子类的情况下扩展类。
• 如何解决： 将具体功能职责划分，同时继承装饰者模式。
• 关键代码： 1、Component 类充当抽象角色，不应该具体实现。 2、修饰类引用和继承 Component 类，具体扩展类重写父类方法。
• 优点： 装饰类和被装饰类可以独立发展，不会相互耦合，装饰模式是继承的一个替代模式，装饰模式可以动态扩展一个实现类的功能。
• 缺点： 多层装饰比较复杂。
• 应用实例： 1、孙悟空有 72 变，当他变成"庙宇"后，他的根本还是一只猴子，但是他又有了庙宇的功能。 2、不论一幅画有没有画框都可以挂在墙上，但是通常都是有画框的，并且实际上是画框被挂在墙上。在挂在墙上之前，画可以被蒙上玻璃，装到框子里；这时画、玻璃和画框形成了一个物体。
• 使用场景： 1、扩展一个类的功能。 2、动态增加功能，动态撤销。
• 注意事项： 可代替继承。

示例

我们将创建一个 Shape 接口和实现了 Shape 接口的实体类。然后我们创建一个实现了 Shape 接口的抽象装饰类 ShapeDecorator，并把 Shape 对象作为它的实例变量。

RedShapeDecorator 是实现了 ShapeDecorator 的实体类。

DecoratorPatternDemo，我们的演示类使用 RedShapeDecorator 来装饰 Shape 对象。

Java 实现

创建一个接口

public interface Shape {
    void draw();
}

创建实现接口的实体类

public class Rectangle implements Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("Shape: Rectangle");
    }
}

public class Circle implements Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("Shape: Circle");
    }
}

创建实现了Shape接口的抽象装饰类

public abstract class ShapeDecorator implements Shape {
    protected Shape decoratedShape;
    public ShapeDecorator(Shape decoratedShape) {
        this.decoratedShape = decoratedShape;
    }
    public void draw() {
        decoratedShape.draw();
    }
}

创建扩展了 ShapeDecorator 类的实体装饰类。

public class RedShapeDecorator extends ShapeDecorator {
    public RedShapeDecorator(Shape decoratedShape) {
        super(decoratedShape);
    }
    @Override
    public void draw() {
        decoratedShape.draw();
        setRedBorder(decoratedShape);
    }
    private void setRedBorder(Shape decoratedShape){
        System.out.println("Border Color: Red")
    }
}

使用 RedShapeDecorator 来装饰 Shape 对象。

public class DecoratorPatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Shape circle = new Circle();
        ShapeDecorator redCircle = new RedShapeDecorator(new Circle());
        ShapeDecorator redRectangle = new RedShapeDecorator(new Rectangle());

        System.out.println("Circle with normal border");
        circle.draw();
        System.out.println("\nCircle of red border");
        redCircle.draw();
        System.out.println("\nRectangle of red border");
        redRectangle.draw();
    }
}

Python 实现

import abc

class Shape(abc.ABC):
    @abc.abstractmethod
    def draw(self): ...

class Rectangle(Shape):
    def draw(self):
        print("Shape: Rectangle")

class Circle(Shape):
    def draw(self):
        print("Shape: Circle")

class ShapeDecorator(Shape):
    def __init__(self, decorated_shape):
        self.decorated_shape = decorated_shape

    def draw(self):
        self.decorated_shape.draw()

class RedShapeDecorator(ShapeDecorator):
    def draw(self):
        self.decorated_shape.draw()
        self.set_red_border(self.decorated_shape)

    def set_red_border(self, decorated_shape):
        print("Border Color: Red")

if __name__ == "__main__":
    circle = Circle()
    red_circle = RedShapeDecorator(Circle())
    red_rectangle = RedShapeDecorator(Rectangle())

    print("Circle with normal border")
    circle.draw()
    print("\nCircle of red border")
    red_circle.draw()
    print("\nRectangle of red border")
    red_rectangle.draw()