装饰模式

装饰模式是一种结构型设计模式，它允许你通过将对象放入包含行为的特殊包装器类中来为对象添加新的行为。这种模式可以动态地将责任附加到对象上，而不影响从对象的其他部分中派生的类。

在装饰模式中，有一个基础对象（通常是一个抽象类或接口），然后有一个或多个装饰器，它们实现了相同的接口。这些装饰器类通常通过将基础对象作为构造函数参数来实现装饰。装饰器类具有与基础对象相同的接口，因此可以在不改变客户端代码的情况下将它们替换掉。每个装饰器可以添加一些额外的行为，然后将请求传递给基础对象，或者完全替代基础对象的行为。

装饰模式的优点包括：

1. 可以动态地为对象添加功能，而无需修改现有代码。
2. 允许将功能组合在一起，以便在运行时选择添加哪些功能。
3. 遵循开闭原则，因为可以在不修改现有代码的情况下添加新的装饰器类。

然而，装饰模式也有一些缺点：

1. 可能会导致类的数量增加，因为每个功能都要用一个装饰器类来表示。
2. 可能会变得复杂，特别是当有多个装饰器嵌套使用时，理解程序的执行流程可能会变得困难。

总体而言，装饰模式可以用来动态地扩展对象的功能，同时保持代码的灵活性和可扩展性。

UML类图

Java示例代码

// 抽象组件接口
interface Component {
    void operation();
}

// 具体组件实现
class ConcreteComponent implements Component {
    @Override
    public void operation() {
        System.out.println("ConcreteComponent operation");
    }
}

// 装饰器抽象类
abstract class Decorator implements Component {
    protected Component component;

    public Decorator(Component component) {
        this.component = component;
    }

    @Override
    public void operation() {
        component.operation();
    }
}

// 具体装饰器实现 A
class ConcreteDecoratorA extends Decorator {
    public ConcreteDecoratorA(Component component) {
        super(component);
    }

    @Override
    public void operation() {
        super.operation();
        addedBehavior();
    }

    private void addedBehavior() {
        System.out.println("Added behavior by ConcreteDecoratorA");
    }
}

// 具体装饰器实现 B
class ConcreteDecoratorB extends Decorator {
    public ConcreteDecoratorB(Component component) {
        super(component);
    }

    @Override
    public void operation() {
        super.operation();
        addedBehavior();
    }

    private void addedBehavior() {
        System.out.println("Added behavior by ConcreteDecoratorB");
    }
}

// 客户端代码
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建具体组件对象
        Component component = new ConcreteComponent();
  
        // 使用装饰器包装组件对象
        Component decoratedComponent = new ConcreteDecoratorA(new ConcreteDecoratorB(component));

        // 调用装饰后的操作
        decoratedComponent.operation();
    }
}

适用场景

装饰模式适合处理以下问题：

1. 添加额外功能：当需要动态地为对象添加额外的功能时，装饰模式非常有用。例如，如果有一个核心组件，但需要根据不同的需求添加不同的功能，装饰模式允许你在运行时选择要添加的功能。
2. 避免子类膨胀：当类的数量可能会膨胀，并且对每个组合都需要一个子类时，装饰模式可以避免子类的膨胀。通过组合不同的装饰器，可以实现大量的组合，而不必创建大量的子类。
3. 在不破坏封装的情况下扩展对象功能：装饰模式允许你在不改变对象接口的情况下扩展对象的功能。这样可以保持对象的封装性，同时添加新的行为。

在以下场景中，装饰模式通常被使用：

1. GUI 应用程序：在 GUI 应用程序中，可能需要根据用户的选择动态地添加或移除窗口组件的功能。装饰模式可以用来实现这种动态的功能添加。
2. I/O 操作：在处理输入输出流时，可能需要对流进行各种操作，如加密、压缩等。装饰模式可以用来动态地为流添加不同的功能。
3. Web 开发：在 Web 开发中，可能需要对请求或响应进行各种操作，如身份验证、日志记录等。装饰模式可以用来实现这些操作的动态添加。
4. 缓存：在缓存系统中，可能需要根据不同的条件动态地添加缓存功能，如过期策略、淘汰策略等。装饰模式可以用来实现这种动态的功能添加。

总的来说，装饰模式适用于需要动态地添加功能，并且需要保持对象接口不变的情况下扩展对象功能的场景。