Java 裝飾者模式（Decorator Pattern）完整指南與實戰範例

模式定義與核心價值

裝飾者模式屬於結構型模式，允許在不修改原類別、不使用繼承的前提下，動態為物件新增職責。它以組合取代繼承，避免「類別爆炸」，符合開放封閉原則。

角色結構

• Component（抽象元件）：定義核心介面，如 Shape。
• ConcreteComponent（具體元件）：實作核心介面，如 Circle、Rectangle。
• Decorator（抽象裝飾者）：持有 Component 引用，實作 Component 介面，轉發核心方法。
• ConcreteDecorator（具體裝飾者）：在轉發前後增加額外行為，如 RedShapeDecorator 加紅框。

完整程式碼實戰

步驟 1：定義抽象介面

public interface Shape {
    void draw();
}

步驟 2：建立具體元件

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"); }
}

步驟 3：抽象裝飾基類

public abstract class ShapeDecorator implements Shape {
    protected Shape decoratedShape;
    public ShapeDecorator(Shape decoratedShape) { this.decoratedShape = decoratedShape; }
    @Override public void draw() { decoratedShape.draw(); } // 預設轉發
}

步驟 4：具體裝飾者——加紅框

public class RedShapeDecorator extends ShapeDecorator {
    public RedShapeDecorator(Shape decoratedShape) { super(decoratedShape); }
    @Override public void draw() {
        decoratedShape.draw();           // 1. 執行原本繪製
        setRedBorder(decoratedShape);    // 2. 新增裝飾行為
    }
    private void setRedBorder(Shape s) { System.out.println("Border Color: Red"); }
}

步驟 5：客戶端使用示範

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

步驟 6：執行輸出驗證

Circle with normal border
Shape: Circle

Circle of red border
Shape: Circle
Border Color: Red

Rectangle of red border
Shape: Rectangle
Border Color: Red

進階應用與變體

• 多層裝飾：new RedShapeDecorator(new BlueShapeDecorator(new Circle())) 疊加多種效果。
• 函式裝飾：Java 8+ 可用 Function<T,T> 組合實現輕量裝飾，如 Stream 管線。
• I/O 流體系：BufferedInputStream、GZIPInputStream 皆為經典裝飾者實作。

優缺點總結

總結

裝飾者模式是「付費增加功能」的經典實踐。掌握其「組合 > 繼承」的設計哲學，能讓你在需要動態擴展物件行為時，寫出優雅且可維護的代碼。