Java 裝飾器模式深度解析：動態擴展對象功能的結構型設計模式

不修改原類、不繼承、不破壞接口：用組合替代繼承實現功能靈活疊加

裝飾器模式 是結構型模式經典實踐，通過包裝器在運行時動態給對象添加職責，避免了繼承導致的類爆炸與靜態綁定。本文以「形狀添加紅色邊框」為例，完整展示接口定義、抽象裝飾器、具體裝飾器、客戶端使用，並分析核心角色、優缺點、適用場景及 JDK 實戰應用。

一、 核心角色與類圖

• Component (抽象構件)：Shape 接口，定義 draw()。
• ConcreteComponent (具體構件)：Circle、Rectangle 實現 Shape。
• Decorator (抽象裝飾器)：ShapeDecorator 實現 Shape，持有 Shape 引用，轉發請求。
• ConcreteDecorator (具體裝飾器)：RedShapeDecorator 擴展 ShapeDecorator，在 draw() 前後添加紅框邏輯。

二、 完整代碼實現

// 1. Component
public interface Shape { void draw(); }

// 2. ConcreteComponent
public class Circle implements Shape {
    @Override public void draw() { System.out.println("Shape: Circle"); }
}
public class Rectangle implements Shape {
    @Override public void draw() { System.out.println("Shape: Rectangle"); }
}

// 3. Decorator (抽象裝飾器)
public abstract class ShapeDecorator implements Shape {
    protected Shape decoratedShape;
    public ShapeDecorator(Shape decoratedShape) { this.decoratedShape = decoratedShape; }
    @Override public void draw() { decoratedShape.draw(); } // 默認轉發
}

// 4. ConcreteDecorator
public class RedShapeDecorator extends ShapeDecorator {
    public RedShapeDecorator(Shape decoratedShape) { super(decoratedShape); }
    @Override public void draw() {
        decoratedShape.draw(); // 核心功能
        setRedBorder(decoratedShape); // 新增功能
    }
    private void setRedBorder(Shape shape) { System.out.println("Border Color: Red"); }
}

// 5. Client
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();
    }
}

三、 運行輸出

Circle with normal border
Shape: Circle

Circle of red border
Shape: Circle
Border Color: Red

Rectangle of red border
Shape: Rectangle
Border Color: Red

四、 模式深度解析

五、 JDK 經典實戰：java.io 流體系

// 裝飾器鏈：文件 → 緩衝 → 數據類型 → 對象序列化
InputStream is = new ObjectInputStream(
                    new DataInputStream(
                        new BufferedInputStream(
                            new FileInputStream("data.bin"))));
// 每層裝飾器添加一項能力：緩衝、基本類型讀取、對象反序列化
// 所有類均繼承自 InputStream (Component)，構造器接收 InputStream (Decorator)

其他 JDK 例子：Collections.synchronizedList() (同步裝飾)、Collections.unmodifiableList() (只讀裝飾)、HttpServletRequestWrapper (請求包裝)。

六、 進階變體：靜態裝飾 / 函數式裝飾 (Java 8+)