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装饰器模式

问题​

什么是装饰器模式？与继承有什么区别？Java 中有哪些典型应用？

答案​

核心思想​

在不修改原对象的前提下，动态地给对象添加新功能。通过组合（持有原对象引用）而非继承来扩展功能，支持多层装饰叠加。

装饰器 vs 继承​

维度装饰器模式继承
扩展方式运行时动态组合编译时静态确定
灵活性可任意组合装饰每种组合需要一个子类
类数量少（N 个装饰器）多（组合爆炸 2^N）

实现示例​

装饰器模式 - 数据流处理
// 组件接口
public interface DataSource {
    void writeData(String data);
    String readData();
}

// 原始实现
public class FileDataSource implements DataSource {
    private final String filename;
    
    public FileDataSource(String filename) { this.filename = filename; }
    
    @Override
    public void writeData(String data) { /* 写文件 */ }
    @Override
    public String readData() { /* 读文件 */ return ""; }
}

// 装饰器基类：持有被装饰对象的引用
public abstract class DataSourceDecorator implements DataSource {
    protected final DataSource wrappee;
    
    public DataSourceDecorator(DataSource source) {
        this.wrappee = source;
    }
    
    @Override
    public void writeData(String data) { wrappee.writeData(data); }
    @Override
    public String readData() { return wrappee.readData(); }
}

// 加密装饰器
public class EncryptionDecorator extends DataSourceDecorator {
    public EncryptionDecorator(DataSource source) { super(source); }
    
    @Override
    public void writeData(String data) {
        super.writeData(encrypt(data));  // 先加密再写
    }
    
    @Override
    public String readData() {
        return decrypt(super.readData());  // 先读再解密
    }
}

// 压缩装饰器
public class CompressionDecorator extends DataSourceDecorator {
    public CompressionDecorator(DataSource source) { super(source); }
    
    @Override
    public void writeData(String data) {
        super.writeData(compress(data));  // 先压缩再写
    }
}

// 使用：自由组合装饰器
DataSource source = new FileDataSource("data.txt");
source = new EncryptionDecorator(source);   // 加密
source = new CompressionDecorator(source);  // 压缩
source.writeData("hello");  // 压缩 → 加密 → 写文件

Java IO 中的装饰器​

Java IO 是装饰器模式最经典的应用。

Java IO 装饰器链
// FileInputStream → BufferedInputStream → DataInputStream
InputStream in = new DataInputStream(
    new BufferedInputStream(
        new FileInputStream("data.bin")
    )
);

// 每一层都是装饰器，增加一项能力：
// FileInputStream：读文件
// BufferedInputStream：增加缓冲（减少磁盘 IO）
// DataInputStream：增加读取基本类型（readInt、readDouble）

常见面试问题​

Q1: 装饰器模式和代理模式的区别？​

答案：

维度装饰器模式代理模式
目的增强功能（加缓冲、加加密）控制访问（权限、缓存、延迟加载）
叠加多层装饰器可以叠加通常只有一层代理
关注点增加新行为管理对目标对象的访问

Q2: Java IO 为什么用装饰器而不是继承？​

答案：

Java IO 有 4 种基础流（File、ByteArray、Piped、Socket）和多种增强功能（缓冲、数据类型、压缩、加密）。如果用继承，需要 4 × N 个子类（BufferedFileInputStream、BufferedSocketInputStream...），组合爆炸。

装饰器模式下，基础流和增强功能独立开发，通过组合自由搭配。

Q3: Spring 中的装饰器模式？​

答案：

  • HttpServletRequestWrapper：装饰 HttpServletRequest，自定义请求处理
  • TransactionAwareCacheDecorator：给缓存添加事务感知能力
  • BeanDefinitionDecorator：装饰 BeanDefinition

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