裝飾器模式（Decorator Pattern）是一種結構型設計模式，它允許向現有對象添加新功能而不改變其結構。裝飾器模式通過創建包裝對象（裝飾器）來動態地擴展對象的行為，是繼承的替代方案之一。

在裝飾器模式中，有一個抽象組件（Component）定義核心功能，具體組件（Concrete Component）實現這個核心功能，裝飾器（Decorator）實現了抽象組件接口并持有一個指向抽象組件的引用。裝飾器可以在調用抽象組件的方法之前或之后加入自己的邏輯，從而實現功能的動態擴展。

這種模式常被用于避免過度使用子類的情況，可以靈活地添加功能而不會導致類爆炸。裝飾器模式符合開閉原則，即對擴展開放，對修改關閉。

組成部分

裝飾器模式主要涉及以下幾個角色：

• Component（抽象組件）：定義一個對象接口，可以給這些對象動態地添加職責。抽象組件通常是一個接口或抽象類，聲明了具體組件和裝飾器共同擁有的方法。
• Concrete Component（具體組件）：實現抽象組件接口，是被裝飾的具體對象。具體組件是裝飾的對象真正的實例，其功能是被裝飾器動態增加功能的基礎。
• Decorator（裝飾器抽象類）：持有一個抽象組件的引用，并實現了抽象組件的接口。裝飾器的存在對具體組件的功能進行了擴展或修飾。
• Concrete Decorator（具體裝飾器）：繼承自裝飾器抽象類，具體裝飾器向對象添加新的職責或行為。可以根據需要擴展具體裝飾器類以添加不同的功能。

在裝飾器模式中，抽象組件定義了核心功能，具體組件實現了這些功能，而裝飾器通過包裝具體組件并在其基礎上添加額外功能來實現動態擴展。這種結構使得客戶端代碼可以不受影響地使用裝飾后的對象，同時靈活地添加不同的裝飾器以滿足不同的需求。

使用場景

裝飾器模式通常適用于以下場景：

• 需要動態地給對象添加額外功能：裝飾器模式允許在運行時動態地給對象添加新的功能或行為，而不需要修改原有類的結構，這些功能可以再動態地撤銷。
• 避免使用子類進行擴展：當通過繼承會導致類爆炸或無法實現靈活組合時，裝飾器模式是一個很好的替代方案。
• 保持類的簡單性：通過將裝飾器和具體組件分離，可以保持每個類的職責單一，并使整體結構更清晰。
• 多層次的功能嵌套：可以通過多個裝飾器的組合實現多層次的功能嵌套，每個裝飾器負責一部分功能，形成復雜的功能組合。

總之，裝飾器模式適用于需要靈活地為對象添加功能、避免過多子類、保持簡單性且能夠動態地添加、移除功能的情況。通過裝飾器模式，可以實現對對象功能的動態擴展，同時保持代碼的靈活性和可維護性。

具體實現

以下是一個代碼示例，演示了如何使用裝飾器模式為咖啡添加配料，并計算總價。這個示例包括抽象組件接口（Coffee）、具體組件類（Espresso）、裝飾器抽象類（CondimentDecorator）以及具體裝飾器類（Milk），并展示了如何動態地組合裝飾器實現功能擴展。

// 抽象組件接口
public interface Coffee {
    String getDescription();
    double cost();
}

// 具體組件類
public class Espresso implements Coffee {
    public String getDescription() {
        return "Espresso";
    }

    public double cost() {
        return 1.99;
    }
}

// 裝飾器抽象類
public abstract class CondimentDecorator implements Coffee {
    protected Coffee coffee;

    public CondimentDecorator(Coffee coffee) {
        this.coffee = coffee;
    }
}

// 具體裝飾器類：牛奶
public class Milk extends CondimentDecorator {
    public Milk(Coffee coffee) {
        super(coffee);
    }

    public String getDescription() {
        return coffee.getDescription() + ", Milk";
    }

    public double cost() {
        return coffee.cost() + 0.5;
    }
}

public class DecoratorPatternExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 訂購一杯Espresso
        Coffee espresso = new Espresso();
        System.out.println("Order: " + espresso.getDescription() + ", Cost: $" + espresso.cost());

        // 加牛奶
        Coffee espressoWithMilk = new Milk(espresso);
        System.out.println("Order: " + espressoWithMilk.getDescription() + ", Cost: $" + espressoWithMilk.cost());
    }
}

在這個示例中，Espresso表示一種具體的咖啡，Milk是一個具體的裝飾器類用于添加牛奶配料。在main方法中演示了如何通過裝飾器模式為咖啡添加配料并計算價格。

以上代碼會輸出如下結果：

Order: Espresso, Cost: $1.99
Order: Espresso, Milk, Cost: $2.49

Tips：若只有一個裝飾類，則可以沒有抽象裝飾角色，直接實現具體的裝飾角色即可。

裝飾器模式的優點包括：

• 靈活性：裝飾器模式允許動態地為對象添加新的功能，而無需改變其原有的結構。可以根據需求組合多個裝飾器，實現各種功能的組合，使得系統更加靈活。
• 避免子類膨脹：相比使用繼承來擴展對象功能，裝飾器模式避免了子類膨脹的問題，使得類的繼承體系更加簡潔。
• 單一責任原則：每個裝飾器類只負責一個特定的功能，遵循了單一責任原則，降低了類的復雜度和耦合度。

裝飾器模式的缺點包括：

• 過多的對象：如果過度使用裝飾器模式，可能會導致系統中出現大量小對象，增加了系統的復雜性。
• 順序影響：由于裝飾器模式是通過嵌套組合實現的，裝飾器的順序可能會影響最終的行為，需要謹慎設計裝飾器的順序。
• 初學者理解困難：對于初學者來說，理解裝飾器模式可能會有一定的難度，特別是在多層裝飾器嵌套的情況下。

總體來說，裝飾器模式是一種非常有用的設計模式，能夠幫助我們動態地擴展對象的功能，同時避免了繼承帶來的一些問題。在適當的場景下，合理地應用裝飾器模式可以提高系統的靈活性和可擴展性。