装饰模式的概念

装饰模式（Decorator Pattern）是一种结构型设计模式，它允许向一个现有的对象添加新的功能，同时又不改变其结构。这种类型的设计模式属于结构型模式，它是作为现有的类的一个包装。

装饰模式以对客户端透明的方式动态地给一个对象附加上更多的责任。换言之，客户端并不会觉得对象在装饰前和装饰后有什么不同。装饰模式可以在不使用创造更多子类的情况下，将对象的功能加以扩展。

使用场景

1. 需要动态地给一个对象添加功能：当你需要在运行时为对象添加新的行为或功能，而不是在编译时通过继承来实现，装饰模式是一个很好的选择。例如，在图形绘制系统中，你可能需要在运行时为图形添加不同的边框、阴影等效果。
2. 避免使用继承导致的子类膨胀：如果使用继承来为对象添加功能，可能会导致子类数量急剧增加，使得代码难以维护。装饰模式可以通过组合的方式来实现功能的扩展，避免了子类膨胀的问题。例如，在一个咖啡店系统中，如果使用继承来实现不同口味的咖啡，可能会有很多子类，而使用装饰模式可以更灵活地组合不同的口味。
3. 为多个对象添加不同的组合功能：当需要为多个对象添加不同的组合功能时，装饰模式可以很方便地实现。例如，在一个游戏中，不同的角色可能需要不同的装备组合，使用装饰模式可以动态地为角色添加不同的装备。

使用方法

1. 定义抽象组件（Component）：定义一个抽象类或接口，作为被装饰对象和装饰器的公共接口。
2. 创建具体组件（Concrete Component）：实现抽象组件接口，是被装饰的具体对象。
3. 定义抽象装饰器（Decorator）：实现抽象组件接口，并持有一个抽象组件的引用，用于包装具体组件或其他装饰器。
4. 创建具体装饰器（Concrete Decorator）：继承抽象装饰器，实现具体的装饰功能。

Java 语言实现

下面是一个简单的咖啡店系统的示例，使用装饰模式来实现不同口味的咖啡。

// 1. 定义抽象组件（Component）
interface Coffee {
    String getDescription();
    double cost();
}

// 2. 创建具体组件（Concrete Component）
class SimpleCoffee implements Coffee {
    @Override
    public String getDescription() {
        return "Simple Coffee";
    }

    @Override
    public double cost() {
        return 2.0;
    }
}

// 3. 定义抽象装饰器（Decorator）
abstract class CoffeeDecorator implements Coffee {
    protected Coffee coffee;

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

    @Override
    public String getDescription() {
        return coffee.getDescription();
    }

    @Override
    public double cost() {
        return coffee.cost();
    }
}

// 4. 创建具体装饰器（Concrete Decorator）
class MilkDecorator extends CoffeeDecorator {
    public MilkDecorator(Coffee coffee) {
        super(coffee);
    }

    @Override
    public String getDescription() {
        return super.getDescription() + ", Milk";
    }

    @Override
    public double cost() {
        return super.cost() + 1.0;
    }
}

class SugarDecorator extends CoffeeDecorator {
    public SugarDecorator(Coffee coffee) {
        super(coffee);
    }

    @Override
    public String getDescription() {
        return super.getDescription() + ", Sugar";
    }

    @Override
    public double cost() {
        return super.cost() + 0.5;
    }
}

// 测试代码
public class DecoratorPatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个简单咖啡
        Coffee coffee = new SimpleCoffee();
        System.out.println(coffee.getDescription() + " costs: $" + coffee.cost());

        // 为咖啡添加牛奶
        coffee = new MilkDecorator(coffee);
        System.out.println(coffee.getDescription() + " costs: $" + coffee.cost());

        // 为咖啡添加糖
        coffee = new SugarDecorator(coffee);
        System.out.println(coffee.getDescription() + " costs: $" + coffee.cost());
    }
}

代码解释

1. Coffee 接口：定义了咖啡的基本方法 getDescription() 和 cost()，作为抽象组件。
2. SimpleCoffee 类：实现了 Coffee 接口，是具体的咖啡对象，即被装饰的对象。
3. CoffeeDecorator 抽象类：实现了 Coffee 接口，并持有一个 Coffee 对象的引用，作为抽象装饰器。
4. MilkDecorator 和 SugarDecorator 类：继承自 CoffeeDecorator，实现了具体的装饰功能，分别为咖啡添加牛奶和糖。
5. DecoratorPatternDemo 类：测试代码，演示了如何使用装饰模式为咖啡添加不同的口味。

通过这种方式，我们可以在运行时动态地为咖啡添加不同的口味，而不需要创建大量的子类。