🔄 回顾 Day 11：适配器模式小结
在 Day 11 中，我们学习了适配器模式（Adapter Pattern）：
- 用于将“不兼容”的接口适配为目标接口，解决新旧系统之间的桥接问题。
- 强调“接口兼容、外部桥接”，通常用于第三方组件、老旧库的接入。
而今天我们要讲解的装饰器模式，则是：
在不改变原始类结构的前提下，动态为对象添加功能，是继承的优雅替代。
一、装饰器模式的核心动机
✅ 什么是装饰器？
装饰器模式（Decorator Pattern）用于：
- 将对象进行包装，在其行为之前/之后添加额外逻辑。
- 避免子类膨胀（继承爆炸），提升灵活性与组合性。
🎯 场景动机：
- IO 流中，数据流可多层压缩/加密/缓冲
- GUI 元素，增加边框、滚动条、阴影等效果
- 日志功能，输出前加时间戳、加颜色、记录文件
二、UML 结构图
+----------------+
| Component |<------------------+
+----------------+ |
| +operation() | |
+----------------+ |/\ ||| |
+----------------+ +-----------------+
| ConcreteComponent | | Decorator |
+----------------+ +-----------------+| - component: Component* || +operation() override |+-----------------+/\||+---------------------------+| ConcreteDecoratorA/B/... |+---------------------------+
三、角色解析
| 角色 | 职责说明 |
|---|---|
| Component | 抽象组件接口，定义操作行为 |
| ConcreteComponent | 实际的核心功能类 |
| Decorator | 抽象装饰器，持有组件引用，重写 operation |
| ConcreteDecorator | 具体装饰功能的子类，添加增强行为 |
四、C++ 实现：消息输出增强系统
✅ Component 抽象接口
class IMessage {
public:virtual void send(const std::string& content) = 0;virtual ~IMessage() = default;
};
✅ 具体实现类
class SimpleMessage : public IMessage {
public:void send(const std::string& content) override {std::cout << content << std::endl;}
};
✅ 抽象装饰器
class MessageDecorator : public IMessage {
protected:std::unique_ptr<IMessage> wrappee_;
public:MessageDecorator(std::unique_ptr<IMessage> wrappee): wrappee_(std::move(wrappee)) {}
};
✅ 时间戳装饰器
class TimestampDecorator : public MessageDecorator {
public:using MessageDecorator::MessageDecorator;void send(const std::string& content) override {std::cout << "[Time] 2025-04-12: ";wrappee_->send(content);}
};
✅ 加密装饰器（简单）
class EncryptDecorator : public MessageDecorator {
public:using MessageDecorator::MessageDecorator;void send(const std::string& content) override {std::string encrypted = "<encrypted:" + content + ">";wrappee_->send(encrypted);}
};
✅ 使用示例
int main() {std::unique_ptr<IMessage> message = std::make_unique<SimpleMessage>();message = std::make_unique<TimestampDecorator>(std::move(message));message = std::make_unique<EncryptDecorator>(std::move(message));message->send("Hello World!");return 0;
}
输出：
[Time] 2025-04-12: <encrypted:Hello World!>
五、装饰器 vs 继承
| 比较项 | 装饰器 | 子类继承 |
|---|---|---|
| 可组合性 | ✅ 支持任意层级嵌套 | ❌ 单继承不支持组合 |
| 可扩展性 | ✅ 添加装饰器即可 | ❌ 添加功能需新建子类 |
| 运行时决定 | ✅ 装饰器可动态组合 | ❌ 继承结构在编译期固定 |
六、实战应用举例
| 场景 | 装饰器用途说明 |
|---|---|
| C++ IO Stream | std::istream → std::ifstream → std::istringstream |
| 日志系统 | 添加标签、时间、线程 ID |
| 游戏角色行为 | 攻击装饰：暴击 → 穿透 → 吸血 |
| 网络请求处理链 | 添加重试机制 → 添加限流 → 添加缓存 |
| Web Filter 框架 | Spring Filter Chain（Java 中广泛使用） |
七、与其他结构型模式对比
| 模式 | 意图 | 是否更改原对象 |
|---|---|---|
| Decorator | 增强已有对象功能 | ❌（包裹） |
| Proxy | 控制访问、权限、懒加载 | ❌（控制访问） |
| Adapter | 接口转换，兼容老接口 | ❌（桥接） |
| Bridge | 接口与实现分离，双维度变化 | ✅（实现层变化） |
八、面试回答模板
“我们使用装饰器模式为日志系统添加了格式增强功能，比如加上时间戳、线程信息以及日志等级，而不需要改动原有的日志类。装饰器让我们可以灵活组合这些功能，并且在运行时动态配置，适合多种环境。”
✅ 建议强调运行时组合、非侵入式增强、支持多层扩展等特性。
九、记忆口诀
“增强不改类，功能可叠加；运行时组合，结构更优雅。”
十、明日预告：Day 13
桥接模式（Bridge Pattern）：将接口与实现解耦，适用于双维度扩展场景。
