定義

裝飾模式（Decorator Pattern）是一種結構型設計模式，用于在不修改原有類的情況下動態地擴展對象的功能。

結構

• 抽象組件（Component）：定義對象的公共接口，使得客戶端能以一致的方式處理未被裝飾的對象和裝飾之后的對象。
• 具體組件（Concrete Component）：實現抽象組件接口，是被裝飾的對象。
• 裝飾器（Decorator）：實現抽象組件接口，并持有一個抽象組件的引用（即被裝飾的對象）。
• 具體裝飾器（Concrete Decorator）：擴展組件對象的行為。

應用場景

1. 不修改原有類代碼的情況下擴展其功能：當原有類已經投入使用，或者由于某些原因（如第三方庫）無法直接修改時，可以使用裝飾模式來擴展功能，而不影響原有類的結構。例如，日志系統中對原始日志進行加密、壓縮、寫入多個目標（如控制臺、文件、遠程服務器）等。
2. 替代復雜的繼承結構：當功能組合的可能性較多，使用繼承會導致子類爆炸時，裝飾模式是一種更好的解決方案。相比于繼承，它提供了更高的靈活性，可以在運行時自由組合功能，而不是提前在類層次結構中定義。例如，圖形渲染系統中對圖形添加不同的修飾（陰影、邊框、透明度調整）等。

優缺點

優點

1. 比繼承更靈活，避免類爆炸：繼承方式擴展功能時，每個新的功能組合都可能導致大量的子類。而裝飾模式可以通過對象組合動態擴展，不需要為每種組合定義一個新的子類。
2. 提高代碼的可復用性：每個裝飾器都是獨立的，可以在不同的對象上復用，避免了在每個類中實現類似功能的重復工作。
3. 裝飾器可以疊加，提供更強的擴展能力：由于裝飾器遵循相同的接口，可以通過嵌套多個裝飾器來靈活組合功能，從而輕松實現復雜的功能增強。

缺點

1. 增加了系統的復雜性：裝飾模式通過組合多個小的裝飾器來擴展功能，可能導致系統中產生大量的裝飾器對象，特別是在功能組合較多時，增加了理解和維護的難度。
2. 可能影響性能：每次方法調用都需要經過多個裝飾器的轉發和處理，尤其是裝飾器鏈較長時，這可能導致性能下降，尤其在高頻調用的場景下更加明顯。
3. 可能導致調試困難：裝飾器層層嵌套，每個裝飾器都可能改變對象的行為，這使得追蹤和調試變得更加復雜。

代碼示例

from abc import ABC, abstractmethod# 抽象組件類（Component）
class Text(ABC):@abstractmethoddef render(self):pass# 具體組件類（Concrete Component）
class PlainText(Text):def __init__(self, content):self.content = contentdef render(self):return self.content# 裝飾器基類（Decorator）
class TextDecorator(Text):def __init__(self, wrapped_text):self._wrapped_text = wrapped_textdef render(self):return self._wrapped_text.render()# 具體裝飾器類（Concrete Decorator）- 加粗
class BoldText(TextDecorator):def render(self):return f"<b>{super().render()}</b>"# 具體裝飾器類（Concrete Decorator）- 斜體
class ItalicText(TextDecorator):def render(self):return f"<i>{super().render()}</i>"# 具體裝飾器類（Concrete Decorator）- 下劃線
class UnderlineText(TextDecorator):def render(self):return f"<u>{super().render()}</u>"# 使用裝飾模式
if __name__ == "__main__":# 創建原始文本對象text = PlainText("Hello, World!")print(text.render())  # 輸出：Hello, World!# 加粗文本bold_text = BoldText(text)print(bold_text.render())  # 輸出：<b>Hello, World!</b># 斜體加粗文本italic_bold_text = ItalicText(bold_text)print(italic_bold_text.render())  # 輸出：<i><b>Hello, World!</b></i># 斜體加粗下劃線文本styled_text = UnderlineText(italic_bold_text)print(styled_text.render())  # 輸出：<u><i><b>Hello, World!</b></i></u>

參考

《設計模式的藝術》