Python设计模式 - 装饰模式
定义
装饰模式（Decorator Pattern）是一种结构型设计模式，用于在不修改原有类的情况下动态地扩展对象的功能。
结构
- 抽象组件（Component）：定义对象的公共接口，使得客户端能以一致的方式处理未被装饰的对象和装饰之后的对象。
- 具体组件（Concrete Component）：实现抽象组件接口，是被装饰的对象。
- 装饰器（Decorator）：实现抽象组件接口，并持有一个抽象组件的引用（即被装饰的对象）。
- 具体装饰器（Concrete Decorator）：扩展组件对象的行为。
应用场景
- 不修改原有类代码的情况下扩展其功能：当原有类已经投入使用，或者由于某些原因（如第三方库）无法直接修改时，可以使用装饰模式来扩展功能，而不影响原有类的结构。例如，日志系统中对原始日志进行加密、压缩、写入多个目标（如控制台、文件、远程服务器）等。
- 替代复杂的继承结构：当功能组合的可能性较多，使用继承会导致子类爆炸时，装饰模式是一种更好的解决方案。相比于继承，它提供了更高的灵活性，可以在运行时自由组合功能，而不是提前在类层次结构中定义。例如，图形渲染系统中对图形添加不同的修饰（阴影、边框、透明度调整）等。
优缺点
优点
- 比继承更灵活，避免类爆炸：继承方式扩展功能时，每个新的功能组合都可能导致大量的子类。而装饰模式可以通过对象组合动态扩展，不需要为每种组合定义一个新的子类。
- 提高代码的可复用性：每个装饰器都是独立的，可以在不同的对象上复用，避免了在每个类中实现类似功能的重复工作。
- 装饰器可以叠加，提供更强的扩展能力：由于装饰器遵循相同的接口，可以通过嵌套多个装饰器来灵活组合功能，从而轻松实现复杂的功能增强。
缺点
- 增加了系统的复杂性：装饰模式通过组合多个小的装饰器来扩展功能，可能导致系统中产生大量的装饰器对象，特别是在功能组合较多时，增加了理解和维护的难度。
- 可能影响性能：每次方法调用都需要经过多个装饰器的转发和处理，尤其是装饰器链较长时，这可能导致性能下降，尤其在高频调用的场景下更加明显。
- 可能导致调试困难：装饰器层层嵌套，每个装饰器都可能改变对象的行为，这使得追踪和调试变得更加复杂。
代码示例
from abc import ABC, abstractmethod# 抽象组件类（Component）
class Text(ABC):@abstractmethoddef render(self):pass# 具体组件类（Concrete Component）
class PlainText(Text):def __init__(self, content):self.content = contentdef render(self):return self.content# 装饰器基类（Decorator）
class TextDecorator(Text):def __init__(self, wrapped_text):self._wrapped_text = wrapped_textdef render(self):return self._wrapped_text.render()# 具体装饰器类（Concrete Decorator）- 加粗
class BoldText(TextDecorator):def render(self):return f"<b>{super().render()}</b>"# 具体装饰器类（Concrete Decorator）- 斜体
class ItalicText(TextDecorator):def render(self):return f"<i>{super().render()}</i>"# 具体装饰器类（Concrete Decorator）- 下划线
class UnderlineText(TextDecorator):def render(self):return f"<u>{super().render()}</u>"# 使用装饰模式
if __name__ == "__main__":# 创建原始文本对象text = PlainText("Hello, World!")print(text.render()) # 输出：Hello, World!# 加粗文本bold_text = BoldText(text)print(bold_text.render()) # 输出：<b>Hello, World!</b># 斜体加粗文本italic_bold_text = ItalicText(bold_text)print(italic_bold_text.render()) # 输出：<i><b>Hello, World!</b></i># 斜体加粗下划线文本styled_text = UnderlineText(italic_bold_text)print(styled_text.render()) # 输出：<u><i><b>Hello, World!</b></i></u>
参考
《设计模式的艺术》