الگوی طراحی Decorator (زینت‌دهنده)

مقدمه

الگوی طراحی Decorator یکی از الگوهای ساختاری (Structural Patterns) است که امکان افزودن رفتار جدید به اشیا در زمان اجرا را فراهم می‌کند، بدون اینکه نیاز باشد کلاس‌های موجود را تغییر دهیم. این الگو جایگزینی انعطاف‌پذیر برای وراثت ارائه می‌دهد و از ترکیب (Composition) به جای وراثت (Inheritance) استفاده می‌کند.

در این مقاله، الگوی Decorator را با جزئیات بررسی خواهیم کرد، نحوه پیاده‌سازی آن را توضیح می‌دهیم و مثال‌هایی از دنیای واقعی ارائه می‌کنیم.

تعریف الگوی Decorator

الگوی Decorator این امکان را فراهم می‌کند که بدون تغییر کلاس اصلی، قابلیت‌های جدیدی به اشیا اضافه کنیم. این کار از طریق ترکیب اشیا و استفاده از کلاس‌های دکوراتور صورت می‌گیرد.

تعریف رسمی

الگوی Decorator، مسئولیت‌های جدیدی را به یک شیء به‌صورت دینامیک اضافه می‌کند. دکوراتورها جایگزینی انعطاف‌پذیر برای وراثت در گسترش عملکرد یک کلاس ارائه می‌دهند.

چرا از الگوی Decorator استفاده کنیم؟

مشکلات استفاده از وراثت برای گسترش قابلیت‌ها

گاهی اوقات ممکن است بخواهیم به یک کلاس، قابلیت‌های جدیدی اضافه کنیم. یک روش متداول برای انجام این کار استفاده از وراثت است. اما وراثت دارای مشکلاتی است:

• منجر به انفجار کلاس‌ها (Class Explosion) می‌شود: به ازای هر ترکیب جدید از قابلیت‌ها، نیاز به تعریف کلاس‌های جدید داریم.
• توسعه و نگهداری سخت‌تر می‌شود: اگر یک ویژگی جدید اضافه شود، باید تمامی کلاس‌های فرزند را تغییر دهیم.
• عدم انعطاف‌پذیری در زمان اجرا: ویژگی‌های جدید فقط در زمان کامپایل قابل اضافه شدن هستند.

راه‌حل: استفاده از الگوی Decorator که به ما امکان می‌دهد ویژگی‌ها را به‌صورت دینامیک و در زمان اجرا به اشیا اضافه کنیم.

ساختار الگوی Decorator

الگوی Decorator شامل اجزای زیر است:

1. Component (کامپوننت): یک اینترفیس یا کلاس انتزاعی که تمام اشیا (اعم از کلاس‌های اصلی و دکوراتورها) از آن پیروی می‌کنند.
2. ConcreteComponent (کامپوننت مشخص): کلاس پایه که ویژگی‌های اصلی شیء را ارائه می‌دهد.
3. Decorator (دکوراتور): یک کلاس انتزاعی که همان اینترفیس Component را پیاده‌سازی می‌کند و دارای یک مرجع به شیء اصلی است.
4. ConcreteDecorator (دکوراتور مشخص): کلاس‌هایی که ویژگی‌های جدید را به شیء پایه اضافه می‌کنند.

مثال UML:

Component (interface)
│
├── ConcreteComponent (class)
│
├── Decorator (abstract class) → has Component reference
│
├── ConcreteDecoratorA (class) → adds behavior A
│
└── ConcreteDecoratorB (class) → adds behavior B

مثال عملی: سیستم سفارش قهوه (Starbuzz Coffee)

۱. تعریف کلاس پایه (کامپوننت)

public abstract class Beverage {
    String description = "Unknown Beverage";

    public String getDescription() {
        return description;
    }

    public abstract double cost();
}

۲. تعریف کلاس‌های مشخص (Concrete Components)

public class Espresso extends Beverage {
    public Espresso() {
        description = "Espresso";
    }

    public double cost() {
        return 1.99;
    }
}

public class DarkRoast extends Beverage {
    public DarkRoast() {
        description = "Dark Roast Coffee";
    }

    public double cost() {
        return 0.99;
    }
}

۳. تعریف کلاس دکوراتور (Decorator)

public abstract class CondimentDecorator extends Beverage {
    public abstract String getDescription();
}

۴. تعریف دکوراتورهای مشخص (Concrete Decorators)

public class Mocha extends CondimentDecorator {
    Beverage beverage;

    public Mocha(Beverage beverage) {
        this.beverage = beverage;
    }

    public String getDescription() {
        return beverage.getDescription() + ", Mocha";
    }

    public double cost() {
        return 0.20 + beverage.cost();
    }
}

public class Whip extends CondimentDecorator {
    Beverage beverage;

    public Whip(Beverage beverage) {
        this.beverage = beverage;
    }

    public String getDescription() {
        return beverage.getDescription() + ", Whip";
    }

    public double cost() {
        return 0.10 + beverage.cost();
    }
}

۵. استفاده از دکوراتورها در برنامه اصلی

public class StarbuzzCoffee {
    public static void main(String[] args) {
        Beverage beverage = new DarkRoast();
        beverage = new Mocha(beverage);
        beverage = new Whip(beverage);

        System.out.println(beverage.getDescription() + " $" + beverage.cost());
    }
}

خروجی:

Dark Roast Coffee, Mocha, Whip $1.29

کاربردهای دنیای واقعی الگوی Decorator

۱. ورودی و خروجی در Java (Java I/O Streams):

InputStream inputStream = new BufferedInputStream(new FileInputStream("file.txt"));

• FileInputStream → خواندن بایت‌های خام
• BufferedInputStream → اضافه کردن قابلیت بافرینگ

۲. GUI در Java Swing:

JTextField textField = new JTextField();
textField = new BorderDecorator(textField);
textField = new ScrollDecorator(textField);

• BorderDecorator و ScrollDecorator ویژگی‌هایی مانند حاشیه و اسکرول بار را به کامپوننت اضافه می‌کنند.

مزایا و معایب الگوی Decorator

✅ مزایا:

• افزودن رفتارهای جدید بدون تغییر در کلاس‌های اصلی.
• جلوگیری از ایجاد کلاس‌های زیاد.
• پیروی از اصل Open-Closed Principle.

❌ معایب:

• افزایش پیچیدگی و تعداد اشیا.
• نیاز به دقت در ترکیب صحیح دکوراتورها.

نتیجه‌گیری

الگوی Decorator یک روش کارآمد برای افزودن رفتارهای جدید به اشیا به‌صورت دینامیک و بدون تغییر در کدهای اصلی است. این الگو در سیستم‌های GUI، فریمورک‌های ورودی/خروجی و بسیاری از معماری‌های مدرن مورد استفاده قرار می‌گیرد.

با درک این الگو، می‌توانید طراحی‌های مقیاس‌پذیرتر، انعطاف‌پذیرتر و نگه‌داشت‌پذیرتری ایجاد کنید.