设计模式之装饰模式（Decorator）

前言

        这个模式带给我们有关组合跟继承非常多的思考

定义

        “单一职责” 模式。动态（组合）的给一个对象增加一些额外的职责。就增加功能而言，Decorator模式比生成子类（继承）更为灵活（消除重复代码 & 减少子类个数）
 

动机

        在某些情况下我们可能会 “过度的使用继承来扩展对象的功能”，由于继承为类型引入的静态特质，使得这种扩展方式缺乏灵活性；并且随着子类的增多（扩展功能的增多）。各种子类的组合（扩展功能的组合）会导致更多子类的膨胀

        如何使 “对象功能的扩展” 能够根据需要来动态的实现？同时避免 “扩展功能的增多” 带来的子类膨胀问题？ 从而使得任何 “功能扩展变化” 所导致的影响降为最低？

案例

      代码

// 版本1
//业务操作
class Stream{
public：virtual char Read(int number) = 0;virtual void Seek(int position) = 0;virtual void Write(char data) = 0;virtual ~Stream(){}
};//主体类
class FileStream : public Stream {
public:virtual char Read(int number) {//读文件流}virtual void Seek(int position) {//定位文件流}virtual void Write(char data) {//写文件流}};class NetworkStream : public Stream {
public:virtual char Read(int number) {//读网络流}virtual void Seek(int position) {//定位网络流}virtual void Write(char data) {//写网络流}
};class MemoryStream : public Stream {
public:virtual char Read(int number) {//读内存流}virtual void Seek(int position) {//定位内存流}virtual void Write(char data) {//写内存流}
};//扩展操作
class CryptoFileStream : public FileStream {
public:virtual char Read(int number) {//额外的加密操作...FileStream::Read(number);//读文件流}virtual void Seek(int position) { //额外的加密操作...FileStream::Seek(position);//定位文件流//额外的加密操作...}virtual void Write(byte data) {//额外的加密操作...FileStream::Write(data);//写文件流//额外的加密操作...}
};class CryptoNetworkStream : public NetworkStream{
public:virtual char Read(int number) {//额外的加密操作...NetworkStream::Read(number);//读网络流}virtual void Seek(int position) {//额外的加密操作...NetworkStream::Seek(position);//定位网络流//额外的加密操作...}virtual void Write(byte data) {//额外的加密操作...NetworkStream::Write(data);//写网络流//额外的加密操作...}
};class CryptoMemoryStream : public MemoryStream {
public:virtual char Read(int number) {//额外的加密操作...MemoryStream::Read(number);//读内存流}virtual void Seek(int position) {//额外的加密操作...MemoryStream::Seek(position);//定位内存流//额外的加密操作...}virtual void Write(byte data) {//额外的加密操作...MemoryStream::Write(data);//写内存流//额外的加密操作...}
};class BufferedFileStream : public FileStream {//...
};class BufferedNetworkStream : public NetworkStream {//...
};class BufferedMemoryStream : public MemoryStream {//...
}class CryptoBufferedFileStream : public FileStream {
public:virtual char Read(int number) {//额外的加密操作...//额外的缓冲操作...FileStream::Read(number);//读文件流}virtual void Seek(int position) {//额外的加密操作...//额外的缓冲操作...FileStream::Seek(position);//定位文件流//额外的加密操作...//额外的缓冲操作...}virtual void Write(byte data) {//额外的加密操作...//额外的缓冲操作...FileStream::Write(data);//写文件流//额外的加密操作...//额外的缓冲操作...}
};void Process() {//编译时装配CryptoFileStream *fs1 = new CryptoFileStream();BufferedFileStream *fs2 = new BufferedFileStream();CryptoBufferedFileStream *fs3 =new CryptoBufferedFileStream();
}// 版本2
//业务操作
class Stream{
public：virtual char Read(int number) = 0;virtual void Seek(int position) = 0;virtual void Write(char data) = 0;virtual ~Stream(){}
};//主体类
class FileStream : public Stream {
public:virtual char Read(int number) {//读文件流}virtual void Seek(int position) {//定位文件流}virtual void Write(char data) {//写文件流}};class NetworkStream : public Stream {
public:virtual char Read(int number) {//读网络流}virtual void Seek(int position) {//定位网络流}virtual void Write(char data) {//写网络流}
};class MemoryStream : public Stream {
public:virtual char Read(int number) {//读内存流}virtual void Seek(int position) {//定位内存流}virtual void Write(char data) {//写内存流}
};//扩展操作
class CryptoStream : public Stream {Stream* stream; //...public:CryptoStream(Stream* stm) : stream(stm) {}virtual char Read(int number) {//额外的加密操作...stream->Read(number);//读文件流}virtual void Seek(int position) {//额外的加密操作...stream::Seek(position);//定位文件流//额外的加密操作...}virtual void Write(byte data) {//额外的加密操作...stream::Write(data);//写文件流//额外的加密操作...}
};class BufferedStream : public Stream{Stream* stream; //...public:BufferedStream(Stream* stm):stream(stm) {}//...
};void Process() {//运行时装配FileStream* s1= new FileStream();CryptoStream* s2= new CryptoStream(s1);BufferedStream* s3= new BufferedStream(s1);BufferedStream* s4= new BufferedStream(s2);
}// 版本3
//业务操作
class Stream{
public：virtual char Read(int number) = 0;virtual void Seek(int position) = 0;virtual void Write(char data) = 0;virtual ~Stream(){}
};//主体类
class FileStream : public Stream {
public:virtual char Read(int number) {//读文件流}virtual void Seek(int position) {//定位文件流}virtual void Write(char data) {//写文件流}};class NetworkStream : public Stream {
public:virtual char Read(int number) {//读网络流}virtual void Seek(int position) {//定位网络流}virtual void Write(char data) {//写网络流}
};class MemoryStream : public Stream {
public:virtual char Read(int number) {//读内存流}virtual void Seek(int position) {//定位内存流}virtual void Write(char data) {//写内存流}
};//扩展操作
DecoratorStream : public Stream {
protected:Stream* stream; //...DecoratorStream(Stream * stm) : stream(stm) {}
};class CryptoStream : public DecoratorStream {
public:CryptoStream(Stream* stm):DecoratorStream(stm) {}virtual char Read(int number) {   //额外的加密操作...stream->Read(number); //读文件流}virtual void Seek(int position) {//额外的加密操作...stream::Seek(position); //定位文件流//额外的加密操作...}virtual void Write(byte data) {//额外的加密操作...stream::Write(data); //写文件流//额外的加密操作...}
};class BufferedStream : public DecoratorStream{Stream* stream; //...   
public:BufferedStream(Stream* stm):DecoratorStream(stm) {     }//...
};void Process(){//运行时装配FileStream* s1 = new FileStream();CryptoStream* s2 = new CryptoStream(s1);BufferedStream* s3 = new BufferedStream(s1); BufferedStream* s4 = new BufferedStream(s2);
}

          图

优化前

装饰模式

类图

        

总结

        通过采用组合而非继承的手法， Decorator模式实现了在运行时动态扩展对象功能的能力，而且可以根据需要扩展多个功能。避免了使用继承带来的 “灵活性差” 和 “多子类衍生问题”
        Decorator类在接口上表现为is-a Component的继承关系，即Decorator类继承了Component类所具有的接口。但在实现上又表现为has-a Component的组合关系，即Decorator类又使用了另外一个Component类
        Decorator模式的目的并非解决“多子类衍生的多继承”问题，Decorator模式应用的要点在于解决“主体类在多个方向上的扩展功能”——是为“装饰”的含义