设计模式笔记6：装饰模式

本文主要是介绍设计模式笔记6：装饰模式，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

Decorator

“单一职责”模式：

如果责任划分不清晰，使用继承得到的结果往往是随着需求的变化，子类急剧膨胀，同时充斥着重复代码，这时候的关键是划分责任

典型模式：

Decorator
Bridge

动机

在某些情况下我们可能会“过度地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地实现？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”所导致的影响将为最低？

模式定义

动态（组合）地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）。 ——《设计模式》GoF

要点总结

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。

Demo

decorator1.cpp：

//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();}

decorator2.cpp：

//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){...}virtual void Seek(int position){...}virtual void Write(char data){...}
};class NetworkStream :public Stream{
public:virtual char Read(int number){...}virtual void Seek(int position){...}virtual void Write(char data){...}  
};class MemoryStream :public Stream{
public:virtual char Read(int number){...}virtual void Seek(int position){...}virtual void Write(char data){...}  
};//扩展操作// 三个子类变为一个子类，用组合代替继承
class CryptoStream: public Stream {  //继承该基类是因为Stream定义了流的接口规范（Read、Write、Seek）Stream* stream;//具体的流不同，直接声明为父类public:CryptoStream(Stream* stm):stream(stm){}   virtual char Read(int number){//额外的加密操作...stream->Read(number);//运行时动态绑定，读文件流}virtual void Seek(int position){//额外的加密操作...stream::Seek(position);//运行时动态绑定，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);//运行时动态绑定，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);
}

进一步优化，Stream*往上提，decorator3.cpp：

//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){..}virtual void Seek(int position){...}virtual void Write(char data){...}};class NetworkStream :public Stream{
public:virtual char Read(int number){...}virtual void Seek(int position){...}virtual void Write(char data){...}};class MemoryStream :public Stream{
public:virtual char Read(int number){...}virtual void Seek(int position){...}virtual void Write(char data){...}};//扩展操作// 由于两个子类有相同的成员Stream*，所以这个成员要往上提
// Stream*往上提到Stream里的话，而主体类（FileStream、..等）不需要Stream*，因此在此构建一个中间的装饰类
// 继承：为了完善接口的规范
// 组合：为了将来支持的实现类
class 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{    
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);
}