设计模式-装饰器代理观察者

3.7 装饰器模式（代码见vs）

装饰器又叫做包装模式，允许向一个现有的对象添加新的功能，同时又不改变其结构。这种模式创建了一个装饰类，用来包装原有的类，并在保持类方法完整性的前提下，提供了额外的功能。

如下图：装饰器类ConDecorator想给汽车类增加新的功能，并且不能改变原来的代码，怎么做？

可以把Car基类作为装饰器类的属性，然后通过继承重写Car的原来的show方法，并且在装饰器的show方法内部，通过属性Car类对象（这个对象传过来的是一个具体的子类对象，比如Audi或者Bmw）调用具体子类对象的show方法，在这个方法基础上，增加新的方法和功能。这样就实现了不改变原来代码的基础上，增加了新的功能。然后我们通过使用装饰器对象，就可以使用装饰后的新功能。

装饰器模式，既有继承又有合成关系。

#include <iostream>
using namespace std;

//装饰器模式
class Car
{
public:
	virtual void show() = 0;
};
//具体车型：奥迪
class Audi :public Car
{
public:
	virtual void show() { cout << "这是一辆奥迪车，标配。"; }
};
//具体车型：宝马
class Bmw :public Car
{
public:
	virtual void show() { cout << "这是一辆宝马车，标配。"; }
};
//第一个装饰器，加上定速巡航
class ConDecorator01 :public Car
{
	Car* car;
public:
	ConDecorator01(Car* c) :car(c) {};
	void show()
	{
		//先调用原来的show方法，通过属性car来调用
		car->show();
		//在原来的基础上加装饰，装定速巡航
		cout << "装饰了定速巡航" << endl;
	}
};
//第二个装饰器，加上自动刹车
class ConDecorator02 :public Car
{
	Car* car;
public:
	ConDecorator02(Car* c) :car(c) {};
	void show()
	{
		//先调用原来的show方法，通过属性car来调用
		car->show();
		//在原来的基础上加装饰，装自动刹车
		cout << "装饰了自动刹车" << endl;
	}
};
//第三个装饰器，加上自动泊车
class ConDecorator03 :public Car
{
	Car* car;
public:
	ConDecorator03(Car* c) :car(c) {};
	void show()
	{
		//先调用原来的show方法，通过属性car来调用
		car->show();
		//在原来的基础上加装饰，装自动泊车
		cout << "装饰了自动泊车" << endl;
	}
};
void test01()
{
	Car* c1 = new Bmw();//标配的宝马
	c1->show();
	cout << endl;
	Car* d1 = new ConDecorator01(c1);
	d1->show();//此时有了定速巡航功能

	Car* c2 = new Audi();//标配的奥迪
	c2->show();
	cout << endl;
	Car* d2 = new ConDecorator02(c2);
	d2->show();//此时有了自动刹车功能

	delete c1;
	delete c2;
	delete d1;
	delete d2;
}

装饰器模式练习：

大家知不知道QQ秀这个游戏，80后应该知道，给动画人物搭配不同服饰。比如穿T恤，衬衫，外套，皮鞋，运动鞋，靴子...，根据下面的类图完成这个练习。

注意：这个练习跟上面的汽车例子不同，汽车例子是车有抽象层和具体层的类，装饰器只有一层，每个装饰器直接实现装饰。这个作业是被装饰的人只有一层，装饰器有两层，抽象层定义接口，不负责具体的装饰，具体装饰由具体层的装饰器完成。

//未装饰的人
class Person
{
	string name;
public:
	Person() {};//无参构造需要有，因为子类构造的时候要用
	Person(string na) :name(na) {};
	virtual void show() { cout << "我是" << name << endl; }
};
//装饰类父类，抽象类
class Finery:public Person
{
protected:
	Person* per;
public:
	Finery(Person* p) :per(p) {};//这里用到了Person的无参构造
	virtual void show() = 0;
};
//具体装饰：长裤
class LongTrouser :public Finery
{
public:
	LongTrouser(Person* p) :Finery(p) {};
	void show()
	{
		per->show();//调用原来未装饰的show方法
		//接下来加装饰
		cout << "穿上长裤" << endl;
	}
};
//具体装饰：T恤
class Tshirts :public Finery
{
public:
	Tshirts(Person* p) :Finery(p) {};
	void show()
	{
		per->show();//调用原来未装饰的show方法
		//接下来加装饰
		cout << "穿上T恤" << endl;
	}
};
void test02()
{
	Person* xm = new Person("小明");
	xm->show();//没装饰
	cout << "装饰后：" << endl;
	Finery* ts_xm = new Tshirts(xm);//穿上T恤
	ts_xm->show();
	Finery* lt_xm = new LongTrouser(xm);//穿上长裤
	lt_xm->show();
	delete xm;
	delete ts_xm;
	delete lt_xm;
}

3.8 代理模式（代码见vs）

代理模式也称为委托模式，作用就是为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。它允许你在不直接访问对象的情况下，通过一个代理对象来控制对该对象的访问。这个代理对象可以作为客户端和实际对象之间的中介，从而实现一些特定的控制功能，比如限制访问、记录访问日志等。

代理模式和装饰器模式很像：

1）相同点：都是继承了目标抽象类，都将目标抽象类关联到本类中作为属性。

2）代理强调的是对目标对象的控制权（强迫用户使用代理，不用就无法访问目标对象）；装饰器模式强调的是在不修改源代码的基础上添加新的功能。

//代理模式
//抽象层，房东
class Landlord
{
public:
	virtual void rentHouse() = 0;
};
//具体的房东：Tom
class Tom :public Landlord
{
public:
	virtual void rentHouse() { cout << "Tom出租一套房子" << endl; }
};
//代理类
class Proxy :public Landlord
{
	Landlord* landlord;
public:
	Proxy(Landlord* land):landlord(land){}
	//接下来对房东出租房子的行为加限制，必须给中介交钱后，才能出租房子
	virtual void rentHouse()
	{
		cout << "中介先收取佣金" << endl;
		landlord->rentHouse();//然后才可以使用出租房子的方法
	}
};
void test03()
{
	Landlord* tom = new Tom();
	Landlord* proxy = new Proxy(tom);//中介代理了tom的房子
	proxy->rentHouse();//通过中介租房子，必须先交钱
	delete tom;
	delete proxy;
}

总结：

优点：职责清晰：真实角色就是实现实际的业务逻辑，不关心其他非本职的事务，通过后期的代理完成非本质事务，编程简单清晰。高扩展性：具体主题角色可变。

缺点：由于在客户端和真实主题之间增加了代理，因此可能会造成请求的处理速度变慢（因为代理加了控制）。实现代理模式需要额外的工作，有些实现非常复杂。

代理模式练习：

//送礼者抽象类，某个人
class SomeOne
{
public:
	virtual void giveFlowers() = 0;
	virtual void giveDolls() = 0;
	virtual void giveChoc() = 0;
};
//具体送礼的人
class One :public SomeOne
{
	string name;
public:
	One(string n) :name(n) {};
	virtual void giveFlowers() { cout << name << "送您鲜花" << endl; }
	virtual void giveDolls(){ cout << name << "送您洋娃娃" << endl; }
	virtual void giveChoc(){ cout << name << "送您巧克力" << endl; }
};
//代理类
class Proxy_for :public SomeOne
{
	SomeOne* m_one;
public:
	Proxy_for(SomeOne* one) :m_one(one) {};
	virtual void giveFlowers() { cout << "送鲜花需要收取佣金100" << endl; m_one->giveFlowers(); }
	virtual void giveDolls() { cout << "送洋娃娃需要收取佣金150" << endl; m_one->giveDolls(); }
	virtual void giveChoc() { cout << "送巧克力需要收取佣金80" << endl; m_one->giveChoc(); }
};
void test04()
{
	SomeOne* jerry = new One("jerry");
	SomeOne* p = new Proxy_for(jerry);
	p->giveFlowers();
	p->giveDolls();
	p->giveChoc();
	delete jerry;
	delete p;
}

3.9 观察者模式（代码见vs）

观察者模式又叫做发布-订阅模式，定义了一种一对多的依赖关系，一对多，一是发布者，多是订阅者。让多个观察者对象同时监听某一个主题对象。这个主题对象在状态发生变化时，会通知所有观察者对象，使他们能够自动的更新。观察者往往定义一个抽象观察者，多个具体观察者。

被观察主题对象应该包含一个容器来存放观察者对象，当被观察者发生改变时通知容器内所有的观察者对象。这样才能实现一对多。

观察者对象加入到主题的容器中，相当于订阅了主题，然后就可以接收被观察者的通知。观察者也可以被删除掉，停止订阅这个主题。

需求：主题作为发布者群发消息，多个观察者订阅主题，主题有消息时通知所有观察者。

//观察者模式
//抽象观察者
class AbsObserver
{
public:
	virtual void update(string content) = 0;//更新的接口，参数content是更新的内容
};
//主题类，发布者
class Subject
{
	string title;//标题
	list<AbsObserver*> obs;//容器中存放抽象观察者的地址
public:
	Subject(string t):title(t){}
	~Subject()
	{
		//发布者析构的时候，需要将全部的订阅者析构掉
		if (obs.size()==0)
		{
			return;
		}
		//如果容器中有订阅者，逐个回收
		for (auto o:obs)
		{
			delete o;//回收每个观察者对象
			obs.remove(o);//将观察者对象地址从链表中移除
		}
	}
	void attach(AbsObserver* someone)//绑定，即将某个观察者加入订阅，加入容器中
	{
		obs.push_back(someone);
	}
	void detach(AbsObserver* someone)//解绑，将某个观察者解除订阅，从容器中移除
	{
		obs.remove(someone);
		delete someone;
	}
	string getTitle() { return title; }
	void notify(string content)//通知，将content通知给订阅者
	{
		if (obs.size()==0)
		{
			return;
		}
		for (auto o:obs)//逐个通知容器内的订阅者
		{
			o->update(content);//将content传递给订阅者
		}
	}
};
//具体观察者
class ConsObserver :public AbsObserver
{
	string name;//观察者姓名
	Subject* subject;//订阅的主题
public:
	ConsObserver(string n, Subject* s) :subject(s), name(n) {};
	void update(string content)//将发布者传过来的content内容进行展示
	{
		cout << "标题：[" << subject->getTitle() << "]，内容：" << content << "，" << name << "已收到" << endl;
	}
};
void test05()
{
	//准备主题和观察者对象
	Subject* subject = new Subject("天气预报");
	AbsObserver* ob1 = new ConsObserver("观察者1号", subject);
	AbsObserver* ob2 = new ConsObserver("观察者2号", subject);
	//加入订阅
	subject->attach(ob1);
	subject->attach(ob2);
	//发布通知
	subject->notify("最近天气炎热并且伴有大风");
	//解除订阅
	subject->detach(ob2);
	//再次通知，此时ob2就收不到消息了
	subject->notify("中秋节期间天气很好，大家可以轻松出行");
	//回收的时候，只需要回收主题对象即可，主题的析构中回收了所有订阅者
	delete subject;
}

观察者模式总结

观察者模式的优势：主题（Subject）无需耦合某个具体的观察者（如ConsObserver），而只需要知道其抽象接口AbsObserver即可。观察者模式解除了主题和具体观察者的耦合，依赖于抽象，而不是依赖具体。从而使得观察者的变化不会影响主题。

观察者模式的缺点：性能损耗，即在函数调用前遍历观察者列表的开销。

应用场景：通知，群发的场景。

注意：在销毁观察者对象前，必须取消订阅此观察者对象，否则通知一个已销毁的观察者可能导致程序崩溃。

观察者模式练习：

在此基础上，改造主题，主题是默认的新闻主页，主题下面还有具体的频道：经济、体育、娱乐（选择一个即可）。这样主题也分为两个层，观察者可以订阅新闻主页，也可以订阅具体的频道。

//抽象观察者
class Observer
{
public:
	virtual void update(string content) = 0;//更新的接口，参数content是更新的内容
};
//主题类，发布者，新闻主页
class MainSubject
{
	string title;//标题
	list<Observer*> obs;//容器中存放抽象观察者的地址
public:
	MainSubject(){}
	MainSubject(string t) :title(t) {}
	virtual ~MainSubject()
	{
		//发布者析构的时候，需要将全部的订阅者析构掉
		if (obs.size() == 0)
		{
			return;
		}
		//如果容器中有订阅者，逐个回收
		for (auto o : obs)
		{
			delete o;//回收每个观察者对象
			obs.remove(o);//将观察者对象地址从链表中移除
		}
	}
	virtual void attach(Observer* someone)//绑定，即将某个观察者加入订阅，加入容器中
	{
		obs.push_back(someone);
	}
	virtual void detach(Observer* someone)//解绑，将某个观察者解除订阅，从容器中移除
	{
		obs.remove(someone);
		delete someone;
	}
	virtual string getTitle() { return title; }//需要写成虚函数，子类才可以实现多态
	virtual void notify(string content)//通知，将content通知给订阅者
	{
		if (obs.size() == 0)
		{
			return;
		}
		for (auto o : obs)//逐个通知容器内的订阅者
		{
			o->update(content);//将content传递给订阅者
		}
	}
};
//具体的主题：经济主题
class Subject_jingji :public MainSubject
{
	string title;//标题
	list<Observer*> obs;//容器中存放抽象观察者的地址
public:
	Subject_jingji(string t) :title(t) {}
	~Subject_jingji()
	{
		//发布者析构的时候，需要将全部的订阅者析构掉
		if (obs.size() == 0)
		{
			return;
		}
		//如果容器中有订阅者，逐个回收
		for (auto o : obs)
		{
			delete o;//回收每个观察者对象
			obs.remove(o);//将观察者对象地址从链表中移除
		}
	}
	void attach(Observer* someone)//绑定，即将某个观察者加入订阅，加入容器中
	{
		obs.push_back(someone);
	}
	void detach(Observer* someone)//解绑，将某个观察者解除订阅，从容器中移除
	{
		obs.remove(someone);
		delete someone;
	}
	string getTitle() { return title; }
	void notify(string content)//通知，将content通知给订阅者
	{
		if (obs.size() == 0)
		{
			return;
		}
		for (auto o : obs)//逐个通知容器内的订阅者
		{
			o->update(content);//将content传递给订阅者
		}
	}
};
//具体观察者
class ConcreteObserver :public Observer
{
	string name;//观察者姓名
	MainSubject* subject;//订阅的主题
public:
	ConcreteObserver(string n, MainSubject* s) :subject(s), name(n) {};
	void update(string content)//将发布者传过来的content内容进行展示
	{
		cout << "标题：[" << subject->getTitle() << "]，内容：" << content << "，" << name << "已收到" << endl;
	}
};
void test06()
{
	MainSubject* sub = new MainSubject("今日新闻");//首页
	MainSubject* sub_jingji = new Subject_jingji("经济新闻");//经济频道主题
	Observer* ob1 = new ConcreteObserver("观察者1号", sub);//观察者1号订阅了首页
	Observer* ob2 = new ConcreteObserver("观察者2号", sub_jingji);//观察者2号订阅了经济
	Observer* ob3 = new ConcreteObserver("观察者3号", sub_jingji);//观察者3号订阅了经济
	//加入订阅
	sub->attach(ob1);
	sub_jingji->attach(ob2);
	sub_jingji->attach(ob3);
	//发布信息
	sub->notify("各类新闻汇聚于此");
	sub_jingji->notify("中指研究院发布了2024年1-8月份全国房价走势，同比和环比均下架");
	//取消订阅
	sub_jingji->detach(ob2);
	sub_jingji->notify("中国汽车出口份额世界第一");
	delete sub;
	delete sub_jingji;
}