设计模式之装饰模式（Decorator）

news2024/9/27 5:44:08

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

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