1、装饰模式
1)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)。
2)动机(motivation)
> 在某些情况下我们可能会“多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”所导致的影响降为最低?
3)类图
Component:定义一个对象接口,可以给这些对象动态地添加职责。
ConcreteComponent:定义一个具体的对象,也可以给这个对象添加一些职责。
Decorator:装饰抽象类,继承了Component,从外类来扩展Component类的功能,但对于Component来说,是无需知道Decorator的存在的。
ConcreteDecoratorA:具体的装饰对象,起到给Component添加职责的功能。
4)代码实现
#include<iostream>
#include<memory>
using namespace std;
//流业务操作
class Stream {
public:
virtual char Read(int number) = 0; // 读数据流
virtual void Seek(int position) = 0; // 定位数据流
virtual void Write(char data) = 0; // 写数据流
virtual ~Stream() {}
};
//主体类
class FileStream : public Stream {
public:
char Read(int number) override {
//读文件流
std::cout << "* read file stream *" << std::endl;
return 0;
}
void Seek(int position) override {
//定位文件流
std::cout << "* seek file stream *" << std::endl;
}
void Write(char data) override {
//写文件流
std::cout << "* write file stream *" << std::endl;
}
};
class NetworkStream :public Stream {
public:
char Read(int number) override {
//读网络流
std::cout << "* read network stream *" << std::endl;
return 0;
}
void Seek(int position) override {
//定位网络流
std::cout << "* read network stream *" << std::endl;
}
void Write(char data) override {
//写网络流
std::cout << "* read network stream *" << std::endl;
}
};
class MemoryStream :public Stream {
public:
char Read(int number) override {
//读内存流
std::cout << "* read memory stream *" << std::endl;
return 0;
}
void Seek(int position) override {
//定位内存流
std::cout << "* read memory stream *" << std::endl;
}
void Write(char data) override {
//写内存流
std::cout << "* read memory stream *" << std::endl;
}
};
class DecoratorStream : public Stream { //继承-接口规范
public:
DecoratorStream(Stream* _s):s(std::move(_s))
{}
protected:
//组合-复用实现
Stream* s;// =new FileSream, new Networkstream, ...
};
//扩展操作
class CryptoStream : public DecoratorStream {
public:
using DecoratorStream::DecoratorStream;
char Read(int number) override {
std::cout << "* Crypto Operation *" << std::endl;
s->Read(number);//读流
return 0;
}
void Seek(int position) override {
std::cout << "* Crypto Operation *" << std::endl;
s->Seek(position);//定位流
}
void Write(char data)override {
std::cout << "* Crypto Operation *" << std::endl;
s->Write(data);//写流
}
};
class BufferedStream : public DecoratorStream {
public:
using DecoratorStream::DecoratorStream;
char Read(int number) override {
std::cout << "* Buffer Operation *" << std::endl;
s->Read(number);//读流
return 0;
}
void Seek(int position) override {
std::cout << "* Buffer Operation *" << std::endl;
s->Seek(position);//定位流
}
void Write(char data)override {
std::cout << "* Buffer Operation *" << std::endl;
s->Write(data);//写流
}
};
int main()
{
std::cout << "----------------读文件流--------------" << std::endl;
Stream* file_stream = new FileStream();
file_stream->Read(0);
std::cout << std::endl;
std::cout << "----------------加密+读文件流--------------" << std::endl;
Stream* cryto_stream = new CryptoStream(file_stream);
cryto_stream->Read(0);
std::cout << std::endl;
std::cout << "----------------缓存+加密+读文件流--------------" << std::endl;
Stream* buff_cryto_stream = new BufferedStream(cryto_stream);
buff_cryto_stream->Read(0);
std::cout << std::endl;
delete buff_cryto_stream;
delete cryto_stream;
delete file_stream;
system("pause");
return 0;
}
运行结果如下:
5)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“多子类衍生的问题”。
> 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模式应用的要点在与解决“主体类在多个方向上的扩展功能”——是为“装饰”的含义。