C#面向对象设计模式纵横谈 笔记10 Decorator 装饰（结构型模式）

子类复子类，子类何其多

   假如我们需要为游戏中开发一种坦克，除了各种不同型号的坦克外，我们还希望在不同场合中为其增加以下一种或多种功能：比如红外线夜视功能，比如水陆两栖功能，比如卫星定位功能等等。 

// 抽象坦克
public abstract class Tank  
{
　　public abstract Shot();
　　public abstract Run();
}

//各种不同功能的组合
public class T50A: T50, IA {…}
public class T50B: T50, IB {…}
public class T50C: T50, IC {…}
public class T50AB: T50, IA, IB {…}
public class T50BC: T50, IB, IC {…}
public class T50ABC: T50, IA, IB, IC{...}              

//各种型号
public class T50: Tank {……}
public class T75: Tank {……}
public class T90: Tank {……}

动机（Motivation）

   上述描述的问题根源在于我们“过度地使用了继承来扩展对象的功能”，由于继承为类型引入的静态特质(在编译时确定)，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（多继承）。

   如何使“对象功能的扩展”能够根据需要来动态地（运行时）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？

意图（Intent）

动态地给一个对象增加一些额外的职责。就增加功能而言，Decorator模式比生成子类更为灵活。　　    ——  《设计模式》GoF

例说Decorator应用 ——Codes in .NET

1)客户程序

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Tank tank = new T50();
            //扩展红外
            DecoratorA da = new DecoratorA(tank);

            //扩展红外,卫星定位
            DecoratorB db  = new DecoratorB(da);
            db.Shot();
        }
    }

2）抽象Tank

    public abstract class Tank
    {
        public abstract void Shot();
        public abstract void Run();
    }

3）装饰基类

    /// <summary>
    /// 接口继承,行为像Tank。但不是Tank
    /// </summary>
    public abstract class Decorator : Tank
    {
        /// <summary>
        /// Has-A 对象组合
        /// </summary>
        private Tank tank;

        public Decorator(Tank tank)
        {
            this.tank = tank;
        }

        public override void Shot()
        {
            tank.Shot();
        }
        public override void Run()
        {
            tank.Run();
        }
    }

4）装饰类

    /// <summary>
    /// 对红外功能的扩展
    /// </summary>
    public class DecoratorA : Decorator
    {
        public DecoratorA(Tank tank)
            : base(tank)
        { }

        public override void Shot()
        {
            //红外功能扩展
            this.ShotA();

            //do shot...
            base.Shot();
        }
        public override void Run()
        {
            //红外功能扩展
            this.RunA();

            //do run...
            base.Run();
        }

        public void ShotA()
        { }
        public void RunA()
        { }
    }

    /// <summary>
    /// 对卫星定位的扩展
    /// </summary>
    public class DecoratorB : Decorator
    {
        public DecoratorB(Tank tank)
            : base(tank)
        { }

        public override void Shot()
        {
            //卫星定位功能扩展
            this.ShotB();

            //do shot...
            base.Shot();
        }
        public override void Run()
        {
            //卫星定位功能扩展
            this.RunB();

            //do run...
            base.Run();
        }

        public void ShotB()
        { }
        public void RunB()
        { }
    }

5）具体Tank

    public class T50 : Tank
    {
        public override void Shot()
        { }
        public override void Run()
        { }
    }

    public class T75 : Tank
    {
        public override void Shot()
        { }
        public override void Run()
        { }
    }

结构（Structure）

Decorator模式的几个要点

1）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地扩展对象功能的能力，而且可以根据需要扩展多个功能。避免了单独使用继承带来的“灵活性差”和“多子类衍生问题”。

2）Component类在Decorator模式中充当抽象接口的角色，不应该去实现具体的行为。而且Decorator类对于Component类应该透明——换言之Component类无需知道Decorator类，Decorator类是从外部来扩展Component类的功能。

3）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。我们可以使用一个或者多个Decorator对象来“装饰”一个Component对象，且装饰后的对象仍然是一个Component对象。

4）Decorator模式并非解决“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。

.NET框架中的Decorator应用

举例：（特别的地方是，装饰类直接继承抽象类Stream，没有了上面的“Decorator”类）

MemoryStream ms = new MemoryStream(new byte[] { 119, 250, 110, 120 });

//扩展缓冲功能
BufferedStream buff = new BufferedStream(ms);
//扩展加密功能
ICryptoTransform transform= null;
CryptoStream crypto = new CryptoStream(ms, transform, CryptoStreamMode.Read);

推荐资源

1)《设计模式：可复用面向对象软件的基础》GoF

2)《面向对象分析与设计》Grady Booch

3)《敏捷软件开发：原则、模式与实践》Robert C. Martin

4)《重构：改善既有代码的设计》Martin Fowler

5)《Refactoring to Patterns》Joshua Kerievsky