【设计模式系列】结构型模式之Decorator模式

概要

又是一种比较常见也比较常用的模式。系统模块经常需要进行功能上的扩展，比如下面这种形式的结构，

当需要扩展新Function时，通常会通过继承追加新类来实现功能的扩展。但是如果我们不是扩展一个新功能的对象，而只是对所有现有的每种功能类的处理进行扩展时，我们应该怎么做？Decorator模式可以很好的解决这类问题。

目的

为一系列对象动态追加(或删除)额外的功能，并保证统一的外部接口

实例

考虑这样一个比较典型的例子吧。UI中会用到很多种的window，比如对话框，菜单，tab窗口，树状窗口等。

class BaseWin {
public:
     virtual void Show();
};
class TabWin : public BaseWin {
public:
     virtual void Show();
};
class TreeWin : public BaseWin {
public:
     virtual void Show();
};
......

如果有需求需要追加这样的功能：为每种window控件都追加在window框中显示某个logo的功能，怎么解决？

最笨的方法：每种window都加这种功能，通过isShowlogo变量来决定是否显示logo，

class BaseWin {
public:
     virtual void Show();
     virtual void DisplayLogo();
protected:
     BOOL     mIsShowLogo;
};
class TabWin : public BaseWin {
public:
     virtual void Show() {
          if (mIsShowLogo) {
               DisplayLogo();
          }               
          ......
     }
};
class TreeWin : public BaseWin {
public:
     virtual void Show() {
          if (mIsShowLogo) {
               DisplayLogo();
          } 
          ......
     }
};
......

每种window都要改，太麻烦了，我想每个开发者都不会愿意这样去扩展。也许有人会说，上面的方法还可以稍微改善一下，比如说把显示logo的处理都放在基类来进行：

class BaseWin {
public:
     virtual void Show() {
          if (mIsShowLogo) {
               DisplayLogo();
          }
          WinShow();
     }
     virtual void WinShow();
     virtual void DisplayLogo();
protected:
     BOOL     mIsShowLogo;
};
class TabWin : public BaseWin {
public:
     virtual void WinShow();
};
class TreeWin : public BaseWin {
public:
     virtual void WinShow() ;
};
......

但是首先这样会涉及到对基类和子类调用方式的调整，其次把logo显示的处理跟原来的处理耦合在一起会带来额外的风险，同时如果又需要对这些window再统一添加其他功能时又会涉及到再次的复杂的改动，扩展性比较差。

那么让我们进入正题，还是看看Decorator模式怎么解决的。

class BaseWin {
public:
     virtual void Show();
};
class TabWin : public BaseWin {
public:
     virtual void Show();
};
class TreeWin : public BaseWin {
public:
     virtual void Show();
};
......
class DecoratorWin: public BaseWin {
public:
     DecoratorWin(BaseWin* win) {
          mWin = win;
     }
     virtual void Show() {
          mWin->Show();
     }
private:
     BaseWin* mWin;
};
class LogWin: public DecoratorWin {
public:
    LogWin(BaseWin* win) : Decorator(win){
     }
     void DisplayLogo();
     virtual void Show() {
          DisplayLogo();
          DecoratorWin::Show();
     }
};

从BaseWin类继承添加DecoratorWin类，它包含一个指向BaseWin对象的指针，它的Show方法调用mWin指向的BaseWin对象的Show方法。具体扩展时再从DecoratorWin类继承来实现，比如LogWin类实现了显示Logo的方法，并在Show方法中调用显示Logo方法。当然对接口使用Client端来说是不用关心内部处理的，因为它们都具有统一的外部接口。如下所示是Client端调用带有Logo显示的TabWin的处理。

BaseWin* tab = new TabWin();
BaseWin* logo = new LogWin(tab);
logo->Show();

这样的扩展有什么好处呢？第一，改动范围小，而且不需要调整原有的代码，变更风险小；第二，可扩展性强，模块灵活性强;第三；扩展类具有跟原来一致的外部接口。

应用

Decorator除了可以追加功能外，也可以统一去剥离现有的部分功能。当然由于Decorator模式是在运行时动态的改变对象职责，所以也会给调试增加一定难度。从目前已知应用来看，使用时相当广泛的，比如对一些IOStream的封装和扩展，而在GUI工具库中Decorator模式的使用的是最多的。另外，也要区分清楚Adapter模式和Decorator模式的区别，Adapter模式改变的是对象的接口，而Decorator改变的是对象的功能。