[学习笔记]设计模式之Decorator

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Decorator（装饰）模式，可以动态地给一个对象添加一些额外的职能。为了更好地理解这个模式，我们将时间线拉回Bridge模式笔记的结尾。那时，白雪公主射出了充满魔法力量的一箭。如好莱坞大片一般，那支飞出的箭矢散发出各种你能想到的美丽光芒。当然，我不会告诉你那支箭华华丽丽地射偏了。因为我们这次更关心这绚烂的魔法效果。要说的是，时の魔导士在建立这个平行世界的时候，定义了一个所有可见物体的抽象类VisualObject：

class VisualObject {
public:    
    virtual void show() = 0;    
    // ... other ...
}

只要是出现在这个世界中，并能被世界之外的人们（比如说我们）看到的物体，都是它的子类。同时，必须实现show()方法。show定义了这个物体呈现给观众的样式。当然我们可以看到时の魔导士在创建箭矢时是如何偷懒的：

class Arrow : public VisualObject {
public:    
    virtual void show() { cout << "你想它是什么样就是什么样。" << endl; }
    // ... other ...
}

当然，这是不可行的。因为肯定有人会把Arrow想像成一个巨大的炮弹，甚至一头会飞的猪，以此来增强整个故事的动画性。但无论如何，当魔导士想要告诉大家，公主射出的箭矢是附着着冰霜效果的话，他必须明确地描述这支箭矢到底长什么样。如果偷懒到底，他大可以就创造个Arrow的子类IceArrow，只需多加个关于冰晶的描述就好了。

但是问题来了，既然可以附着魔法，箭矢就可以有更多更多的效果：附着火焰的，附着闪电的，长得更好看的，等等等等……如果每一个都用子类的话，必然会导致子类数目太多。况且，我们仅仅是希望给某个对象而不是整个类添加一些特效。同时别忘了我们还要考虑箭矢之外的可以附魔的东西。怎么办才好？时の魔导士采用了Decorator模式。

要点梳理

• 目的分类
  • 对象结构型模式
• 范围准则
  • 对象（该模式处理对象间的关系，这些关系在运行时刻是可以变化的，更具动态性）
• 主要功能
  • 动态地给一个对象添加一些额外的职责。就增加功能来说， 它相比生成子类更为灵活。
• 适用情况
  • 在不影响其他对象的情况下，以动态、透明的方式给单个对象添加职责
  • 处理那些可以撤消的职责
  • 当不能采用生成子类的方法进行扩充时。例如，可能有大量独立的扩展，为支持每一种组合将产生大量的子类，使得子类数目呈爆炸性增长
• 参与部分
  • Component：定义一个对象接口，可以给这些对象动态地添加职责
  • ConcreteComponent：定义一个对象，可以给这个对象添加一些职责
  • Decorator：维持一个指向Component对象的指针，并定义一个与Component接口一致的接口
  • ConcreteDecorator：向组件添加职能
• 协作过程
  • Decorator将请求转发给它的Component对象，并有可能在转发请求前后执行一些附加的动作
• UML图

示例分析 - 宛如大片中的魔法箭矢

请不要太在意上面这幅图到底是谁。为了能给箭矢（乃至更多物体）增加魔法效果，魔导士引入了ObjectDecorator类：

class ObjectDecorator : public VisualObject {
public:
    ObjectDecorator(VisualObject *);
    
    virtual void show();
    // ... other ...
private:
    VisualObject* _component;
}

void ObjectDecorator::show() {
    _component->show();
}

ObjectDecorator装饰由_component实例变量引用的VisualObject，这个变量在构造器中被初始化。同时，ObjectDecorator将show的请求转发给_component。我们将看到ObjectDecorator的子类之一MagicDecorator，它将能给可视化物件添加魔法的神奇效果：

class MagicDecorator : public ObjectDecorator {
public:
    MagicDecorator(VisualObject *, int);
    virtual void show();
    // ... other ...
private:
    int _magicType;    
    
    void addMagic(int);
}

void MagicDecorator::show() {
    ObjectDecorator::show();
    addMagic(_magicType);
}

类似的，我们也可以实现别的装饰类。我们接下来要把这个箭矢放到这个世界中去。假设World类（一个单例类）已经为此提供了一个add2Me操作：

void World::add2Me(VisualObject* obj) {
    // ...
    obj->show();
    // ...
}

现在我们要让身处世界之外的人也看到一根箭矢，只需这么做：

Arrow* arrow = new Arrow();
World::getInstance()->add2Me(arrow);

那么此刻，正是展现电影特效各种神奇绚丽效果的时刻了。我们在将箭矢放入世界之前，先给它加上一层寒冰魔法的装饰：

#define ICEMAGIC 1
World::getInstance()->add2Me(new MagicDecorator(arrow, ICEMAGIC));

OK，白雪公主射出了一支带有寒冰魔法的箭矢。下面的UML图说明了我们这个例子：

特点总结

可以看到Decorator装饰模式有以下2个主要优点和缺点：

1. 比静态继承更灵活。它提供了更加灵活的向对象添加职能的方式，可以用添加和分离的方法，用装饰在运行时刻增加和删除职能。同时使用Decorator模式可以很容易地重复添加一个特性，比如让箭矢附上冰与火双重魔法。
2. 避免在层次结构高层的类有太多的特征。它并不试图在一个复杂的可定制的类中支持所有可预见的特征，相反，我们可以定义一个简单的类，并且用Decorator类给它逐渐地添加功能。
3. Decorator与它的Component不一样。如果我们从对象标识的观点出发，一个被装饰了的组件与这个组件是有差别的，因此，使用装饰时不应该依赖对象标识。
4. 有许多小对象。采用Decorator模式进行系统设计往往会产生许多看上去类似的小对象，这些对象仅仅在他们相互连接的方式上有所不同，而不是它们的类或是它们的属性值有所不同。尽管对于那些了解这些系统的人来说，很容易对它们进行定制，但是很难学习这些系统，排错也很困难。

同样，我们在使用这个方法时，也要注意：

1. 接口的一致性。装饰对象的接口必须与它所装饰的Component的接口是一致的，因此，所有的ConcreteDecorator类必须有一个公共的父类（至少在C++中如此）。
2. 保持Component类的简单性。为了保证接口的一致性，组件和装饰必须有一个公共的Component父类，因此保持这个类的简单性是很重要的。它应集中于定义接口而不是存储数据。否则Component类会变得过于复杂和庞大，因而难以大量使用
3. 省略抽象的Decorator类。当我们仅需要添加一个职责时，没有必要定义抽象Decorator类。我们常常需要处理现存的类层次结构而不是设计一个新系统，这时我们可以把Decorator向Component转发请求的职责合并到ConcreteDecorator中。

写在最后

今天的笔记就到这里了，欢迎大家批评指正！如果觉得可以的话，好文推荐一下，我会非常感谢的！