Decorator

動機（Motivation）

• 在某些情況下我們可能會“過度地使用繼承來擴展對象的功能”，由于繼承為類型引入的靜態(tài)特質，使得這種擴展方式缺乏靈活性；
  并且隨著子類的增多（擴展功能的增多），各種子類的組合（擴展功能的組合）會導致更多子類的膨脹。
• 如何使“對象功能的擴展”能夠根據(jù)需要來動態(tài)地實現(xiàn)？同時避免“擴展功能的增多”帶來的子類膨脹問題？從而使得任何“功能擴展變化”所導致的影響將為最低？

模式定義

動態(tài)（組合）地給一個對象增加一些額外的職責。就增加功能而言，Decorator模式比生成子類（繼承）更為靈活（消除重復代碼 & 減少子類個數(shù)）。
——《設計模式》GoF

代碼分析

不好的設計

//業(yè)務操作
class Stream{
public:
    virtual char Read(int number)=0;
    virtual void Seek(int position)=0;
    virtual void Write(char data)=0;
    
    virtual ~Stream(){}
};

//主體類
class FileStream: public Stream{
public:
    virtual char Read(int number){
        //讀文件流
    }
    virtual void Seek(int position){
        //定位文件流
    }
    virtual void Write(char data){
        //寫文件流
    }

};

class NetworkStream :public Stream{
public:
    virtual char Read(int number){
        //讀網(wǎng)絡流
    }
    virtual void Seek(int position){
        //定位網(wǎng)絡流
    }
    virtual void Write(char data){
        //寫網(wǎng)絡流
    }
    
};

class MemoryStream :public Stream{
public:
    virtual char Read(int number){
        //讀內(nèi)存流
    }
    virtual void Seek(int position){
        //定位內(nèi)存流
    }
    virtual void Write(char data){
        //寫內(nèi)存流
    }
    
};

//擴展操作
class CryptoFileStream :public FileStream{
public:
    virtual char Read(int number){
       
        //額外的加密操作...
        FileStream::Read(number);//讀文件流
        
    }
    virtual void Seek(int position){
        //額外的加密操作...
        FileStream::Seek(position);//定位文件流
        //額外的加密操作...
    }
    virtual void Write(byte data){
        //額外的加密操作...
        FileStream::Write(data);//寫文件流
        //額外的加密操作...
    }
};

class CryptoNetworkStream : public NetworkStream{
public:
    virtual char Read(int number){
        
        //額外的加密操作...
        NetworkStream::Read(number);//讀網(wǎng)絡流
    }
    virtual void Seek(int position){
        //額外的加密操作...
        NetworkStream::Seek(position);//定位網(wǎng)絡流
        //額外的加密操作...
    }
    virtual void Write(byte data){
        //額外的加密操作...
        NetworkStream::Write(data);//寫網(wǎng)絡流
        //額外的加密操作...
    }
};

class CryptoMemoryStream : public MemoryStream{
public:
    virtual char Read(int number){
        
        //額外的加密操作...
        MemoryStream::Read(number);//讀內(nèi)存流
    }
    virtual void Seek(int position){
        //額外的加密操作...
        MemoryStream::Seek(position);//定位內(nèi)存流
        //額外的加密操作...
    }
    virtual void Write(byte data){
        //額外的加密操作...
        MemoryStream::Write(data);//寫內(nèi)存流
        //額外的加密操作...
    }
};

class BufferedFileStream : public FileStream{
    //...
};

class BufferedNetworkStream : public NetworkStream{
    //...
};

class BufferedMemoryStream : public MemoryStream{
    //...
};




class CryptoBufferedFileStream :public FileStream{
public:
    virtual char Read(int number){
        
        //額外的加密操作...
        //額外的緩沖操作...
        FileStream::Read(number);//讀文件流
    }
    virtual void Seek(int position){
        //額外的加密操作...
        //額外的緩沖操作...
        FileStream::Seek(position);//定位文件流
        //額外的加密操作...
        //額外的緩沖操作...
    }
    virtual void Write(byte data){
        //額外的加密操作...
        //額外的緩沖操作...
        FileStream::Write(data);//寫文件流
        //額外的加密操作...
        //額外的緩沖操作...
    }
};



void Process(){

        //編譯時裝配
    CryptoFileStream *fs1 = new CryptoFileStream();

    BufferedFileStream *fs2 = new BufferedFileStream();

    CryptoBufferedFileStream *fs3 =new CryptoBufferedFileStream();

}

較好的設計

//業(yè)務操作
class Stream{

public:
    virtual char Read(int number)=0;
    virtual void Seek(int position)=0;
    virtual void Write(char data)=0;
    
    virtual ~Stream(){}
};

//主體類
class FileStream: public Stream{
public:
    virtual char Read(int number){
        //讀文件流
    }
    virtual void Seek(int position){
        //定位文件流
    }
    virtual void Write(char data){
        //寫文件流
    }

};

class NetworkStream :public Stream{
public:
    virtual char Read(int number){
        //讀網(wǎng)絡流
    }
    virtual void Seek(int position){
        //定位網(wǎng)絡流
    }
    virtual void Write(char data){
        //寫網(wǎng)絡流
    }
    
};

class MemoryStream :public Stream{
public:
    virtual char Read(int number){
        //讀內(nèi)存流
    }
    virtual void Seek(int position){
        //定位內(nèi)存流
    }
    virtual void Write(char data){
        //寫內(nèi)存流
    }
    
};

//擴展操作

// 三個子類變?yōu)橐粋€子類，用組合代替繼承
class CryptoStream: public Stream {
    
    Stream* stream;//...

public:
    CryptoStream(Stream* stm):stream(stm){
    
    }
    
    
    virtual char Read(int number){
       
        //額外的加密操作...
        stream->Read(number);//讀文件流
    }
    virtual void Seek(int position){
        //額外的加密操作...
        stream::Seek(position);//定位文件流
        //額外的加密操作...
    }
    virtual void Write(byte data){
        //額外的加密操作...
        stream::Write(data);//寫文件流
        //額外的加密操作...
    }
};



class BufferedStream : public Stream{
    
    Stream* stream;//...
    
public:
    BufferedStream(Stream* stm):stream(stm){
        
    }
    //...
};





void Process(){

    //運行時裝配
    FileStream* s1=new FileStream();
    CryptoStream* s2=new CryptoStream(s1);
    
    BufferedStream* s3=new BufferedStream(s1);
    
    BufferedStream* s4=new BufferedStream(s2);
    
    

}

decorator設計

//業(yè)務操作
class Stream{

public:
    virtual char Read(int number)=0;
    virtual void Seek(int position)=0;
    virtual void Write(char data)=0;
    
    virtual ~Stream(){}
};

//主體類
class FileStream: public Stream{
public:
    virtual char Read(int number){
        //讀文件流
    }
    virtual void Seek(int position){
        //定位文件流
    }
    virtual void Write(char data){
        //寫文件流
    }

};

class NetworkStream :public Stream{
public:
    virtual char Read(int number){
        //讀網(wǎng)絡流
    }
    virtual void Seek(int position){
        //定位網(wǎng)絡流
    }
    virtual void Write(char data){
        //寫網(wǎng)絡流
    }
    
};

class MemoryStream :public Stream{
public:
    virtual char Read(int number){
        //讀內(nèi)存流
    }
    virtual void Seek(int position){
        //定位內(nèi)存流
    }
    virtual void Write(char data){
        //寫內(nèi)存流
    }
    
};

//擴展操作

// 由于兩個子類有相同的成員Stream*，所以這個成員要往上提
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){
       
        //額外的加密操作...
        stream->Read(number);//讀文件流
    }
    virtual void Seek(int position){
        //額外的加密操作...
        stream::Seek(position);//定位文件流
        //額外的加密操作...
    }
    virtual void Write(byte data){
        //額外的加密操作...
        stream::Write(data);//寫文件流
        //額外的加密操作...
    }
};



class BufferedStream : public DecoratorStream{
    
    Stream* stream;//...
    
public:
    BufferedStream(Stream* stm):DecoratorStream(stm){
        
    }
    //...
};




void Process(){

    //運行時裝配
    FileStream* s1=new FileStream();
    
    CryptoStream* s2=new CryptoStream(s1);
    
    BufferedStream* s3=new BufferedStream(s1);
    
    BufferedStream* s4=new BufferedStream(s2);
    
    

}

Structure

要點總結

• 通過采用組合而非繼承的手法， Decorator模式實現(xiàn)了在運行時動態(tài)擴展對象功能的能力，而且可以根據(jù)需要擴展多個功能。
  避免了使用繼承帶來的“靈活性差”和“多子類衍生問題”。
• Decorator類在接口上表現(xiàn)為is-a Component的繼承關系，即Decorator類繼承了Component類所具有的接口。既有繼承，又有組合，多數(shù)情況下是decorator設計模式
  但在實現(xiàn)上又表現(xiàn)為has-a Component的組合關系，即Decorator類又使用了另外一個Component類。
• Decorator模式的目的并非解決“多子類衍生的多繼承”問題，Decorator模式應用的要點在于解決“主體類在多個方向上的擴展功能”——是為“裝飾”的含義。