设计模式

装饰模式-Decorator

装饰模式

假如我们需要为游戏中开发一种坦克，除了各种不同的型号的坦克外，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。
如果再添加一种功能D，那么需要增加的T50子类的数量可想而知，而这只是T50这个类型，如果还有其他T70等类型，那么需要新添加的子类将不可计数。

动机

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（所谓静态特质，就是说如果想要某种功能，我们必须在编译的时候就要定义这个类，这也是强类型语言的特点。静态，就是指在编译的时候要确定的东西；动态，是指运行时确定的东西），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（即运行时）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？

意图

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。

结构

Decorator.png

要点

  • 通过采用组合、而非继承的手法，Decorator模式实现了在运行时（就是在客户代码Main函数里写的代码）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”。

  • 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。

  • 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。但在实现上有表现为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。

  • 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。

    示例代码

  • Tank

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    public abstract class Tank
    {
        public abstract void Run();
        public abstract void Stop();
    }
    public class T50:Tank
    {
        public void Run()
        {
            //..
        }
        public void Stop()
        {
            //..
        }
    }

  • 装饰

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    //装饰
    public abstract class Decorator:Tank
    {
        private Tank tank;
        public Decorator(Tank tank)
        {
            this.tank = tank;
        }
        public override void Run()
        {
            tank.Run();
        }
        public override void Stop()
        {
            tank.Stop();
        }
    }
    //红外
    public class DecoratorA:Decorator
    {
        public DecoratorA(Tank tank):base(tank)
        {
        }
        public override void Run()
        {
            //红外扩展功能
            //...
            //do run
            base.Run();
        }
        public override void Stop()
        {
            //红外扩展功能
            //...
            //do stop
            base.Stop();
        }
    }
    //两栖
    public class DecoratorB:Decorator
    {
        public DecoratorB(Tank tank):base(tank)
        {
        }
        public override void Run()
        {
            //两栖扩展功能
            //...
            //do run
            base.Run();
        }
        public override void Stop()
        {
            //两栖扩展功能
            //...
            //do stop
            base.Stop();
        }
    }
    //卫星定位
    public class DecoratorC:Decorator
    {
        public DecoratorB(Tank tank):base(tank)
        {
        }
        public override void Run()
        {
            //卫星定位扩展功能
            //...
            //do run
            base.Run();
        }
        public override void Stop()
        {
            //卫星定位扩展功能
            //...
            
            //do stop
            base.Stop();
        }
    }

  • Client

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    Tank tank = new T50();
    DecoratorA da = new DecoratorA(tank);//红外
    //da.Run();
    //da.Stop();
    DecoratorB db = new DecoratorB(da);//红外，两栖
    DecoragorC dc = new DecoratorC(db);//红外，两栖，卫星定位