设计模式之装饰模式(Decorator)摘录

23种GOF设计模式一般分为三大类：创建型模式、结构型模式、行为模式。

创建型模式抽象了实例化过程，它们帮助一个系统独立于如何创建、组合和表示它的那些对象。一个类创建型模式使用继承改变被实例化的类，而一个对象创建型模式将实例化委托给另一个对象。创建型模式有两个不断出现的主旋律。第一，它们都将关于该系统使用哪些具体的类的信息封装起来。第二，它们隐藏了这些类的实例是如何被创建和放在一起的。整个系统关于这些对象所知道的是由抽象类所定义的接口。因此，创建型模式在什么被创建，谁创建它，它是怎样被创建的，以及何时创建这些方面给予了很大的灵活性。它们允许用结构和功能差别很大的“产品”对象配置一个系统。配置可以是静态的(即在编译时指定)，也可以是动态的(在运行时)。

结构型模式涉及到如何组合类和对象以获得更大的结构。结构型类模式采用继承机制来组合接口或实现。结构型对象模式不是对接口和实现进行组合，而是描述了如何对一些对象进行组合，从而实现新功能的一些方法。因为可以在运行时刻改变对象组合关系，所以对象组合方式具有更大的灵活性，而这种机制用静态类组合是不可能实现的。

行为模式涉及到算法和对象间职责的分配。行为模式不仅描述对象或类的模式，还描述它们之间的通信模式。这些模式刻画了在运行时难以跟踪的复杂的控制流。它们将用户的注意力从控制流转移到对象间的联系方式上来。行为类模式使用继承机制在类间分派行为。行为对象模式使用对象复合而不是继承。一些行为对象模式描述了一组对等的对象怎样相互协作以完成其中任一个对象都无法单独完成的任务。

创建型模式包括：1、FactoryMethod(工厂方法模式)；2、Abstract Factory(抽象工厂模式)；3、Singleton(单例模式)；4、Builder(建造者模式、生成器模式)；5、Prototype(原型模式).

结构型模式包括：6、Bridge(桥接模式)；7、Adapter(适配器模式)；8、Decorator(装饰模式)；9、Composite(组合模式)；10、Flyweight(享元模式)；11、Facade(外观模式)；12、Proxy(代理模式).

行为模式包括：13、TemplateMethod(模板方法模式)；14、Strategy(策略模式)；15、State(状态模式)；16、Observer(观察者模式)；17、Memento(备忘录模式)；18、Mediator(中介者模式)；19、Command(命令模式)；20、Visitor(访问者模式)；21、Chain of Responsibility(责任链模式)；22、Iterator(迭代器模式)；23、Interpreter(解释器模式).

Factory Method：定义一个用于创建对象的接口，让子类决定将哪一个类实例化。Factory Method使一个类的实例化延迟到其子类。

Abstract Factory：提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定他们具体的类。

Singleton：保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。

Builder：将一个复杂对象的构建与它的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。

Prototype：用原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷贝这个原型来创建新的对象。

Bridge：将抽象部分与它的实现部分分离，使它们都可以独立地变化。

Adapter：将一个类的接口转换成客户希望的另外一个接口。Adapter模式使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的那些类可以一起工作。

Decorator：动态地给一个对象添加一些额外的职责。就扩展功能而言， Decorator模式比生成子类方式更为灵活。

Composite：将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。Composite使得客户对单个对象和复合对象的使用具有一致性。

Flyweight：运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。

Facade：为子系统中的一组接口提供一个一致的界面， Facade模式定义了一个高层接口，这个接口使得这一子系统更加容易使用。

Proxy：为其他对象提供一个代理以控制对这个对象的访问。

Template Method：定义一个操作中的算法的骨架，而将一些步骤延迟到子类中。Template Method使得子类可以不改变一个算法的结构即可重定义该算法的某些特定步骤。

Strategy：定义一系列的算法,把它们一个个封装起来, 并且使它们可相互替换。本模式使得算法的变化可独立于使用它的客户。

State：允许一个对象在其内部状态改变时改变它的行为。对象看起来似乎修改了它所属的类。

Observer：定义对象间的一种一对多的依赖关系,以便当一个对象的状态发生改变时,所有依赖于它的对象都得到通知并自动刷新。

Memento：在不破坏封装性的前提下，捕获一个对象的内部状态，并在该对象之外保存这个状态。这样以后就可将该对象恢复到保存的状态。

Mediator：用一个中介对象来封装一系列的对象交互。中介者使各对象不需要显式地相互引用，从而使其耦合松散，而且可以独立地改变它们之间的交互。

Command：将一个请求封装为一个对象，从而使你可用不同的请求对客户进行参数化；对请求排队或记录请求日志，以及支持可取消的操作。

Visitor：表示一个作用于某对象结构中的各元素的操作。它使你可以在不改变各元素的类的前提下定义作用于这些元素的新操作。

Chain of Responsibility：为解除请求的发送者和接收者之间耦合，而使多个对象都有机会处理这个请求。将这些对象连成一条链，并沿着这条链传递该请求，直到有一个对象处理它。

Iterator：提供一种方法顺序访问一个聚合对象中各个元素, 而又不需暴露该对象的内部表示。

Interpreter：给定一个语言, 定义它的文法的一种表示，并定义一个解释器, 该解释器使用该表示来解释语言中的句子。

Decorator：(1)、意图：动态地给一个对象添加一些额外的职责。就增加功能来说，Decorator模式相比生成子类更为灵活。

(2)、适用性：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。一种情况是，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。另一种情况可能是因为类定义被隐藏，或类定义不能用于生成子类。

(3)、优缺点：A、比静态继承更灵活：与对象的静态继承(多重继承)相比，Decorator模式提供了更具灵活的向对象添加职责的方式。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责。相比之下，继承机制要求为每个添加的职责创建一个新的子类。这会产生许多新的类，并且会增加系统的复杂度。此外，为一个特定的Component类提供多个不同的Decorator类，这就使得你可以对一些职责进行混合和匹配。使用Decorator模式可以很容易地重复添加一个特性。B、避免在层次结构高层的类有太多的特征：Decorator模式提供了一种”即用即付”的方法来添加职责。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，你可以定义一个简单的类，并且用Decorator类给它逐渐地添加功能。可以从简单的部件组合出复杂的功能(甚至是不可预知的扩展)的类而独立的定义新类型的Decorator。扩展一个复杂类的时候，很可能会暴露与添加的职责无关的细节。C、Decorator与它的Component不一样：Decorator是一个透明的包装。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。D、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。

(4)、注意事项：A、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)。B、省略抽象的Decorator类：当你仅需要添加一个职责时，没有必要定义抽象的Decorator类。你常常需要处理现存的类层次结构而不是设计一个新系统，这是你可以把Decorator向Component转发请求的职责合并到ConcreteDecorator中。C、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；即，它应集中于定义接口而不是存储数据。对数据表示的定义应延迟到子类中，否则Component类会变得过于复杂和庞大，因而难以大量使用。赋予Component太多的功能也使得，具体的子类有一些它们并不需要的功能的可能性大大增加。D、改变对象外壳与改变对象内核：我们可以将Decorator看作一个对象的外壳，它可以改变这个对象的行为。另外一种方法是改变对象的内核。例如，Strategy模式就是一个用于改变内核的很好的模式。当Component类原本就很庞大时，使用Decorator模式代价太高，Strategy模式相对更好一些。在Strategy模式中，组件将它的一些行为转发给一个独立的策略对象，我们可以替换strategy对象，从而改变或扩充组件的功能。

(5)、相关模式：A、Adapter模式：Decorator模式不同于Adapter模式，因为装饰仅改变对象的职责而不改变它的接口；而适配器将给对象一个全新的接口；B、Composite模式：可以将装饰视为一个退化的、仅有一个组件的组合。然而，装饰仅给对象添加一些额外的职责----它的目的不在于对象聚集；C、Strategy模式：用一个装饰你可以改变对象的外表；而Strategy模式使得你可以改变对象的内核。这是改变对象的两种途径。

动态地给一个对象添加一些额外的职责(不重要的功能，只是偶然一次要执行)，就增加功能来说，装饰模式比生成子类更为灵活。建造过程不稳定，按正确的顺序串联起来进行控制。

当你向旧的类中添加新代码时，一般是为了添加核心职责或主要行为。而当需要加入的仅仅是一些特定情况下才会执行的特定的功能时(简单点就是不是核心应用的功能)，就会增加类的复杂度。装饰模式就是把要添加的附加功能分别放在单独的类中，并让这个类包含它要装饰的对象，当需要执行时，客户端就可以有选择地、按顺序地使用装饰功能包装对象。

Decorator提供了一种给类增加职责的方法，不是通过继承实现的，而是通过组合。

示例代码1：

#include <string>
#include <iostream>
using namespace std;//人
class Person
{
private:string m_strName;
public:Person(string strName){m_strName = strName;}Person() {}virtual void Show(){cout<<"装扮的是："<<m_strName<<endl;}
};//装饰类
class Finery : public Person
{
protected:Person* m_component;
public:void Decorate(Person* component){m_component = component;}virtual void Show(){m_component->Show();}
};//T恤
class TShirts : public Finery
{
public:virtual void Show(){cout<<"T Shirts"<<endl;m_component->Show();}
};//裤子
class BigTrouser : public Finery
{
public:virtual void Show(){cout<<"Big Trouser"<<endl;m_component->Show();}
};//客户端
int main()
{Person* p = new Person("小李");BigTrouser* bt = new BigTrouser();TShirts* ts = new TShirts();bt->Decorate(p);ts->Decorate(bt);ts->Show();/*result:T ShirtsBig Trouser装扮的是：小李*/return 0;
}

示例代码2：

Decorator.h:

#ifndef _DECORATOR_H_
#define _DECORATOR_H_class Component
{
public:virtual ~Component();virtual void Operation();
protected:Component();
private:
};class ConcreteComponent : public Component
{
public:ConcreteComponent();~ConcreteComponent();void Operation();
protected:
private:
};class Decorator : public Component
{
public:Decorator(Component* com);virtual ~Decorator();void Operation();
protected:Component* _com;
private:
};class ConcreteDecorator : public Decorator
{
public:ConcreteDecorator(Component* com);~ConcreteDecorator();void Operation();void AddedBehavior();
protected:
private:
};#endif//~_DECORATOR_H_

Decorator.cpp:

#include "Decorator.h"
#include <iostream>Component::Component()
{}Component::~Component()
{}void Component::Operation()
{}ConcreteComponent::ConcreteComponent()
{}ConcreteComponent::~ConcreteComponent()
{}void ConcreteComponent::Operation()
{std::cout<<"ConcreteComponent operation ..."<<std::endl;
}Decorator::Decorator(Component* com)
{this->_com = com;
}Decorator::~Decorator()
{delete _com;
}void Decorator::Operation()
{}ConcreteDecorator::ConcreteDecorator(Component* com) : Decorator(com)
{}ConcreteDecorator::~ConcreteDecorator()
{}void ConcreteDecorator::AddedBehavior()
{std::cout<<"ConcreteDecorator::AddedBehavior ..."<<std::endl;
}void ConcreteDecorator::Operation()
{_com->Operation();this->AddedBehavior();
}

main.cpp:

#include "Decorator.h"
#include <iostream>
using namespace std;int main()
{Component* com = new ConcreteComponent();Decorator* dec = new ConcreteDecorator(com);dec->Operation();delete dec;/*resultConcreteComponent operation ...ConcreteDecorator::AddedBehavior*/return 0;
}

装饰模式结构图：

参考文献：

1、《大话设计模式C++》

2、《设计模式精解----GoF23种设计模式解析》

3、《设计模式----可复用面向对象软件的基础》

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