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  • 设计模式 – Decorator – 装饰模式[转]

    “装饰模式(Decorator)”又名“包装模式(Wrapper)”,通常用来灵活地扩充对象的功能
    在此之前我们可以通过类的继承来扩充父类的功能,但这种继承方式缺乏灵活性,并且会导到子类数量的快速膨胀。恰当地使用装饰模式我们会轻松实现在控制子类数量的基础上,灵活地实现对象功能的扩展。装饰模式比类的继承更灵活。

    例子:
    1、墙上挂画(Terrylee的例子):一个画可以挂在墙上,但通常我们会把这张画镶上画框,蒙上玻璃,然后再挂在墙上。这里的画框和玻璃就是对画的装饰,装饰后成为一个物体,后来实际挂在墙上的是画框。

    2、“小猪逃命”游戏:一只小猪和一只灰狼,小猪最多5条命,灰狼每咬到小猪一次,小猪就要少一条命,小猪的任务是要逃过灰狼的追咬到猪栏。在逃的过程中小猪可以吃到三种苹果,吃“红苹果”可以给小猪加上保护罩,吃“绿苹果”可以加快小猪奔跑速度,吃“黄苹果”可以使猪趟着水跑。小猪如果吃多种苹果的话,小猪可以拥有多种苹果提供的功能。
        这个例子如果用类的继承来实现的话那可就麻烦了,你需要为小猪派生3*2*1=6个子类(有保护罩的小猪,奔跑速度加快的小猪,会趟水的小猪,既有保护罩又会趟水的小猪,奔跑速度快且会趟水的小猪,有保护罩且奔跑速度快的小猪,有保护罩、奔跑速度快且会趟水的小猪),当小猪吃到不同的苹果,你就把小猪换成相应的子类实例(好麻烦)。如果有四种苹果的话那你要为小猪派生4*3*2*1=24个子类,如果有五种苹果......“子类复子类,子类何其多”。
        如果使用装饰模式的那就不用派生诸多子类了,当小猪每吃到一个苹果,我们就用装饰模式给小猪加一个动态增加一个新功能即可。

    结构图:

    抽象构件(Component)角色:给出一个抽象接口,以规范准备接收附加责任的对象和抽象装饰器。
    具体构件(ConcreteComponent)角色:定义一个将要接收附加责任的类。
    抽象装饰(Decorator)角色:持有一个构件(Component)对象的实例,以用来对它进行装饰,并定义一个与抽象构件接口一致的接口。
    具体装饰(Concrete Decorator)角色:负责给构件对象"加上"附加的功能。

    结构图代码:
        //抽象构件,定义了具体构件和抽象装饰要实现的方法
    interface Component
        {
            void Operation();
        }
        //定义具体构件
    class ConcreteComponent : Component
        {
            public void Operation()
            {
                Console.WriteLine("ConcreteComponent Operation");
            }
        }
        //定义抽象装饰者。抽象装饰者也实现了抽象构件的接口
    abstract class Decorator : Component
        {
            //把一个抽象构件作为抽象装饰的成员变量。
    protected Component comp;
           //在抽象装饰者的构造函数中为抽象构件初始化。
    public Decorator(Component c)
            {
                this.comp = c;
            }
           //还未实现的接口的方法。
    public abstract void Operation();
        }
        //具体装饰者A,继承自抽象装饰。
    class ConcreteDecoratorA : Decorator
        {
            private string addedState; //具体装饰者中新增的成员变量
            public ConcreteDecoratorA(Component c) : base(c) { }
            public string AddedState //具体装饰者中新增的属性
            {
                set
                {
                    addedState = value;
                }
            }
           //具体装饰者实现了接口中定义的方法
    public override void Operation()
            {
    comp.Operation();    //可以调用原构件对象的Operation方法。
    Console.WriteLine("ConcreteDecoratorA Operation {0}",addedState);
            }
        }
        //具体装饰者B,继承自抽象装饰。
    class ConcreteDecoratorB : Decorator
        {
            public ConcreteDecoratorB(Component c) : base(c) { }
            public override void Operation()
            {
    comp.Operation(); //可以调用原构件对象的Operation方法。
    Console.WriteLine("ConcreteDecoratorB Operation ");
            }
           // 具体装饰者实现了接口中定义的方法
    public void AddedBehavior()
            {
                Console.WriteLine("This is Added Behavior");
            }
        }
    class Client
        {
            public static void Main()
            {
       //原生的具体构件
                ConcreteComponent cc = new ConcreteComponent();
                cc.Operation();
    //把原生的具体构件用具体装饰者A进行一次包装
                ConcreteDecoratorA cda = new ConcreteDecoratorA(cc);
                cda.AddedState = "Decorator OK ";
                cda.Operation();
        //把原生的具体构件用具体装饰者B进行一次包装
                ConcreteDecoratorB cdb = new ConcreteDecoratorB(cc);
                cdb.AddedBehavior();
                cdb.Operation();
    //把被A包装完的具体构件再用用具体装饰者B进行二次包装
                ConcreteDecoratorB cdbcda = new ConcreteDecoratorB(cda);
                cdbcda.Operation();
            }
        }
        运行结果

    说明:
    Decorator与Component之间既是Is a...的继承关系,又是Has a...的组合关系。使用具体装饰类(ConcreteDecorator)来装饰具体构件对象(ConcreteComponent),装饰完的对象依旧是个Component类型。
        Decorator模式解决的是类的功能的多向扩展,而不是单纯的类的继承。
        Decorator模式提供了比继承更灵活的功能扩展,通过使用不同具体装饰对构件对象的排列组合地包装,能够不同功能的组合。

    小猪逃命游戏示意代码:
        //抽象构件,小猪和装饰者的共同抽象接口
    interface IUnit
        {
            int Count { get;} //属性,取出小猪现有几条命
            void move();       //方法,小猪跑的方法
            void attacked(); //方法,小猪被攻击的方法
        }
        //具体构件,小猪类
    class Pig : IUnit
        {
            private int pigCounts = 5;   //一共有5条命
            public int Count
            {
                get
                {
                    return pigCounts;
                }
            }
            public void move()
            {
                Console.WriteLine("The Pig Is Moving......");
            }
            public void attacked()
            {
    pigCounts--; //小猪受到攻击后,减一条命。
                Console.WriteLine("The Pig Count Is :{0}", pigCounts); //显示小猪还剩下几条命
            }
        }
        //抽象装饰类,用来装饰小猪的抽象类
    abstract class PigDecorator : IUnit
        {
    protected IUnit pig;   //小猪作为装饰类的成员变量
            public PigDecorator(IUnit iu) //在构造函数中为成员变量初始化
            {
                pig = iu;
            }
            public int Count
            {
                get
                {
                    return pig.Count;
                }
            }
            public abstract void move();
            public abstract void attacked();
        }
        //给小猪加上保护罩
    class ProtectedPig : PigDecorator
        {
            public ProtectedPig(IUnit u)
                : base(u)
            {
            }
            public override void move()
            {
    pig.move(); //调用小猪跑的方法。让小猪跑
            }
            public override void attacked()
            {
    //重写小猪被攻击的方法,这里被攻击后生命值不减少。直接显示小猪剩的命。
                Console.WriteLine("The Pig Count Is :{0}", pig.Count);
            }
        }
        //让小猪跑快的装饰器
    class FasterPig : PigDecorator
        {
            public FasterPig(IUnit u)
                : base(u)
            {
            }
            public override void move()
            {
    //重写小猪跑的方法,让它跑得更快。
                Console.WriteLine("The Pig Is Moving Faster Now......");
            }
            public override void attacked()
            {
    pig.attacked(); //当小猪被攻击时,调用小猪被攻击的方法。
            }
        }
        //让小猪会游泳的装饰器
    class SwimPig : PigDecorator
        {
            public SwimPig(IUnit u)
                : base(u)
            {
            }
            public override void move()
            {
                pig.move(); //调用小猪跑的方法。
            }

            public override void attacked()
            {
                pig.attacked(); //调用小猪被攻击的方法
            }
    //给小猪加上会游泳的功能
            public void swim()
            {
                Console.WriteLine("The Pig Can Swim Now ......");
            }
        }
        //红苹果类
    class RedApple
        {
            public ProtectedPig change(IUnit u)
            {
       //用保护罩装饰器来包装小猪。
    ProtectedPig p = new ProtectedPig(u);
                return p;
            }
        }
        //绿苹果
    class GreenApple
        {
            public FasterPig change(IUnit u)
            {
    //让跑快的装饰器来包装小猪
    FasterPig p = new FasterPig(u);
                return p;
            }
        }
        //黄苹果
    class YellowApple
        {
            //用游泳的装饰器来包装小猪
            public SwimPig change(IUnit u)
            {
    SwimPig p = new SwimPig(u);
                return p;
            }
        }
        //灰狼类
    class Monster
        {
    //攻击小猪的方法
            public void attack(IUnit u)
            {
    u.attacked(); //调用小猪被攻击的方法。
            }
        }
    class Client
        {
            public static void Main(string[] args)
            {
                IUnit pig1 = new Pig();//一只原生的小猪
                Monster m = new Monster();  //一只灰狼
                pig1.move(); //小猪开始跑
               //灰狼攻击小猪,调用小猪被攻击的方法,小猪生命减1并显示剩余的生命。
                m.attack(pig1);
                RedApple r = new RedApple();   //出现一只红苹果
                pig1 = r.change(pig1); //小猪吃到红苹果,红苹果把小猪用“保护罩”装饰成“受保护的小猪”
                pig1.move();
                m.attack(pig1); //此时灰狼再咬小猪的时候,发现小猪由于已经被“保护罩”装饰,并未减少生命力
                GreenApple g = new GreenApple();    //出现一只绿苹果
                pig1 = g.change(pig1); //有“保护罩”的小猪又吃了一个绿苹果,此时小猪既有“保护罩”装饰,又有“快速奔跑”装饰。
                pig1.move(); //显示小猪正在快速奔跑
                m.attack(pig1); //小猪受到攻击,生命力仍不减少。
                YellowApple y = new YellowApple();//出现一只黄苹果
                pig1 = y.change(pig1); //“保护罩”“快速奔跑”的小猪又加上了“会游泳”这个包装。
                ((SwimPig)pig1).move();
                ((SwimPig)pig1).swim();  //小猪在游泳
                m.attack(pig1); //小猪受到攻击生命力仍不减
            }
        }
        Decorator模式采用对象组合而非继承的手法,实现了在运行时动态的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”。同时它很好地符合面向对象设计原则中“优先使用对象组合而非继承”和“开放-封闭”原则。(车延禄)

     

    DotNet中的例子:
        缓冲流(BufferedStream)

        EnterpriseLibrary中的CommandWrapper

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