Decorator 装饰（结构型模式）

子类复子类，子类何其多
      假如我们需要为游戏中开发一种坦克，除了各种不同型号的坦克外，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。
// 抽象坦克
public abstract class Tank {
public abstract Shot();
public abstract Run();
}
//各种型号
public class T50: Tank {……}
public class T75: Tank {……}
public class T90: Tank {……}
//各种不同功能的组合
public class T50A: T50, IA {…}
public class T50B: T50, IB {…}
public class T50C: T50, IC {…}
public class T50AB: T50, IA, IB {…}
public class T50BC: T50, IB, IC {…}
public class T50ABC: T50, IA, IB, IC{...}

动机（Motivation）
      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，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”所导致的影响将为最低？

意图（Intent）
      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。——《设计模式》GoF

结构（Structure）

 

不使用装饰模式的实现

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

using System.Collections;

namespace testWpf
{
    //不使用装饰模式的常规做法

    public abstract class Tank
    {
        public abstract void Shot();
        public abstract void Run();
    }

    public class T50 : Tank
    {
        public override void Shot()
        { 
        }

        public override void Run()
        {
        }
    }

    public class T75 : Tank
    {
        public override void Shot()
        {
        }

        public override void Run()
        {
        }
    }

    public class T90 : Tank
    {
        public override void Shot()
        {
        }

        public override void Run()
        {
        }
    }

    public interface IA
    {
        void ShotA();
        void RunA();
    }

    public class T50A : T50, IA
    {

        private void ShotA()
        { 
        }

        private void RunA()
        { 
        }

        /// <summary>
        /// 显示的接口实现
        /// </summary>
        public override void Shot()
        {
            this.ShotA();       //功能扩展

            //do shot...
            base.Shot();
            
        }

        public override void Run()
        {
            this.RunA();        //功能扩展

            //do shot...
            base.Run();
        }

    }


}

 

使用装饰模式的实现

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

using System.Collections;

namespace testWpf
{
    //使用装饰模式

    public abstract class Tank
    {
        public abstract void Shot();
        public abstract void Run();
    }



    public class T50 : Tank
    {
        public override void Shot()
        {
        }

        public override void Run()
        {
        }
    }


    public abstract class Decorator : Tank  //Do As，接口继承，不是类继承（Is-A）。这里不是Is-A的关系
    {
        private Tank tank;     //Has-A对象组合。具体使用的时候，tank需要是一个实际类型

        public Decorator(Tank tank)
        {
            this.tank = tank;
        }

        public override void Shot()
        {
            tank.Shot();
        }

        public override void Run()
        {
            tank.Run();
        }
    }


    /// <summary>
    /// 坦克红外功能扩展
    /// </summary>
    public class DecoratorA : Decorator
    {
        public DecoratorA(Tank tank)
            : base(tank)
        { 
        
        }

        public override void Shot()
        {
            //Do some extension     //红外功能扩展

            base.Shot();
        }

        public override void Run()
        {
            //Do some extension     //红外功能扩展

            base.Run();
        }
    }

    /// <summary>
    /// 坦克水陆两栖功能扩展
    /// </summary>
    public class DecoratorB : Decorator
    {
        public DecoratorB(Tank tank)
            : base(tank)
        { 
        
        }

        public override void Shot()
        {
            //Do some extension     //水陆功能扩展

            base.Shot();
        }

        public override void Run()
        {
            //Do some extension     //水陆功能扩展

            base.Run();
        }
    }

    /// <summary>
    /// 坦克卫星定位两栖功能扩展
    /// </summary>
    public class DecoratorC : Decorator
    {
        public DecoratorC(Tank tank)
            : base(tank)
        { 
        
        }

        public override void Shot()
        {
            //Do some extension     //卫星定位功能扩展

            base.Shot();
        }

        public override void Run()
        {
            //Do some extension     //卫星定位功能扩展

            base.Run();
        }
    }

    class App
    {
        public static void Main()
        {            
            Tank tank = new T50();

            //在运行时，根据需要动态来添加功能。
            DecoratorA da = new DecoratorA(tank);   //da具有红外
            DecoratorB db = new DecoratorB(da);     //db具有红外， 水陆两栖
            DecoratorC dc = new DecoratorC(db);     //dc具有红外， 水陆两栖，卫星定位
        }
    }

}

 

Decorator模式的几个要点

1. 通过采用组合、而非继承的手法， Decorator模式实现了在运行时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”。
2. 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。
3. 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。但在实现上又表现为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。
4. 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。即，大多数的多继承都适合使用Decorator模式，但并非所有多继承都适合这个模式

.NET框架中的Decorator应用