C#設(shè)計(jì)模式(9)——裝飾者模式（Decorator Pattern）

一、引言

在軟件開發(fā)中，我們經(jīng)常想要對(duì)一類對(duì)象添加不同的功能，例如要給手機(jī)添加貼膜，手機(jī)掛件，手機(jī)外殼等，如果此時(shí)利用繼承來(lái)實(shí)現(xiàn)的話，就需要定義無(wú)數(shù)的類，如StickerPhone（貼膜是手機(jī)類）、AccessoriesPhone（掛件手機(jī)類）等，這樣就會(huì)導(dǎo)致 ”子類爆炸“問(wèn)題，為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們可以使用裝飾者模式來(lái)動(dòng)態(tài)地給一個(gè)對(duì)象添加額外的職責(zé)。下面讓我們看看裝飾者模式。

二、裝飾者模式的詳細(xì)介紹

2.1 定義

裝飾者模式以對(duì)客戶透明的方式動(dòng)態(tài)地給一個(gè)對(duì)象附加上更多的責(zé)任，裝飾者模式相比生成子類可以更靈活地增加功能。

2.2 裝飾者模式實(shí)現(xiàn)

這里以手機(jī)和手機(jī)配件的例子來(lái)演示裝飾者模式的實(shí)現(xiàn)，具體代碼如下：

/// <summary>
    /// 手機(jī)抽象類，即裝飾者模式中的抽象組件類
    /// </summary>
    public abstract class Phone
    {
        public abstract void Print();
    }
    /// <summary>
    /// 蘋果手機(jī)，即裝飾著模式中的具體組件類
    /// </summary>
    public class ApplePhone:Phone
    {
        /// <summary>
        /// 重寫基類方法
        /// </summary>
        public override void Print()
        {
            Console.WriteLine("開始執(zhí)行具體的對(duì)象——蘋果手機(jī)");
        }
    }
    /// <summary>
    /// 裝飾抽象類,要讓裝飾完全取代抽象組件，所以必須繼承自Photo
    /// </summary>
    public abstract class Decorator:Phone
    {
        private Phone phone;
        public Decorator(Phone p)
        {
            this.phone = p;
        }
        public override void Print()
        {
            if (phone != null)
            {
                phone.Print();
            }
        }
    }
    /// <summary>
    /// 貼膜，即具體裝飾者
    /// </summary>
    public class Sticker : Decorator
    {
        public Sticker(Phone p)
            : base(p)
        {
        }
        public override void Print()
        {
            base.Print();
            // 添加新的行為
            AddSticker();     
        }
        /// <summary>
        /// 新的行為方法
        /// </summary>
        public void AddSticker()
        {
            Console.WriteLine("現(xiàn)在蘋果手機(jī)有貼膜了");
        }
    }
    /// <summary>
    /// 手機(jī)掛件
    /// </summary>
    public class Accessories : Decorator
    {
        public Accessories(Phone p)
            : base(p)
        {
        }
        public override void Print()
        {
            base.Print();
            // 添加新的行為
            AddAccessories();         
        }
        /// <summary>
        /// 新的行為方法
        /// </summary>
        public void AddAccessories()
        {
            Console.WriteLine("現(xiàn)在蘋果手機(jī)有漂亮的掛件了");
        }
    }

此時(shí)客戶端調(diào)用代碼如下：

class Customer
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            // 我買了個(gè)蘋果手機(jī)
            Phone phone = new ApplePhone();
            // 現(xiàn)在想貼膜了
            Decorator applePhoneWithSticker = new Sticker(phone);
            // 擴(kuò)展貼膜行為
            applePhoneWithSticker.Print();
            Console.WriteLine("----------------------\n");
            // 現(xiàn)在我想有掛件了
            Decorator applePhoneWithAccessories = new Accessories(phone);
            // 擴(kuò)展手機(jī)掛件行為
            applePhoneWithAccessories.Print();
            Console.WriteLine("----------------------\n");
            // 現(xiàn)在我同時(shí)有貼膜和手機(jī)掛件了
            Sticker sticker = new Sticker(phone);
            Accessories applePhoneWithAccessoriesAndSticker = new Accessories(sticker);
            applePhoneWithAccessoriesAndSticker.Print();
            Console.ReadLine();
        }

從上面的客戶端代碼可以看出，客戶端可以動(dòng)態(tài)地將手機(jī)配件增加到手機(jī)上，如果需要添加手機(jī)外殼時(shí)，此時(shí)只需要添加一個(gè)繼承Decorator的手機(jī)外殼類，從而，裝飾者模式擴(kuò)展性也非常好。

2.3 裝飾者模式的類圖

實(shí)現(xiàn)完了裝飾者模式之后，讓我們看看裝飾者模式實(shí)現(xiàn)中類之間的關(guān)系，具體見下圖：

在裝飾者模式中各個(gè)角色有：

• 抽象構(gòu)件（Phone）角色：給出一個(gè)抽象接口，以規(guī)范準(zhǔn)備接受附加責(zé)任的對(duì)象。

• 具體構(gòu)件（AppPhone）角色：定義一個(gè)將要接收附加責(zé)任的類。

• 裝飾（Dicorator）角色：持有一個(gè)構(gòu)件（Component）對(duì)象的實(shí)例，并定義一個(gè)與抽象構(gòu)件接口一致的接口。

• 具體裝飾（Sticker和Accessories）角色：負(fù)責(zé)給構(gòu)件對(duì)象 ”貼上“附加的責(zé)任。

三、裝飾者模式的優(yōu)缺點(diǎn)

看完裝飾者模式的詳細(xì)介紹之后，我們繼續(xù)分析下它的優(yōu)缺點(diǎn)。

優(yōu)點(diǎn)：

1. 裝飾這模式和繼承的目的都是擴(kuò)展對(duì)象的功能，但裝飾者模式比繼承更靈活

2. 通過(guò)使用不同的具體裝飾類以及這些類的排列組合，設(shè)計(jì)師可以創(chuàng)造出很多不同行為的組合

3. 裝飾者模式有很好地可擴(kuò)展性

缺點(diǎn)：裝飾者模式會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)中出現(xiàn)許多小對(duì)象，如果過(guò)度使用，會(huì)讓程序變的更復(fù)雜。并且更多的對(duì)象會(huì)是的差錯(cuò)變得困難，特別是這些對(duì)象看上去都很像。

四、使用場(chǎng)景

下面讓我們看看裝飾者模式具體在哪些情況下使用，在以下情況下應(yīng)當(dāng)使用裝飾者模式：

1. 需要擴(kuò)展一個(gè)類的功能或給一個(gè)類增加附加責(zé)任。

2. 需要?jiǎng)討B(tài)地給一個(gè)對(duì)象增加功能，這些功能可以再動(dòng)態(tài)地撤銷。

3. 需要增加由一些基本功能的排列組合而產(chǎn)生的非常大量的功能

五、.NET中裝飾者模式的實(shí)現(xiàn)

在.NET 類庫(kù)中也有裝飾者模式的實(shí)現(xiàn)，該類就是System.IO.Stream,下面看看Stream類結(jié)構(gòu)：

上圖中，BufferedStream、CryptoStream和GZipStream其實(shí)就是兩個(gè)具體裝飾類，這里的裝飾者模式省略了抽象裝飾角色（Decorator）。下面演示下客戶端如何動(dòng)態(tài)地為MemoryStream動(dòng)態(tài)增加功能的。

MemoryStream memoryStream = new MemoryStream(new byte[] {95,96,97,98,99});
            // 擴(kuò)展緩沖的功能
            BufferedStream buffStream = new BufferedStream(memoryStream);
            // 添加加密的功能
            CryptoStream cryptoStream = new CryptoStream(memoryStream,new AesManaged().CreateEncryptor(),CryptoStreamMode.Write);
            // 添加壓縮功能
            GZipStream gzipStream = new GZipStream(memoryStream, CompressionMode.Compress, true);

六、總結(jié)

到這里，裝飾者模式的介紹就結(jié)束了，裝飾者模式采用對(duì)象組合而非繼承的方式實(shí)現(xiàn)了再運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)地?cái)U(kuò)展對(duì)象功能的能力，而且可以根據(jù)需要擴(kuò)展多個(gè)功能，避免了單獨(dú)使用繼承帶來(lái)的 ”靈活性差“和”多子類衍生問(wèn)題“。同時(shí)它很好地符合面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)原則中 ”優(yōu)先使用對(duì)象組合而非繼承“和”開放-封閉“原則。