23装饰模式(Decorator Pattern)

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。
按类继承的作法如下：
   

1  //抽象坦克
2  public abstract class Tank
3     {
4        public abstract void Shot();
5        public abstract void Run();
6     }

各种型号：

 1 //T50型号
 2    public class T50:Tank
 3     {
 4         public override void Shot()
 5         {
 6             Console.WriteLine("T50坦克平均每秒射击5发子弹");
 7         }
 8         public override void Run()
 9         {
10             Console.WriteLine("T50坦克平均每时运行30公里");
11         }
12     }

 

 1 //T75型号 
 2  public class T75 : Tank
 3     {
 4         public override void Shot()
 5         {
 6             Console.WriteLine("T75坦克平均每秒射击10发子弹");
 7         }
 8         public override void Run()
 9         {
10             Console.WriteLine("T75坦克平均每时运行35公里");
11         }
12     }

 

 1 //T90型号  
 2  public class T90 :Tank
 3     {
 4         public override void Shot()
 5         {
 6             Console.WriteLine("T90坦克平均每秒射击10发子弹");
 7         }
 8         public override void Run()
 9         {
10             Console.WriteLine("T90坦克平均每时运行40公里");
11         }
12     }

各种不同功能的组合：比如IA具有红外功能接口、IB具有水陆两栖功能接口、IC具有卫星定位功能接口。
 

 1 //T50坦克各种功能的组合
 2 public class T50A:T50,IA
 3 {
 4   //具有红外功能
 5 }
 6 public class T50B:T50,IB
 7 {
 8  //具有水陆两栖功能
 9 }
10 public class T50C:T50,IC
11 {
12 
13 }
14 public class T50AB:T50,IA,IB
15 {}
18 public class T50AC:T50,IA,IC
19 {}
20 public class T50BC:T50,IB,IC
21 {}
22 public class T50ABC:T50,IA,IB,IC
23 {}

 

 1 
 2   //T75各种不同型号坦克各种功能的组合
 3   public class T75A:T75,IA
 4   {
 5     //具有红外功能
 6   }
 7   public class T75B:T75,IB
 8   {
 9    //具有水陆两栖功能
10   }
11  public class T75C:T75,IC
12  {
13    //具有卫星定位功能
14  }
15  public class T75AB:T75,IA,IB
16  {
17   //具有红外、水陆两栖功能
18 }
19  public class T75AC:T75,IA,IC
20  {
21   //具有红外、卫星定位功能
22 }
23  public class T75BC:T75,IB,IC
24  {
25  //具有水陆两栖、卫星定位功能
26 }
27  public class T75ABC:T75,IA,IB,IC
28  {
29   //具有红外、水陆两栖、卫星定位功能
30 }

 

 1 
 2   //T90各种不同型号坦克各种功能的组合
 3   public class T90A:T90,IA
 4   {
 5     //具有红外功能
 6   }
 7   public class T90B:T90,IB
 8   {
 9    //具有水陆两栖功能
10   }
11  public class T90C:T90,IC
12  {
13    //具有卫星定位功能
14  }
15  public class T90AB:T90,IA,IB
16  {
17   //具有红外、水陆两栖功能
18 }
19  public class T90AC:T90,IA,IC
20  {
21   //具有红外、卫星定位功能
22 }
23  public class T90BC:T90,IB,IC
24  {
25  //具有水陆两栖、卫星定位功能
26 }
27  public class T90ABC:T90,IA,IB,IC
28  {
29   //具有红外、水陆两栖、卫星定位功能
30 }

由此可见，如果用类继承实现，子类会爆炸式地增长。
动机(Motivate)：
    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物质，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。
                                                              ------《设计模式》GOF
结构图(Struct):
                 



生活中的例子：
                           

适用性：
    需要扩展一个类的功能，或给一个类增加附加责任。

    需要动态地给一个对象增加功能，这些功能可以再动态地撤销。

    需要增加由一些基本功能的排列组合而产生的非常大量的功能，从而使继承关系变得不现实。

实现代码：
    

1 namespace Decorator
2 {
3   public abstract class Tank
4     {
5        public abstract void Shot();
6        public abstract void Run();
7     }
8 }

 

 1 namespace Decorator
 2 {
 3    public class T50:Tank
 4     {
 5         public override void Shot()
 6         {
 7             Console.WriteLine("T50坦克平均每秒射击5发子弹");
 8         }
 9         public override void Run()
10         {
11             Console.WriteLine("T50坦克平均每时运行30公里");
12         }
13     }
14 }

 

 1 namespace Decorator
 2 {
 3     public class T75 : Tank
 4     {
 5         public override void Shot()
 6         {
 7             Console.WriteLine("T75坦克平均每秒射击10发子弹");
 8         }
 9         public override void Run()
10         {
11             Console.WriteLine("T75坦克平均每时运行35公里");
12         }
13     }
14 }

 

 1 namespace Decorator
 2 {
 3     public class T90 :Tank
 4     {
 5         public override void Shot()
 6         {
 7             Console.WriteLine("T90坦克平均每秒射击10发子弹");
 8         }
 9         public override void Run()
10         {
11             Console.WriteLine("T90坦克平均每时运行40公里");
12         }
13     }
14 }

 

 1 namespace Decorator
 2 {
 3    public abstract class Decorator :Tank //Do As 接口继承 非实现继承
 4     {
 5        private Tank tank; //Has a  对象组合
 6        public Decorator(Tank tank)
 7        {
 8            this.tank = tank;
 9        }
10        public override void Shot()
11        {
12            tank.Shot();
13        }
14        public override void Run()
15        {
16            tank.Run();
17        }
18     }
19 }
20 

 

 1 
 2 namespace Decorator
 3 {
 4    public class DecoratorA :Decorator
 5     {
 6        public DecoratorA(Tank tank) : base(tank)
 7        {
 8        }
 9       public override void Shot()
10       {
11          //Do some extension //功能扩展 且有红外功能
12           base.Shot();
13       }
14     public override void Run()
15     {
16 
17         base.Run();
18     }
19     }
20 }

 

 1 namespace Decorator
 2 {
 3     public class DecoratorB :Decorator
 4     {
 5       public DecoratorB(Tank tank) : base(tank)
 6        {
 7        }
 8       public override void Shot()
 9       {
10          //Do some extension //功能扩展 且有水陆两栖功能
11          base.Shot();
12       }
13     public override void Run()
14     {
15 
16         base.Run();
17     }
18    }    
19 }
20 

 

 1 namespace Decorator
 2 {
 3     public class DecoratorC :Decorator
 4     {
 5        public DecoratorC(Tank tank) : base(tank)
 6        {
 7        }
 8       public override void Shot()
 9       {
10          //Do some extension //功能扩展 且有卫星定位功能
11          base.Shot();
12       }
13     public override void Run()
14     {
15 
16         base.Run();
17     } 
18         
19    }
20 }

 

 1    class Program
 2     {
 3         static void Main(string[] args)
 4         {
 5             Tank tank = new T50();
 6             DecoratorA da = new DecoratorA(tank); //且有红外功能
 7             DecoratorB db = new DecoratorB(da);   //且有红外和水陆两栖功能
 8             DecoratorC dc = new DecoratorC(db);   //且有红外、水陆两栖、卫星定们三种功能
 9             dc.Shot();
10             dc.Run();
11         }
12     }


Decorator模式的几个要点：
    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类所且有的接口。但在实现上又表现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。

Decorator在.NET(Stream)中的应用：
     

可以看到， BufferedStream和CryptoStream其实就是两个包装类，这里的Decorator模式省略了抽象装饰角色（Decorator），示例代码如下：

 1 class Program
 2 
 3 {
 4 
 5     public static void Main(string[] args)
 6 
 7     {
 8 
 9         MemoryStream ms =
10 
11             new MemoryStream(new byte[] { 100,456,864,222,567});
12 
13  
14 
15         //扩展了缓冲的功能
16 
17         BufferedStream buff = new BufferedStream(ms);
18 
19  
20 
21         //扩展了缓冲，加密的功能
22 
23         CryptoStream crypto = new CryptoStream(buff);
24 
25     }
26 
27 }


通过反编译，可以看到BufferedStream类的代码（只列出部分），它是继承于Stream类：

 1 public sealed class BufferedStream : Stream
 2 
 3 {
 4 
 5     // Methods
 6 
 7     private BufferedStream();
 8 
 9     public BufferedStream(Stream stream);
10 
11     public BufferedStream(Stream stream, int bufferSize);
12 
13     // Fields
14 
15     private int _bufferSize;
16 
17     private Stream _s;
18 
19 }

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