装饰器模式（Decorator Pattern）

---

定义

装饰器模式是一种结构性设计模式，通过 动态组合对象 的方式，为对象添加额外功能，而无需修改原有类。

---

装饰器模式的核心思想

1. 对象增强：在现有类的基础上动态添加功能，而不修改类的代码。
2. 功能组合：通过多个装饰器的嵌套，可以灵活组合功能。
3. 继承与组合：
   • 继承是一种 静态扩展。
   • 装饰器模式是一种 动态扩展。

---

类结构

装饰器模式的类结构包含以下几部分：

1. 抽象组件（Component）：

   • 定义接口，声明核心功能方法。
   • 所有被装饰类和装饰器类都必须实现此接口。

2. 具体组件（ConcreteComponent）：

   • 实现抽象组件的接口，定义基本功能。

3. 装饰器基类（Decorator）：

   • 实现抽象组件接口。
   • 持有一个组件的引用（指针），并通过组合扩展功能。

4. 具体装饰器类（ConcreteDecorator）：

   • 从装饰器基类派生。
   • 对原始功能进行增强。

---

装饰器模式与代理模式的区别

区别点	装饰器模式	代理模式
目的	增强类的功能	控制访问权限
实现的重点	功能扩展	权限控制
类的设计	装饰器类持有被装饰对象的指针	代理类持有被代理对象的指针
调用顺序	递归调用，逐层增强功能	代理类决定是否调用实际方法

---

应用场景

1. 需要动态扩展功能：例如，添加日志、权限验证等。
2. 功能可以被多次组合：如 GUI 控件系统中的多种视觉效果。
3. 避免类爆炸：避免因子类过多导致复杂的继承体系。

---

优缺点

优点：

1. 动态扩展对象功能，避免继承的静态绑定。
2. 可以组合多个装饰器，灵活性高。
3. 符合开闭原则。

缺点：

1. 需要创建大量的小类，可能会增加系统复杂性。
2. 调试较为复杂，特别是多个装饰器嵌套时。

---

代码实现

需求：以汽车为例，实现动态添加 定速巡航、自动刹车 和 车道偏离预警 三种功能。

---

完整代码

#include <iostream>
#include <string>// 抽象组件
class Car {
public:virtual void show() = 0; // 显示汽车配置virtual ~Car() = default;
};// 具体组件：宝马
class BMW : public Car {
public:void show() override {std::cout << "This is a BMW car with basic configuration.\n";}
};// 具体组件：奥迪
class Audi : public Car {
public:void show() override {std::cout << "This is an Audi car with basic configuration.\n";}
};// 具体组件：奔驰
class Benz : public Car {
public:void show() override {std::cout << "This is a Benz car with basic configuration.\n";}
};// 抽象装饰器
class CarDecorator : public Car {
protected:Car* car; // 持有被装饰的对象
public:CarDecorator(Car* c) : car(c) {}void show() override {car->show(); // 调用被装饰对象的 show 方法}virtual ~CarDecorator() {delete car;}
};// 具体装饰器 1：定速巡航
class CruiseControl : public CarDecorator {
public:CruiseControl(Car* c) : CarDecorator(c) {}void show() override {CarDecorator::show();std::cout << " + Added feature: Cruise Control.\n";}
};// 具体装饰器 2：自动刹车
class AutomaticBraking : public CarDecorator {
public:AutomaticBraking(Car* c) : CarDecorator(c) {}void show() override {CarDecorator::show();std::cout << " + Added feature: Automatic Braking.\n";}
};// 具体装饰器 3：车道偏离预警
class LaneDepartureWarning : public CarDecorator {
public:LaneDepartureWarning(Car* c) : CarDecorator(c) {}void show() override {CarDecorator::show();std::cout << " + Added feature: Lane Departure Warning.\n";}
};// 主函数
int main() {// 创建一个基础 BMW 对象Car* bmw = new BMW();// 给 BMW 添加定速巡航功能bmw = new CruiseControl(bmw);// 再添加自动刹车功能bmw = new AutomaticBraking(bmw);// 最后添加车道偏离预警功能bmw = new LaneDepartureWarning(bmw);// 显示 BMW 的完整配置bmw->show();// 释放内存delete bmw;return 0;
}

---

输出结果

This is a BMW car with basic configuration.+ Added feature: Cruise Control.+ Added feature: Automatic Braking.+ Added feature: Lane Departure Warning.

---

代码解析

1. 抽象组件 Car：

   • 提供统一的接口，定义所有汽车共有的功能。

2. 具体组件：

   • 例如 BMW、Audi 和 Benz，实现基本功能。

3. 抽象装饰器 CarDecorator：

   • 持有一个 Car 指针，用于动态装饰功能。

4. 具体装饰器：

   • 每个具体装饰器类实现独特的功能，如 CruiseControl、AutomaticBraking。

5. 动态组合：

   • 将多个装饰器嵌套在一起，实现功能的动态组合。

---

总结

1. 装饰器模式使得对象功能扩展变得灵活，避免了继承的复杂性。
2. 通过组合的方式，可以动态添加功能，减少子类数量，降低维护成本。
3. 在实际开发中，装饰器模式非常适合需要动态扩展功能的场景，如 GUI 开发、日志记录、权限验证等。