設計模式（九）裝飾者模式（Decorator Pattern） - xiongzaiqiren－IT工程師數位筆記本

文章出處

一、引言

　　在軟件開發中，我們經常想要對一類對象添加不同的功能，例如要給手機添加貼膜，手機掛件，手機外殼等，如果此時利用繼承來實現的話，就需要定義無數的類，如StickerPhone（貼膜是手機類）、AccessoriesPhone（掛件手機類）等，這樣就會導致 ”子類爆炸“問題，為了解決這個問題，我們可以使用裝飾者模式來動態地給一個對象添加額外的職責。下面讓我們看看裝飾者模式。

二、裝飾者模式的詳細介紹

2.1 定義

　　裝飾者模式以對客戶透明的方式動態地給一個對象附加上更多的責任，裝飾者模式相比生成子類可以更靈活地增加功能。

2.2 裝飾者模式實現

這里以手機和手機配件的例子來演示裝飾者模式的實現，具體代碼如下：

    /// <summary>
    /// 手機抽象類，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，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("開始執行具體的對象——蘋果手機");
        }
    }
    /// <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("現在蘋果手機有貼膜了");
        }
    }
    /// <summary>
    /// 手機掛件
    /// </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("現在蘋果手機有漂亮的掛件了");
        }
    }

此時客戶端調用代碼如下：

    class Customer
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            // 我買了個蘋果手機
            Phone phone = new ApplePhone();
            // 現在想貼膜了
            Decorator applePhoneWithSticker = new Sticker(phone);
            // 擴展貼膜行為
            applePhoneWithSticker.Print();
            Console.WriteLine("----------------------\n");
            // 現在我想有掛件了
            Decorator applePhoneWithAccessories = new Accessories(phone);
            // 擴展手機掛件行為
            applePhoneWithAccessories.Print();
            Console.WriteLine("----------------------\n");
            // 現在我同時有貼膜和手機掛件了
            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，客戶端可以動態地將手機配件增加到手機上，如果需要添加手機外殼時，此時只需要添加一個繼承Decorator的手機外殼類，從而，裝飾者模式擴展性也非常好。

2.3 裝飾者模式的類圖

實現完了裝飾者模式之后，讓我們看看裝飾者模式實現中類之間的關系，具體見下圖：

在裝飾者模式中各個角色有：

　　抽象構件（Phone）角色：給出一個抽象接口，以規范準備接受附加責任的對象。
　　具體構件（AppPhone）角色：定義一個將要接收附加責任的類。
　　裝飾（Dicorator）角色：持有一個構件（Component）對象的實例，并定義一個與抽象構件接口一致的接口。
　　具體裝飾（Sticker和Accessories）角色：負責給構件對象 ”貼上“附加的責任。

三、裝飾者模式的優缺點

看完裝飾者模式的詳細介紹之后，我們繼續分析下它的優缺點。

優點：

　　裝飾這模式和繼承的目的都是擴展對象的功能，但裝飾者模式比繼承更靈活
　　通過使用不同的具體裝飾類以及這些類的排列組合，設計師可以創造出很多不同行為的組合
　　裝飾者模式有很好地可擴展性

缺點：

　　裝飾者模式會導致設計中出現許多小對象，如果過度使用，會讓程序變的更復雜。并且更多的對象會是的差錯變得困難，特別是這些對象看上去都很像。

四、使用場景

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

　　1，需要擴展一個類的功能或給一個類增加附加責任。
　　2，需要動態地給一個對象增加功能，這些功能可以再動態地撤銷。
　　3，需要增加由一些基本功能的排列組合而產生的非常大量的功能。

五、.NET中裝飾者模式的實現

在.NET 類庫中也有裝飾者模式的實現，該類就是System.IO.Stream,下面看看Stream類結構：

上圖中，BufferedStream、CryptoStream和GZipStream其實就是兩個具體裝飾類，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態地為MemoryStream動態增加功能的。

MemoryStream memoryStream = new MemoryStream(new byte[] {95,96,97,98,99});
// 擴展緩沖的功能
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);