（八）结构型—装饰模式(Decorator Pattern)

发表于 作者 chpdirector

问题：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：

//抽象坦克

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

//T50型号

public class T50 : Tank
{
    public override void Shot()
    {
        Console.WriteLine("T50坦克平均每秒射击5发子弹");
    }
    public override void Run()
    {
        Console.WriteLine("T50坦克平均每时运行30公里");
    }
}

//T75型号

public class T75 : Tank
{
    public override void Shot()
    {
        Console.WriteLine("T75坦克平均每秒射击10发子弹");
    }
    public override void Run()
    {
        Console.WriteLine("T75坦克平均每时运行35公里");
    }
}

//T90型号

public class T90 : Tank
{
    public override void Shot()
    {
        Console.WriteLine("T90坦克平均每秒射击10发子弹");
    }
    public override void Run()
    {
        Console.WriteLine("T90坦克平均每时运行40公里");
    }
}

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。

//T50坦克各种功能的组合

public class T50A : T50, IA
{
    //具有红外功能
}
public class T50B : T50, IB
{
    //具有水陆两栖功能
}
public class T50C : T50, IC
{ }
public class T50AB : T50, IA, IB
{ }
public class T50AC : T50, IA, IC
{ }
public class T50BC : T50, IB, IC
{ }
public class T50ABC : T50, IA, IB, IC
{ }

//T75各种不同型号坦克各种功能的组合

public class T75A : T75, IA
{
    //具有红外功能
}
public class T75B : T75, IB
{
    //具有水陆两栖功能
}
public class T75C : T75, IC
{
    //具有卫星定位功能
}
public class T75AB : T75, IA, IB
{
    //具有红外、水陆两栖功能
}
public class T75AC : T75, IA, IC
{
    //具有红外、卫星定位功能
}
public class T75BC : T75, IB, IC
{
    //具有水陆两栖、卫星定位功能
}
public class T75ABC : T75, IA, IB, IC
{
    //具有红外、水陆两栖、卫星定位功能
}

//T90各种不同型号坦克各种功能的组合

public class T90A : T90, IA
{
    //具有红外功能
}
public class T90B : T90, IB
{
    //具有水陆两栖功能
}
public class T90C : T90, IC
{
    //具有卫星定位功能
}
public class T90AB : T90, IA, IB
{
    //具有红外、水陆两栖功能
}
public class T90AC : T90, IA, IC
{
    //具有红外、卫星定位功能
}
public class T90BC : T90, IB, IC
{
    //具有水陆两栖、卫星定位功能
}
public class T90ABC : T90, IA, IB, IC
{
    //具有红外、水陆两栖、卫星定位功能
}

由此可见，如果用类继承实现，子类会爆炸式地增长。

动机：

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）。

意图：

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。

结构图：

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：

public abstract class Tank
{
    public abstract void Shot();
    public abstract void Run();
}
public class T50 : Tank
{
    public override void Shot()
    {
        Console.WriteLine("T50坦克平均每秒射击5发子弹");
    }
    public override void Run()
    {
        Console.WriteLine("T50坦克平均每时运行30公里");
    }
}
public class T75 : Tank
{
    public override void Shot()
    {
        Console.WriteLine("T75坦克平均每秒射击10发子弹");
    }
    public override void Run()
    {
        Console.WriteLine("T75坦克平均每时运行35公里");
    }
}
public class T90 : Tank
{
    public override void Shot()
    {
        Console.WriteLine("T90坦克平均每秒射击10发子弹");
    }
    public override void Run()
    {
        Console.WriteLine("T90坦克平均每时运行40公里");
    }
}
public abstract class Decorator : Tank //Do As 接口继承 非实现继承
{
    private Tank tank; //Has a  对象组合
    public Decorator(Tank tank)
    {
        this.tank = tank;
    }
    public override void Shot()
    {
        tank.Shot();
    }
    public override void Run()
    {
        tank.Run();
    }
}
public class DecoratorA : Decorator
{
    public DecoratorA(Tank tank)
        : base(tank)
    {
    }
    public override void Shot()
    {
        //Do some extension //功能扩展 且有红外功能
        base.Shot();
    }
    public override void Run()
    {

        base.Run();
    }
}
public class DecoratorB : Decorator
{
    public DecoratorB(Tank tank)
        : base(tank)
    {
    }
    public override void Shot()
    {
        //Do some extension //功能扩展 且有水陆两栖功能
        base.Shot();
    }
    public override void Run()
    {

        base.Run();
    }
}
public class DecoratorC : Decorator
{
    public DecoratorC(Tank tank)
        : base(tank)
    {
    }
    public override void Shot()
    {
        //Do some extension //功能扩展 且有卫星定位功能
        base.Shot();
    }
    public override void Run()
    {

        base.Run();
    }
}
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Tank tank = new T50();
        DecoratorA da = new DecoratorA(tank); //且有红外功能
        DecoratorB db = new DecoratorB(da);   //且有红外和水陆两栖功能
        DecoratorC dc = new DecoratorC(db);   //且有红外、水陆两栖、卫星定们三种功能
        dc.Shot();
        dc.Run();
    }
}

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。

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