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装饰模式

发表于 更新于 Valine：

在现实生活中，常常需要对现有产品增加新的功能或美化其外观，如房子装修、相片加相框等。
在软件开发过程中，有时想用一些现存的组件。这些组件可能只是完成了一些核心功能。但在不改变其结构的情况下，可以动态地扩展其功能。所有这些都可以釆用装饰模式来实现。

装饰（Decorator）模式的定义：指在不改变现有对象结构的情况下，动态地给该对象增加一些职责（即增加其额外功能）的模式，它属于对象结构型模式。

装饰（Decorator）模式的主要优点有：

  • 采用装饰模式扩展对象的功能比采用继承方式更加灵活。
  • 可以设计出多个不同的具体装饰类，创造出多个不同行为的组合。

其主要缺点是：装饰模式增加了许多子类，如果过度使用会使程序变得很复杂。

通常情况下，扩展一个类的功能会使用继承方式来实现。但继承具有静态特征，耦合度高，并且随着扩展功能的增多，子类会很膨胀。如果使用组合关系来创建一个包装对象（即装饰对象）来包裹真实对象，并在保持真实对象的类结构不变的前提下，为其提供额外的功能，这就是装饰模式的目标。

模式的结构

装饰模式主要包含以下角色：

  • 抽象构件（Component）角色：定义一个抽象接口以规范准备接收附加责任的对象。
  • 具体构件（Concrete Component）角色：实现抽象构件，通过装饰角色为其添加一些职责。
  • 抽象装饰（Decorator）角色：继承抽象构件，并包含具体构件的实例，可以通过其子类扩展具体构件的功能。
  • 具体装饰（ConcreteDecorator）角色：实现抽象装饰的相关方法，并给具体构件对象添加附加的责任。

装饰模式的结构图如图所示：

模式的实现#

装饰模式的实现代码如下：

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class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {            
        IComponent p=new ConcreteComponent();
        p.Operation();
        Console.WriteLine("---------------------------------");
        IComponent d=new ConcreteDecoratorA(p);
        d.Operation();
        Console.ReadLine();
    }
}


public interface  IComponent
{
    void Operation();
}


public class ConcreteComponent : IComponent
{
    public ConcreteComponent()
    {
        Console.WriteLine("创建具体构件角色");       
    }   
    public void Operation()
    {
        Console.WriteLine("调用具体构件角色的方法Operation()");           
    }
}


public abstract class Decorator : IComponent
{
    private IComponent component;   
    public Decorator(IComponent component)
    {
        this.component=component;
    }   
    public virtual void Operation()
    {
        component.Operation();
    }
}


public class ConcreteDecoratorA : Decorator
{
    public ConcreteDecoratorA(IComponent component)
        : base(component)
    {
       
    }   
    public override void Operation()
    {
        base.Operation();        
        AddedFunction();
    }
    public void AddedFunction()
    {
        Console.WriteLine("为具体构件角色增加额外的功能AddedFunction()");           
    }
}

程序运行结果如下：

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创建具体构件角色
调用具体构件角色的方法Operation()
---------------------------------
调用具体构件角色的方法Operation()
为具体构件角色增加额外的功能AddedFunction()

装饰模式通常在以下几种情况使用:

  • 当需要给一个现有类添加附加职责，而又不能采用生成子类的方法进行扩充时。例如，该类被隐藏或者该类是终极类或者采用继承方式会产生大量的子类。
  • 当需要通过对现有的一组基本功能进行排列组合而产生非常多的功能时，采用继承关系很难实现，而采用装饰模式却很好实现。
  • 当对象的功能要求可以动态地添加，也可以再动态地撤销时。

Java的java.io包和.NET的Stream类都使用了该模式。我不会就它们的实现谈论很多细节。.NET中，Stream是一个抽象类，提供了基本的行为(如Component)，从抽象类Stream继承来的类FileStream,MemoryStream是ConcreteCompents，类BufferedStream,CryptoStream等是ConcreteDecorators。你能清楚地认识到它们同样忽略了Decorator。

装饰模式所包含的 4 个角色不是任何时候都要存在的，在有些应用环境下模式是可以简化的，如以下两种情况：

  • 如果只有一个具体构件而没有抽象构件时，可以让抽象装饰继承具体构件，其结构图如图所示：

  • 如果只有一个具体装饰时，可以将抽象装饰和具体装饰合并，其结构图如图所示：