23种设计模式(五)单一职责之装饰模式

本系列所有文章来自李建忠老师的设计模式笔记，系列如下： 设计模式(一)面向对象设计原则 23种设计模式(二)组件协作之模板方法 23种设计模式(三)组件协作之策略模式 23种设计模式(四)组件协作之观察者模式 23种设计模式(五)单一职责之装饰模式 23种设计模式(六)单一职责之桥模式 23种设计模式(七)对象创建之工厂方法 23种设计模式(八)对象创建之抽象工厂 23种设计模式(九)对象创建之原型模式 23种设计模式(十)对象创建之构建器 23种设计模式(十一)对象性能之单件模式 23种设计模式(十二)对象性能之享元模式 23种设计模式(十三)接口隔离之门面模式 23种设计模式(十四)接口隔离之代理模式 23种设计模式(十五)接口隔离之适配器 23种设计模式(十六)接口隔离之中介者 23种设计模式(十七)状态变化之状态模式 23种设计模式(十八)状态变化之备忘录 23种设计模式(十九)数据结构之组合模式 23种设计模式(二十)数据结构之迭代器 23种设计模式(二十一)数据结构之职责链 23种设计模式(二十二)行为变化之命令模式 23种设计模式(二十三)行为变化之访问器 23种设计模式(二十四)领域规则之解析器

文章目录

动机设计方法一模式定义要点总结

  装饰模式属于一个新的类别，单一职责模式。同样属于单一职责模式的还有桥模式。

  所谓的单一职责模式说的是：在软件组件的设计中，如果责任划分的不清晰，使用继承得到的结果往往是随着需求的变化，子类急剧膨胀，同时充斥着重复代码，这时候的关键是划清责任。

  并不是说别的模式没有职责模式问题，而是装饰模式和桥模式在单一职责模式问题上表现得比较特殊。

动机

  在某些情况下我们可能会“过度地使用继承来扩展对象的功能”，由于继承为类型引入的静态特质，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（扩展功能的组合）会导致更多子类的膨胀。

设计方法一

  假设我们有一个IO的操作，有文件流、网络流、内存流、还有一些加密等等：

decorator1.cpp //业务操作 class Stream{ public： virtual char Read(int number)=0; virtual void Seek(int position)=0; virtual void Write(char data)=0; virtual ~Stream(){} }; //主体类 class FileStream: public Stream{ public: virtual char Read(int number){ //读文件流 } virtual void Seek(int position){ //定位文件流 } virtual void Write(char data){ //写文件流 } }; class NetworkStream :public Stream{ public: virtual char Read(int number){ //读网络流 } virtual void Seek(int position){ //定位网络流 } virtual void Write(char data){ //写网络流 } }; class MemoryStream :public Stream{ public: virtual char Read(int number){ //读内存流 } virtual void Seek(int position){ //定位内存流 } virtual void Write(char data){ //写内存流 } }; //扩展操作 class CryptoFileStream :public FileStream{ public: virtual char Read(int number){ //额外的加密操作... FileStream::Read(number);//读文件流 } virtual void Seek(int position){ //额外的加密操作... FileStream::Seek(position);//定位文件流 //额外的加密操作... } virtual void Write(byte data){ //额外的加密操作... FileStream::Write(data);//写文件流 //额外的加密操作... } }; class CryptoNetworkStream : :public NetworkStream{ public: virtual char Read(int number){ //额外的加密操作... NetworkStream::Read(number);//读网络流 } virtual void Seek(int position){ //额外的加密操作... NetworkStream::Seek(position);//定位网络流 //额外的加密操作... } virtual void Write(byte data){ //额外的加密操作... NetworkStream::Write(data);//写网络流 //额外的加密操作... } }; class CryptoMemoryStream : public MemoryStream{ public: virtual char Read(int number){ //额外的加密操作... MemoryStream::Read(number);//读内存流 } virtual void Seek(int position){ //额外的加密操作... MemoryStream::Seek(position);//定位内存流 //额外的加密操作... } virtual void Write(byte data){ //额外的加密操作... MemoryStream::Write(data);//写内存流 //额外的加密操作... } }; class BufferedFileStream : public FileStream{ //... }; class BufferedNetworkStream : public NetworkStream{ //... }; class BufferedMemoryStream : public MemoryStream{ //... } class CryptoBufferedFileStream :public FileStream{ public: virtual char Read(int number){ //额外的加密操作... //额外的缓冲操作... FileStream::Read(number);//读文件流 } virtual void Seek(int position){ //额外的加密操作... //额外的缓冲操作... FileStream::Seek(position);//定位文件流 //额外的加密操作... //额外的缓冲操作... } virtual void Write(byte data){ //额外的加密操作... //额外的缓冲操作... FileStream::Write(data);//写文件流 //额外的加密操作... //额外的缓冲操作... } }; void Process(){ //编译时装配 CryptoFileStream *fs1 = new CryptoFileStream(); BufferedFileStream *fs2 = new BufferedFileStream(); CryptoBufferedFileStream *fs3 =new CryptoBufferedFileStream(); }

  上述代码的框架可表示为如下形式：

  上述设计的问题在于代码冗余。

decorator2.cpp //业务操作 class Stream{ public： virtual char Read(int number)=0; virtual void Seek(int position)=0; virtual void Write(char data)=0; virtual ~Stream(){} }; //主体类 class FileStream: public Stream{ public: virtual char Read(int number){ //读文件流 } virtual void Seek(int position){ //定位文件流 } virtual void Write(char data){ //写文件流 } }; class NetworkStream :public Stream{ public: virtual char Read(int number){ //读网络流 } virtual void Seek(int position){ //定位网络流 } virtual void Write(char data){ //写网络流 } }; class MemoryStream :public Stream{ public: virtual char Read(int number){ //读内存流 } virtual void Seek(int position){ //定位内存流 } virtual void Write(char data){ //写内存流 } }; //扩展操作 class CryptoStream: public Stream { Stream* stream;//... public: CryptoStream(Stream* stm):stream(stm){ } virtual char Read(int number){ //额外的加密操作... stream->Read(number);//读文件流 } virtual void Seek(int position){ //额外的加密操作... stream::Seek(position);//定位文件流 //额外的加密操作... } virtual void Write(byte data){ //额外的加密操作... stream::Write(data);//写文件流 //额外的加密操作... } }; class BufferedStream : public Stream{ Stream* stream;//... public: BufferedStream(Stream* stm):stream(stm){ } //... }; void Process(){ //运行时装配 FileStream* s1=new FileStream(); CryptoStream* s2=new CryptoStream(s1); BufferedStream* s3=new BufferedStream(s1); BufferedStream* s4=new BufferedStream(s2); } decorator3.cpp //业务操作 class Stream{ public： virtual char Read(int number)=0; virtual void Seek(int position)=0; virtual void Write(char data)=0; virtual ~Stream(){} }; //主体类 class FileStream: public Stream{ public: virtual char Read(int number){ //读文件流 } virtual void Seek(int position){ //定位文件流 } virtual void Write(char data){ //写文件流 } }; class NetworkStream :public Stream{ public: virtual char Read(int number){ //读网络流 } virtual void Seek(int position){ //定位网络流 } virtual void Write(char data){ //写网络流 } }; class MemoryStream :public Stream{ public: virtual char Read(int number){ //读内存流 } virtual void Seek(int position){ //定位内存流 } virtual void Write(char data){ //写内存流 } }; //扩展操作 DecoratorStream: public Stream{ protected: Stream* stream;//... DecoratorStream(Stream * stm):stream(stm){ } }; class CryptoStream: public DecoratorStream { public: CryptoStream(Stream* stm):DecoratorStream(stm){ } virtual char Read(int number){ //额外的加密操作... stream->Read(number);//读文件流 } virtual void Seek(int position){ //额外的加密操作... stream::Seek(position);//定位文件流 //额外的加密操作... } virtual void Write(byte data){ //额外的加密操作... stream::Write(data);//写文件流 //额外的加密操作... } }; class BufferedStream : public DecoratorStream{ Stream* stream;//... public: BufferedStream(Stream* stm):DecoratorStream(stm){ } //... }; void Process(){ //运行时装配 FileStream* s1=new FileStream(); CryptoStream* s2=new CryptoStream(s1); BufferedStream* s3=new BufferedStream(s1); BufferedStream* s4=new BufferedStream(s2); }

  改进之后的代码框架可表示为：

模式定义

  动态（组合）地给一个对象增加一些额外的职责。就增加功能而言，Decorator模式比生成子类（继承）更为灵活（消除重复代码 & 减少子类个数）。

要点总结

  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。避免了使用继承带来的“灵活性差”和“多子类衍生问题”。

  Decorator类在接口上表现为is-a Component的继承关系，即Decorator类继承了Component类所具有的接口。但在实现上又表现为has-a Component的组合关系，即Decorator类又使用了另外一个Component类。

  Decorator模式的目的并非解决“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。