[原译]理解并实现装饰器模式

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背景
本文讨论装饰器模式,这个模式是因为很多情况下需要动态的给对象添加功能.比如我们创建了一个Stream类.后来需要对这个数据流类动态的添加一个加密功能.有人可能说把加密方法写到流类里面啊.然后使用一个bool变量来控制开关就行了.但是这样.这个加密方法只能写一种..如果用派生类来实现.那么..对于不同的加密方法.,都要创建一个子类,举个例子.比如有时候是一些函数的组合.我们最终的派生类的数目基本上就和排列组合的数目一样了.

我们使用装饰器模式来解决这个问题.GoF描述为
"Attach additional responsibilities to an object dynamically. Decorators provide a flexible alternative to subclassing for extending functionality."

首先看一下图.理解一下这个模式中每一个类的作用

• Component:定义了可以动态添加功能的具体类ConcreteComponents的接口.
• ConcreteComponent: 可以动态添加功能的具体类
• Decorator: 定义了动态添加到ConcreteComponent类中的功能的接口
• ConcreteDecorator: 可以添加到 ConcreteComponent.中的具体功能类.

使用代码

我们开一个面包店的例子.面包店卖蛋糕和甜点.客户可以买蛋糕和甜点,同时添加一些额外的东西.额外的东西包括奶油(Cream),樱桃(Cherry),香料(Scent)和会员(Name Card)

如果我们用派生类来实现..那么我们会有如下的类
• CakeOnly
• CakeWithCreamAndCherry
• CakeWithCreamAndCherryAndScent
• CakeWithCreamAndCherryAndScentAndNameCard
• CakeWithCherryOnly
• PastryOnly
• PastryWithCreamAndCherry
• PastryWithCreamAndCherryAndScent
• PastryWithCreamAndCherryAndScentAndNameCard
• PastryWithCherryOnly
• 等等等等

这简直就是噩梦..我们用装饰器模式来实现把.
首先定义Component 接口

public abstract class BakeryComponent
{
    public abstract string GetName();
    public abstract double GetPrice();
}

 

前面说过了.这个类定义了能够动态添加功能的具体类(ConcreteComponents)的接口,好吧.然后来创建具体类ConcreteComponents

class CakeBase : BakeryComponent
{
    // 真实世界里,这个值应该来自数据库等
    private string m_Name = "Cake Base";
    private double m_Price = 200.0;

    public override string GetName()
    {
        return m_Name;
    }

    public override double GetPrice()
    {
        return m_Price;
    }
}

class PastryBase : BakeryComponent
{
    //真实世界里,这个值应该来自数据库等
    private string m_Name = "Pastry Base";
    private double m_Price = 20.0;

    public override string GetName()
    {
        return m_Name;
    }

    public override double GetPrice()
    {
        return m_Price;
    }
}

 

现在基对象准备好了.看看那些可以被动态添加的功能.我们看看Decorator 类

public abstract class Decorator : BakeryComponent
{
    BakeryComponent m_BaseComponent = null;
    
    protected string m_Name = "Undefined Decorator";
    protected double m_Price = 0.0;

    protected Decorator(BakeryComponent baseComponent)
    {
        m_BaseComponent = baseComponent;
    }

    #region BakeryComponent Members

    string BakeryComponent.GetName()
    {
        return string.Format("{0}, {1}", m_BaseComponent.GetName(), m_Name);
    }

    double BakeryComponent.GetPrice()
    {
        return m_Price + m_BaseComponent.GetPrice();
    }
    #endregion
}

 

注意两个地方.第一个就是类实现BakeryComponent 接口,原因是装饰后的蛋糕还是蛋糕,另一个是该类也持有一个BakeryComponent 对象,原因是,我们需要Cake和装饰的项目是is-a关系,但是事实上不是.通过加一个对象就可以模拟is-a关系.

一句话.我们使用继承实现了静态的is-a关系,而是用构成则是一个动态的is-a关系.

然后看看ConcreteDecorators 如何实现

class ArtificialScentDecorator : Decorator
{
    public ArtificialScentDecorator(BakeryComponent baseComponent)
        : base(baseComponent)
    {
        this.m_Name = "Artificial Scent";
        this.m_Price = 3.0;
    }
}

class CherryDecorator : Decorator
{
    public CherryDecorator(BakeryComponent baseComponent)
        : base(baseComponent)
    {
        this.m_Name = "Cherry";
        this.m_Price = 2.0;
    }
}

class CreamDecorator : Decorator
{
    public CreamDecorator(BakeryComponent baseComponent)
        : base(baseComponent)
    {
        this.m_Name = "Cream";
        this.m_Price = 1.0;
    }
}

 

然后看一下如何给一个会员卡添加一个打折的信息.

class NameCardDecorator : Decorator
{
    private int m_DiscountRate = 5;

    public NameCardDecorator(BakeryComponent baseComponent)
        : base(baseComponent)
    {
        this.m_Name = "Name Card";
        this.m_Price = 4.0;
    }

    public override string GetName()
    {
        return base.GetName() + 
            string.Format("\n(Please Collect your discount card for {0}%)", 
            m_DiscountRate);
    }        
}

 

现在我们的客户端可使用Decorator 来装饰ConcreteComponents 生成不同的组合.看看例子

static void Main(string[] args)
{
    // 创建一个基本的蛋糕
    CakeBase cBase = new CakeBase();
    PrintProductDetails(cBase);

    // 添加奶油
    CreamDecorator creamCake = new CreamDecorator(cBase);
    PrintProductDetails(creamCake);
    
    // 添加樱桃
    CherryDecorator cherryCake = new CherryDecorator(creamCake);
    PrintProductDetails(cherryCake);

    // 添加香料
    ArtificialScentDecorator scentedCake = new ArtificialScentDecorator(cherryCake);
    PrintProductDetails(scentedCake);

    // 添加一张会员卡
    NameCardDecorator nameCardOnCake = new NameCardDecorator(scentedCake);
    PrintProductDetails(nameCardOnCake);
    
    // 添加一个甜点
    PastryBase pastry = new PastryBase();
    PrintProductDetails(pastry);

    // 添加 奶油和樱桃
    CreamDecorator creamPastry = new CreamDecorator(pastry);
    CherryDecorator cherryPastry = new CherryDecorator(creamPastry);
    PrintProductDetails(cherryPastry);
}

 

运行效果

看看我们的装饰器模式例子的类图结构

亮点在那里
装饰器模式是很典型的开放-封闭原则的例子.我们的类对扩展开放,而对修改封闭.
Demo下载
DecoratorSampleApp.zip

原文地址：UnderstandingplusandplusImplementingplusDecoratorp
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