C++设计模式 - 装饰器（Decorator）

单一职责模式:

• 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。

典型模式

• Decorator
• Bridge

Decorator

动机（Motivation）

• 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。
• 如何使“对象功能的扩展”能够根据需要来动态地实现？同时避免“扩展功能的增多”带来的子类膨胀问题？从而使得任何“功能扩展变化”所导致的影响将为最低？

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）。

结构

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。

cpp

类的规模：1+n+n*m!/2，原因是对类的继承不良使用

//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();
}

类的规模：1+n+1+m

//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
//中间装饰类
class 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);
}