8.装饰模式（Decorator Pattern）

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 Tangk
    {
        public abstract void Shot();

        public abstract void Run();
    }

各种型号：

 

    /// <summary>
    /// T50型号
    /// </summary>
    public class T50 : Tangk
    {
        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");
        }
    }

    /// <summary>
    /// T75型号
    /// </summary>
    public class T75 : Tangk
    {
        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");
        }
    }

    /// <summary>
    /// T90型号
    /// </summary>
    public class T90
    {
        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。

    /// <summary>
    /// IA具有红外功能接口
    /// </summary>
    interface IA
    {
        void Shot_红外线();
    }

    /// <summary>
    /// IB具有水陆两栖功能接口
    /// </summary>
    interface IB
    {
        void Shot_水陆两栖();
    }

    /// <summary>
    /// IC具有卫星定位功能接口
    /// </summary>
    interface IC
    {
        void Show_卫星定位();
    }

//T50坦克各种功能的组合

    public class T50A : T50, IA{    // T50坦克功能的组合 具有红外功能    }
    public class T50B : T50, IB{    // T50坦克功能的组合 具有水陆两栖功能  }
    public class T50C : T50, IC{    // T50坦克功能的组合 具有卫星定位功能接口    }
    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{    // T75坦克功能的组合 具有红外功能    }
    public class T75B : T75, IB{    // T75坦克功能的组合 具有水陆两栖功能  }
    public class T75C : T75, IC{    // T75坦克功能的组合 具有卫星定位功能接口    }
    public class T75AB : T75, IA, IB    {     }
    public class T75AC : T75, IA, IC    {    }
    public class T75BC : T75, IB, IC    {    }
    public class T75ABC : T75, IA, IB, IC {    }

//T90各种不同型号坦克各种功能的组合

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

由此可见，如果用类继承实现，子类会爆炸式地增长。
动机(Motivate)：
    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）。
   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？
意图(Intent):
    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。 
                                                              ------《设计模式》GOF
结构图(Struct):
                 

生活中的例子：
                           

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();
    }

    /// <summary>
    /// T50型号
    /// </summary>
    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");
        }
    }

    /// <summary>
    /// T75型号
    /// </summary>
    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");
        }
    }

    /// <summary>
    /// T90型号
    /// </summary>
    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
    {
        private Tank tank;

        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();
        }
    }

    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();
        }
    }

    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。

Decorator在.NET(Stream)中的应用：
     

可以看到， BufferedStream和CryptoStream其实就是两个包装类，这里的Decorator模式省略了抽象装饰角色（Decorator），示例代码如下：

 1 class Program
 2 
 3 {
 4 
 5     public static void Main(string[] args)
 6 
 7     {
 8 
 9         MemoryStream ms =
10 
11             new MemoryStream(new byte[] { 100,456,864,222,567});
12 
13  
14 
15         //扩展了缓冲的功能
16 
17         BufferedStream buff = new BufferedStream(ms);
18 
19  
20 
21         //扩展了缓冲，加密的功能
22 
23         CryptoStream crypto = new CryptoStream(buff);
24 
25     }
26 
27 }

通过反编译，可以看到BufferedStream类的代码（只列出部分），它是继承于Stream类：

 1 public sealed class BufferedStream : Stream
 2 
 3 {
 4 
 5     // Methods
 6 
 7     private BufferedStream();
 8 
 9     public BufferedStream(Stream stream);
10 
11     public BufferedStream(Stream stream, int bufferSize);
12 
13     // Fields
14 
15     private int _bufferSize;
16 
17     private Stream _s;
18 
19 }