设计模式09： Decorator 装饰模式（结构型模式）

Decorator 装饰模式（结构型模式）

子类复子类，子类何其多
加入我们需要为游戏中开发一种坦克，除了不同型号的坦克外，我们还希望在不同场合中为其增加以下一种多种功能：比如红外线夜视功能，比如水路两栖功能，比如卫星定位功能等等。

问题代码：

    /// <summary>
    /// 抽象坦克
    /// </summary>
    public abstract class Tank
    {
        public abstract void Shot();
        public abstract void Run();
    }

    //各种型号
    public class T50 : Tank
    {
        public override void Shot()
        {
            //...
        }

        public override void Run()
        {
            //...
        }
    }

    public class T75 : Tank
    {
        public override void Shot()
        {
            //...
        }

        public override void Run()
        {
            //...
        }
    }

    /// <summary>
    /// 红外线夜视
    /// </summary>
    public interface IA
    {
        //...
    }
    /// <summary>
    /// 水陆两栖
    /// </summary>
    public interface IB
    {
        //...
    }

    //各种不同功能组合
    public class T50A : T50, IA
    {
        //...
    }

    public class T50B : T50, IB
    {
        //...
    }

    public class T50AB : T50,IA,IB
    {
        //...
    }

动机（Motivation）
上述描述的问题根源在于我们“过度的使用继承来扩展对象的功能”，由于继承为类引入的静态特质，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），各种子类组合（扩展功能的组合）会导致更多子类的膨胀（多继承）。

如何使“对象功能的扩展”能够根据需求来动态地（运行时）实现？同时避免“扩展功能增多”带来的子类膨胀问题？从而使得任何“功能扩展变化”所导致的影响降为最低？

意图（Intent）

动态地给一个对象增加一些额外的职责。就增加功能而言，Decorator模式比生成子类更为灵活。——《实际模式》GoF

实例代码：

    /// <summary>
    /// 抽象坦克
    /// </summary>
    public abstract class Tank
    {
        public abstract void Shot();
        public abstract void Run();
    }

   //各种型号
    public class T50 : Tank
    {
        public override void Shot()
        {
            //...
        }

        public override void Run()
        {
            //...
        }
    }

    public class T75 : Tank
    {
        public override void Shot()
        {
            //...
        }

        public override void Run()
        {
            //...
        }
    }

    public abstract class Decorator : Tank//接口继承，抽象类可以看做接口
    {
        private Tank tank;//Has-A对象组合

        public Decorator(Tank tank)
        {
            this.tank = tank;
        }

        public override void Shot()
        {
            tank.Shot();
        }

        public override void Run()
        {
            tank.Run();
        }
    }

    /// <summary>
    /// 红外功能扩展
    /// </summary>
    public class DecoratorA : Decorator
    {
        public DecoratorA(Tank tank):base(tank)
        {
        }
        public override void Shot()
        {
            //红外功能扩展
            //do shot...
            base.Shot();
        }

        public override void Run()
        {
            //红外功能扩展
            //do run...
            base.Run();
        }
    }

    /// <summary>
    /// 水陆两栖功能扩展
    /// </summary>
    public class DecoratorB : Decorator
    {
        public DecoratorB(Tank tank):base(tank)
        {
        }
        public override void Shot()
        {
            //水陆两栖功能扩展
            //do shot...
            base.Shot();
        }

        public override void Run()
        {
            //水陆两栖功能扩展
            //do run...
            base.Run();
        }
    }

    class App
    {
        public static void Main()
        {
            Tank tank=new T50();
            DecoratorA da = new DecoratorA(tank);//红外功能扩展
            DecoratorB db = new DecoratorB(da);//红外、水陆两栖功能扩展
        }
    }

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”。
• Tank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Tank类应该是透明——换言之Tank类无需知道Decorator，Decorator类是从外部来扩展Tank类的功能。
• Decorator类在接口上表现为is-a Tank类的继承关系，即Decorator继承了Tank类所具有的接口。在实现上又表现为has-a Tank的组合关系，即Decorator类又使用了另一个Tank类。我们可以使用一个或者多个Decorator对象来“装饰”一个Tank对象，而且装饰后的对象仍然是Tank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。