Decorator 装饰者模式简介与 C# 示例【结构型4】【设计模式来了_9】

〇、简介

1、什么是装饰者模式

一句话解释：

  通过继承统一的抽象类来新增操作，再在使用时通过链式添加到对象中，达到与原有设定无关联可灵活附加。

装饰者模式是一种行为设计模式，它允许向一个现有的对象添加新的行为，同时又不改变其结构。

装饰者模式的基本概念是，将一个对象包装在一个含有对对象进行增强功能的对象中，从而达到对对象扩展功能的目的。

官方意图描述：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。别名：包装器（wrapper）。

一个比喻：（班级内部毕业晚会，提供各种零食）

   毕业晚会开始了，有很多种零食，陆续由供应商送来，送来一种相当于实现了一次装饰者抽象类，对于使用者每位同学，可以按照自己的需求选择是否装进自己的肚子。

2、优缺点和适用场景

优点：

• 动态添加功能：装饰者模式允许在运行时为对象添加新的功能，而不需要修改其代码。这使得代码更加灵活和可维护。
• 代码复用：装饰者模式可以避免代码重复，因为可以在一个对象上添加多个装饰器，而不需要为每个对象都编写新的代码。
• 易于扩展：装饰者模式可以很容易地添加新的装饰器，而不需要修改现有的代码。
• 提高代码可读性：装饰者模式可以使代码更加模块化，使得代码更易于理解和维护。

缺点：

• 过度使用可能导致代码难以理解和维护：装饰者模式可以使代码变得更加灵活，但如果过度使用，可能会导致代码难以理解和维护。
• 依赖关系增加：装饰者模式会增加对象之间的依赖关系，这可能会导致系统的复杂性增加。
• 无法改变对象的类：装饰者模式无法改变对象的类，只能在现有类的基础上添加新的功能。这可能会限制了装饰者模式的使用。
• 性能问题：如果过度使用装饰者模式，可能会导致系统的性能下降。因为在运行时需要动态创建和销毁对象，这可能会消耗大量的系统资源。

适用场景：

• 在游戏开发中，装饰者模式可以用于为角色添加新的能力和技能，而不影响原先已有的设定。
• 在UI设计中，装饰者模式可以用于为界面元素添加新的样式和效果，如边框、背景、阴影、动画等。
• 在图像处理中，装饰者模式可以用于为图像添加新的滤镜和效果，如锐化、模糊、旋转、裁剪等。
• 在文本处理中，装饰者模式可以用于为文本添加新的格式和效果，如加粗、斜体、下划线、高亮等。
• 在购物车应用中，装饰者模式可以用于为商品添加新的属性和功能，如价格、库存、优惠券等。

一、通过示例代码简单实现

下面是一段示例代码，假设需要画一个圆，需要设置宽度和颜色：

// 测试代码
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        IShape circle = new Circle(); // 准备画个圆
        IShape borderCircle = new BorderDecorator(circle, 2); // 边框宽度设置为 2
        IShape fillCircle = new FillDecorator(borderCircle, "blue"); // 颜色设置为 blue
        fillCircle.Draw(); // 最后开始画
    }
}
// 定义一个抽象装饰者接口
public interface IShape
{
    void Draw();
}
// 定义一个抽象装饰者类
public abstract class ShapeDecorator : IShape
{
    protected IShape Shape { get; set; }
    public ShapeDecorator(IShape shape)
    {
        Shape = shape;
    }
    public abstract void Draw();
}
// 定义一个具体装饰者类
public class BorderDecorator : ShapeDecorator
{
    private readonly int _borderWidth;
    public BorderDecorator(IShape shape, int borderWidth)
    : base(shape)
    {
        _borderWidth = borderWidth;
    }
    public override void Draw()
    {
        Console.WriteLine($"Drawing a {Shape.GetType().Name} with border width {_borderWidth}");
        Shape.Draw();
    }
}
// 定义另一个具体装饰者类
public class FillDecorator : ShapeDecorator
{
    private readonly string _fillColor;
    public FillDecorator(IShape shape, string fillColor)
    : base(shape)
    {
        _fillColor = fillColor;
    }
    public override void Draw()
    {
        Console.WriteLine($"Drawing a {Shape.GetType().Name} with fill color {_fillColor}");
        Shape.Draw();
    }
}
// 定义一个原始形状类
public class Circle : IShape
{
    public void Draw()
    {
        Console.WriteLine("Drawing a circle");
    }
}

下面如果需要增加一个画法该怎么扩展呢？如下代码，增加一个画法的扩展：

// 再定义另一个具体装饰者类，定义画法
public class MethodDecorator : ShapeDecorator
{
    private readonly string _fillColor;
    public MethodDecorator(IShape shape, string fillColor)
        : base(shape)
    {
        _fillColor = fillColor;
    }
    public override void Draw()
    {
        Console.WriteLine($"Drawing a {Shape.GetType().Name} with method {_fillColor}");
        Shape.Draw();
    }
}
// 测试代码
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        IShape circle = new Circle(); // 准备画个圆
        IShape borderCircle = new BorderDecorator(circle, 2); // 边框宽度设置为 2
        IShape fillCircle = new FillDecorator(borderCircle, "blue"); // 颜色设置为 blue
        IShape methodCircle = new MethodDecorator(fillCircle, "clockwise"); // 设计画法顺时针 clockwise
        methodCircle.Draw(); // 最后开始画
    }
}

这就是装饰者模式的基本思想：通过将一个对象包装在一个含有对对象进行增强功能的对象中，从而达到对对象扩展功能的目的。

二、装饰者模式的结构

根据上一章节的示例代码，可得如下结构图：

IShape：定义一个对象接口，可以给这些对象动态地添加职责。

Cricle：定义一个对象，可以给这个对象添加一些职责。

ShapeDecorator：维持一个指向 IShape 对象的指针，并定义一个与 IShape 接口一致的抽象类。

BorderDecorator、FillDecorator：向  Cricle 对象添加职责。

三、相关模式

关于适配器模式 Adapter：Decorator 模式不同于 Adapter 模式，因为装饰仅改变对象的职责而不改变它的接口；而适配器将给对象一个全新的接口。

关于组合模式 Composite：可以将装饰视为一个退化的、仅有一个组件的组合。然而，装饰仅给对象添加一些额外的职责————它的目的不在于对象聚集。

关于策略模式 Strategy：装饰者模式改变的是对象的外表；而 Strategy 模式使得你可以改变对象的内核。这是改变对象的两种途径。