C++設計模式 - 裝飾器（Decorator）

阿新 • • 發佈：2022-03-19

單一職責模式:

在軟體元件的設計中，如果責任劃分的不清晰，使用繼承得到的結果往往是隨著需求的變化，子類急劇膨脹，同時充斥著重複程式碼，這時候的關鍵是劃清責任。

典型模式

Decorator
Bridge

Decorator

動機（Motivation）

在某些情況下我們可能會“過度地使用繼承來擴充套件物件的功能”，由於繼承為型別引入的靜態特質，使得這種擴充套件方式缺乏靈活性；並且隨著子類的增多（擴充套件功能的增多），各種子類的組合（擴充套件功能的組合）會導致更多子類的膨脹。
如何使“物件功能的擴充套件”能夠根據需要來動態地實現？同時避免“擴充套件功能的增多”帶來的子類膨脹問題？從而使得任何“功能擴充套件變化”所導致的影響將為最低？

模式定義

動態（組合）地給一個物件增加一些額外的職責。就增加功能而言，Decorator模式比生成子類（繼承）更為靈活（消除重複程式碼 & 減少子類個數）。

結構

要點總結

通過採用組合而非繼承的手法， Decorator模式實現了在執行時動態擴充套件物件功能的能力，而且可以根據需要擴充套件多個功能。避免了使用繼承帶來的“靈活性差”和“多子類衍生問題”。
Decorator類在介面上表現為is-a Component的繼承關係，即 Decorator類繼承了Component類所具有的介面。但在實現上又表現為has-a Component的組合關係，即Decorator類又使用了另外一個Component類。

Decorator模式的目的並非解決“多子類衍生的多繼承”問題， Decorator模式應用的要點在於解決“主體類在多個方向上的擴充套件功能”——是為“裝飾”的含義。

cpp

類的規模：1+n+n*m!/2，原因是對類的繼承不良使用

//業務操作
class Stream {
public:
    virtual char Read(int number) = 0;
    virtual void Seek(int position) = 0;
    virtual void Write(char data) = 0;

    virtual ~Stream() {}
};

//主體類
class FileStream : public Stream {
public:
    virtual char Read(int number) {
        //讀檔案流
    }
    virtual void Seek(int position) {
        //定位檔案流
    }
    virtual void Write(char data) {
        //寫檔案流
    }

};

class NetworkStream :public Stream {
public:
    virtual char Read(int number) {
        //讀網路流
    }
    virtual void Seek(int position) {
        //定位網路流
    }
    virtual void Write(char data) {
        //寫網路流
    }

};

class MemoryStream :public Stream {
public:
    virtual char Read(int number) {
        //讀記憶體流
    }
    virtual void Seek(int position) {
        //定位記憶體流
    }
    virtual void Write(char data) {
        //寫記憶體流
    }

};

//擴充套件操作
class CryptoFileStream :public FileStream {
public:
    virtual char Read(int number) {

        //額外的加密操作...
        FileStream::Read(number);//讀檔案流

    }
    virtual void Seek(int position) {
        //額外的加密操作...
        FileStream::Seek(position);//定位檔案流
        //額外的加密操作...
    }
    virtual void Write(byte data) {
        //額外的加密操作...
        FileStream::Write(data);//寫檔案流
        //額外的加密操作...
    }
};

class CryptoNetworkStream :  public NetworkStream{
public:
    virtual char Read(int number) {

        //額外的加密操作...
        NetworkStream::Read(number);//讀網路流
    }
    virtual void Seek(int position) {
        //額外的加密操作...
        NetworkStream::Seek(position);//定位網路流
        //額外的加密操作...
    }
    virtual void Write(byte data) {
        //額外的加密操作...
        NetworkStream::Write(data);//寫網路流
        //額外的加密操作...
    }
};

class CryptoMemoryStream : public MemoryStream {
public:
    virtual char Read(int number) {

        //額外的加密操作...
        MemoryStream::Read(number);//讀記憶體流
    }
    virtual void Seek(int position) {
        //額外的加密操作...
        MemoryStream::Seek(position);//定位記憶體流
        //額外的加密操作...
    }
    virtual void Write(byte data) {
        //額外的加密操作...
        MemoryStream::Write(data);//寫記憶體流
        //額外的加密操作...
    }
};

class BufferedFileStream : public FileStream {
    //...
};

class BufferedNetworkStream : public NetworkStream {
    //...
};

class BufferedMemoryStream : public MemoryStream {
    //...
};



class CryptoBufferedFileStream :public FileStream {
public:
    virtual char Read(int number) {

        //額外的加密操作...
        //額外的緩衝操作...
        FileStream::Read(number);//讀檔案流
    }
    virtual void Seek(int position) {
        //額外的加密操作...
        //額外的緩衝操作...
        FileStream::Seek(position);//定位檔案流
        //額外的加密操作...
        //額外的緩衝操作...
    }
    virtual void Write(byte data) {
        //額外的加密操作...
        //額外的緩衝操作...
        FileStream::Write(data);//寫檔案流
        //額外的加密操作...
        //額外的緩衝操作...
    }
};

void Process() {

    //編譯時裝配
    CryptoFileStream* fs1 = new CryptoFileStream();

    BufferedFileStream* fs2 = new BufferedFileStream();

    CryptoBufferedFileStream* fs3 = new CryptoBufferedFileStream();
}

類的規模：1+n+1+m

//業務操作
class Stream {
public:
    virtual char Read(int number) = 0;
    virtual void Seek(int position) = 0;
    virtual void Write(char data) = 0;
    virtual ~Stream() {}
};
//主體類
class FileStream : public Stream {
public:
    virtual char Read(int number) {
        //讀檔案流
    }
    virtual void Seek(int position) {
        //定位檔案流
    }
    virtual void Write(char data) {
        //寫檔案流
    }

};

class NetworkStream :public Stream {
public:
    virtual char Read(int number) {
        //讀網路流
    }
    virtual void Seek(int position) {
        //定位網路流
    }
    virtual void Write(char data) {
        //寫網路流
    }

};

class MemoryStream :public Stream {
public:
    virtual char Read(int number) {
        //讀記憶體流
    }
    virtual void Seek(int position) {
        //定位記憶體流
    }
    virtual void Write(char data) {
        //寫記憶體流
    }

};
//擴充套件操作
//中間裝飾類
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) {

        //額外的加密操作...
        stream->Read(number);//讀檔案流
    }
    virtual void Seek(int position) {
        //額外的加密操作...
        Stream::Seek(position);//定位檔案流
        //額外的加密操作...
    }
    virtual void Write(byte data) {
        //額外的加密操作...
        Stream::Write(data);//寫檔案流
        //額外的加密操作...
    }
};

class BufferedStream : public DecoratorStream {

    Stream* stream;//...

public:
    BufferedStream(Stream* stm) :DecoratorStream(stm) {

    }
    //...
};

void Process() {

    //執行時裝配
    FileStream* s1 = new FileStream();

    CryptoStream* s2 = new CryptoStream(s1);

    BufferedStream* s3 = new BufferedStream(s1);

    BufferedStream* s4 = new BufferedStream(s2);
}