装饰模式(Decorator Pattern)
一句话
继承一个抽象类,加上自己的特点,然后再使自己也变成抽象类,然后让子类继承的模式,叫装饰模式。
意图
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。
结构图
生活中的例子
我们还是拿咖啡来举例子,现在有需要泡一杯咖啡出来。泡咖啡的几个步骤:
1. 磨咖啡豆
2. 煮。
先定义一个接口
public interface MakeCoffee
{
public void milling();//磨
public void cook();//煮
}
//来一杯蓝山咖啡
public class Blue_Mountain_Coffee : MakeCoffee
{
public void milling()
{
//代码略
}
public void cook()
{
//代码略
}
}
现在要来杯卡布奇诺Cappuccino,那么需要加入“做泡泡”的行为。
如果是按一般的方法,在接口内加入“做泡泡(Bubbles)”的行为。但是这样的话,做其他咖啡的时候都必须去实现Bubbles的行为,这样代码就很罗嗦。
所以,我们引入一个简单的处理,装饰模式(Decorator Pattern)
public abstract class Decorator : MakeCoffee
{
public void milling();
public void cook();
public void Bubbles();
}
所有要做泡泡的咖啡都来继承这个类。
//来一杯卡布奇诺咖啡
public class Cappuccino : MakeCoffee
{
public void milling()
{
//代码略
}
public void cook()
{
//代码略
}
public void Bubbles()
{
//代码略
}
public void MakeCoffee()
{
milling();//磨咖啡豆
cook();//煮
Bubbles();//做泡泡
}
}
好了,打完收工。
装饰模式解说
我们分析一下这样会带来什么好处?首先对于扩展功能已经实现了真正的动态增加,只在需要某种功能的时候才进行包装;其次,如果再出现一种新的扩展功能,只需要增加一个对应的包装子类(注意:这一点任何时候都是避免不了的),而无需再进行很多子类的继承,不会出现子类的膨胀,同时Decorator模式也很好的符合了面向对象设计原则中的“优先使用对象组合而非继承”和“开放-封闭”原则。
.NET中的装饰模式
1..NET中Decorator模式一个典型的运用就是关于Stream,它存在着如下的类结构:
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:
class Program
{
public static void Main(string[] args)
{
MemoryStream ms =
new MemoryStream(new byte[] { 100,456,864,222,567});
//扩展了缓冲的功能
BufferedStream buff = new BufferedStream(ms);
//扩展了缓冲,加密的功能
CryptoStream crypto = new CryptoStream(buff);
}
}
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:
public sealed class BufferedStream : Stream
{
// Methods
private BufferedStream();
public BufferedStream(Stream stream);
public BufferedStream(Stream stream, int bufferSize);
// Fields
private int _bufferSize;
private Stream _s;
}
2.在Enterprise Library中的DAAB中有一个DbCommandWrapper的包装类,它实现了对IDbCommand类的包装并提供了参数处理的功能。结构图如下:
示意性代码如下:
public abstract class DBCommandWrapper : MarshalByRefObject, IDisposable
{
}
public class SqlCommandWrapper : DBCommandWrapper
{
}
public class OracleCommandWrapper : DBCommandWrapper
{
}
效果及实现要点
1.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。
2.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。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。
3.Decortor模式并非解决“多子类衍生的多继承”问题,Decorator模式的应用要点在于解决“主体类在多个方向上的扩展功能”——是为“装饰”的含义。
4.对于Decorator模式在实际中的运用可以很灵活。如果只有一个ConcreteComponent类而没有抽象的Component类,那么Decorator类可以是ConcreteComponent的一个子类。
如果只有一个ConcreteDecorator类,那么就没有必要建立一个单独的Decorator类,而可以把Decorator和ConcreteDecorator的责任合并成一个类。
5.Decorator模式的优点是提供了比继承更加灵活的扩展,通过使用不同的具体装饰类以及这些装饰类的排列组合,可以创造出很多不同行为的组合。
6.由于使用装饰模式,可以比使用继承关系需要较少数目的类。使用较少的类,当然使设计比较易于进行。但是,在另一方面,使用装饰模式会产生比使用继承关系更多的对象。更多的对象会使得查错变得困难,特别是这些对象看上去都很相像。
适用性
在以下情况下应当使用装饰模式:
1.需要扩展一个类的功能,或给一个类增加附加责任。
2.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。
3.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。
总结
Decorator模式采用对象组合而非继承的手法,实现了在运行时动态的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”。同时它很好地符合面向对象设计原则中“优先使用对象组合而非继承”和“开放-封闭”原则。