基于东北F4的设计模式情景剧——第一幕 装饰模式(Decorator Pattern)

第一场 难题未解

布景：铁岭，晴天，午后，风。在一幢还算气派的写字楼的三层外墙上，挂着一条红色横幅，上面用歪歪扭扭的毛笔字写着“东北F4软件外包工作室”。大风中，那早已褪色的条幅剧烈地抖动着，发出阵阵嘶吼。房间内，东北F4正在为大鹏科技股份有限公司开发一款“大侠”游戏。

刘能（坐在椅子上，扭头冲众人）：好……好啦，搞……搞定！我创建了一个大侠虚基类，然后派生出了三峡和张凤霞两……两个实例，每个大侠有两个功能：攻击和隐……隐身。这是我画的那什么U……U什么图：

刘能：还有，这是我写的代……代码：

 1 class DaXia   //虚基类  
 2 {  
 3 public:  
 4     DaXia() {};  
 5     virtual ~DaXia() {};  
 6     virtual void GongJi() = 0;  
 7     virtual void YinShen() = 0;  
 8 };  
 9   
10 class SanXia :public DaXia   //三峡版本  
11 {  
12 public:  
13     SanXia() {};  
14     virtual ~SanXia() {};  
15     virtual void GongJi()  
16     {  
17         cout << "来自三峡的攻击！" << '\n';  
18     }  
19     virtual void YinShen()  
20     {  
21         cout << "三峡已隐身！" << '\n';  
22     }  
23 };  
24   
25 class ZhangFengXia :public DaXia   //张凤霞版本  
26 {  
27 public:  
28     ZhangFengXia() {};  
29     virtual ~ZhangFengXia() {};  
30     virtual void GongJi()  
31     {  
32         cout << "来自张凤霞的攻击！" << '\n';  
33     }  
34     virtual void YinShen()  
35     {  
36         cout << "张凤霞已隐身！" << '\n';  
37     }  
38 };

（众人围拢过来看）

宋小宝：那啥，刚才大鹏给我打电话了，说每个大侠除了攻击和隐身两个核心功能外，还可能会有一些小的辅助功能，比如在攻击之前先跳一下，或者在隐身之前先喊话。之所以说可能，是因为对特定的大侠而言，可能完全具备这些辅助功能，也可能只具备一部分，还可能一点都不具备。总之，就是不确定，你们看，这咋整？

赵四（一脸得意）：有什么不好整的，太简单了，让我来！

（两分钟后……）

赵四（愈发得意，将一张纸拍在众人面前）：看吧！简直完美！

赵四（摇头晃屁股）：我设计的新类聚合了DaXia类，每个新类实现自己的动作，而原有的动作复用所聚合的类的代码。由于聚合的是大侠类的基类DaXia，所以所有的具体大侠类都可以被新类聚合，即新类适用于每一个具体大侠类，这在一定程度上减少了新增类的数量。假设我们需要一个在攻击前跳跃的三峡，只要用TiaoDaXia类的实例聚合一个SanXia类的实例就可以了；再比如，假设我们需要一个在攻击前跳跃，在隐身前喊话的张凤霞，只要用一个TiaoShuoDaXia类的实例聚合一个ZhangFengXia类的实例就可以了。你们说，我的设计是不是很棒……

小沈阳（没等赵四说完，就一巴掌扇到他的左脸上）：棒你个脑袋！你设计的是啥玩意！你设计的新张凤霞类根本就不是大侠类的子类，这在逻辑上本身就不合理！更重要的，你看看我客户端的接口，是这样式儿的：

void DaXiaDongZuo(DaXia *daxia)  
{  
        daxia->GongJi();  
        daxia->YinShen()；  
}

看着没？你说你设计的破玩意，叫我怎么用？我得改代码，得改，知道不！要是明儿需求有了新的变化，照你那么设计，我还得改，还得改，知道不！（伸手指着赵四）你软件开发是体育老师教的啊！知道啥叫“开闭原则”不？面向扩展开放，面向修改关闭！

赵四（一手捂着脸，一手指着小沈阳，愤怒而胆怯）：你干嘛打我！不好就不好吧，你凭什么打我！（作发狠状）小样，这事没完，没完，知道不！今天这事必须有个了结！有种你给我等着，你给我十分钟，十分钟后，我保证——保证给你一个满意的方案！

（十分钟后）

赵四（战战兢兢走到小沈阳面前，颤抖着把一张纸拍在桌子上，马上又往后跳了一大截）：小样，看好了！这回你满意了吧！这回你服了吧！你说，服不服！

（众人谁都没有理会赵四，全凑过去看赵四的新方案）

赵四（神气活现地）：这回服了吧！我采用派生子类的方式，完美地解决了你刚才说的所有问题。怎么样，我是不是很机智……

刘能（还没等赵四说完，一巴掌扇在他的右脸上）：机智你个脑袋！他的问题解决了，我的呢？现在需要一个既跳又说的张凤霞，我就得新派生一个类，接下来，只跳不说的一个，只说不跳的一个，这就是三个；三峡下边，又是三个，这就六个了。如果明天还有新的需求出现，我还不得累吐血了啊！你来编码，你试试！这么多类，你叫我怎么维护？再说，你这是最简单，也是最笨、最愚蠢的做法！你发现了吗，对于跳这个功能，大家都是一样的，而你的设计，却不得不每个类都写一遍！一点复用都没有！

赵四（哭丧着脸走向宋小宝）：宝啊，他们都欺负我，你说，要扩展一个类的方法，不就是聚合和继承吗？可他们……呜……宝啊……（作拥抱状）

宋小宝（一把推开赵四，极其轻蔑地）瞧你那损色！净想些找抽的方法！该！

赵四（委屈地）：没想到连你也欺负我！（不服地）你还说我呢，有本事你想一个好办法！

宋小宝（心虚地）：我要是有……有办法，还轮得着你挨打吗？

小沈阳（不耐烦地）：行了行了，到下班时间了，今天先这样吧。大家各回各家，各找各妈。回去都想想，看这事咋整。

众人（无奈地）：好吧，也只有如此了。

（众人下，传来赵四的嘟囔声：你们都给我听好了，这事没完，我的打不会白挨，明儿，我一定叫你们服服帖帖的……）

第二场 赵四逆袭

布景：打了一夜麻将的宋小宝揉着惺忪的睡眼晃晃悠悠走进工作室，见其他三个人正围在一起说着什么……

宋小宝（疑惑地）：咋地啦，啥事呀？

赵四（神气活现、摇头晃脑，提着一张纸走到宋小宝面前）：宝啊，看着没？哥夜以继日、通宵达旦、彻夜未眠、左思右想、绞尽脑汁、搜肠刮肚，终于在黎明的曙光中想出了完美的解决方案！怎么样，服不服？

宋小宝（仰起头发出一阵魔性的笑声）：哈哈哈哈哈哈……这一大早上班，就听到这么好笑的笑话，（转向赵四，轻蔑地）瞧你那损色！你要是把这事摆平了，我就请大伙吃饭……

刘能、小沈阳（挥拳作胜利状）：耶！

宋小宝（瞬间蒙圈）：不是……咋……咋地？（疑惑地望着刘能和小沈阳，指着赵四）他真想出来了？

刘能、小沈阳（冲宋小宝肯定地点头）：这回是真的！
宋小宝（心虚而疑惑地）：等……等会儿，让我好好看看。

（众人的目光又聚集到赵四的设计上）

（好几分钟后）

宋小宝（疑惑地望着赵四）：你这设计的什么玩意啊，跟天书似得！

赵四（撇嘴）：瞧你那损色！这都看不懂！

宋小宝（厉声）：别抢我台词！有本事，你给解释一下。

（赵四用期待的目光望向刘能和小沈阳）

刘能（假装没看见，催促道）：行啦，赶紧说吧，宝儿都等不及了。

小沈阳：大家鼓掌！

（众人鼓掌）

赵四（故作姿态地清了清嗓子）：嗯嗯！我们看，在我们设计的游戏中，攻击和隐身是主要的、核心的功能，而攻击前跳跃、隐身前喊话是依托核心功能而存在的、是对核心功能的扩展和补充。可以说，跳跃和喊话是对核心功能的一种装饰。

众人（点头）：有道理！

赵四（大模大样地徘徊在众人中间）：所以，我从大侠类派生出一个装饰大侠(ZhuangShiDaXia)类,专门处理经过装饰后的大侠的动作。

刘能（举手打断）：等一下！这不是和昨天一样吗？还得写好多好多类。

赵四（伸出右手食指在众人面前摇晃，同时缓慢地摇头）：No、No、No，非也非也。大家仔细看，我把每种装饰都作为ZhuangShiDaXia类的子类。例如，在我们的问题中，有跳跃和喊话两种装饰，于是我从ZhuangShiDaXia类派生出跳大侠(TiaoDaXia)和说大侠(ShuoDaXia)两个子类，我们不妨称之为具体装饰类。每个具体装饰类都只实现自己的装饰功能，而其它功能则采用daxia指向的对象的版本。以TiaoDaXia为例，在它的GongJi功能中，先调用自己的Tiao功能，而具体的GongJi功能和该装饰无关的核心功能，如YinShen功能，则调用daxia指向的对象的版本。

刘能（不解地）：daxia又是个什么鬼？

赵四（神秘而庄重地）：然后就是重点了。不知大家是否注意到，ZhuangShiDaXia类除了派生自DaXia类，还聚合了DaXia类，即ZhuangShiDaXia类中有一个DaXia*类型的指针daxia。再回过头来看，由于ZhuangShiDaXia类派生自DaXia类，所以，daxia可以指向上图中的所有类，包括ZhuangShiDaXia类的子类。

小沈阳（一脸迷惑）：这很重要吗？

赵四（激动地）：太重要了！以ZhuangShiDaXia类的子类TiaoDaXia类为例，很显然，它继承了ZhuangShiDaXia类的daxia指针，而这个指针，还可以指向ZhuangShiDaXia类的子类，比如ShuoDaXia类，而ShuoDaXia类的daxia指针又可以指向其它DaXia类的子类……这样，就可以实现类的“层次嵌套”，也可以理解为一种递归，于是，就可以实现功能的自由组合和调用时的“委托”。换句话说，你想要什么样的大侠，就可以组合出什么样的大侠，简直是变化万千，无穷无尽！哎呀，不能再说了，再说下去，我都佩服死自己了，哈哈哈哈！

宋小宝（迷惑地）：好像明白了，又好像不明白，能举个例子吗？

赵四（胸有成竹地）：当然能啦，我已经写好了一个Demo，大家请上眼！

  1 #include
  2 
  3 using namespace std;
  4 
  5 class DaXia   //抽象基类
  6 {
  7 public:
  8     DaXia() {};
  9     virtual ~DaXia() 
 10     {};
 11     virtual void GongJi() = 0;
 12     virtual void YinShen() = 0;
 13 };
 14 
 15 class SanXia :public DaXia   //三峡类
 16 {
 17 public:
 18     SanXia() {};
 19     virtual ~SanXia() 
 20     {};
 21     virtual void GongJi()
 22     {
 23         cout << "来自三峡的攻击！" << '\n';
 24     }
 25     virtual void YinShen()
 26     {
 27         cout << "三峡已隐身！" << '\n';
 28     }
 29 };
 30 
 31 class ZhangFengXia :public DaXia   //张凤霞类
 32 {
 33 public:
 34     ZhangFengXia() {};
 35     virtual ~ZhangFengXia() 
 36     {};
 37     virtual void GongJi()
 38     {
 39         cout << "来自张凤霞的攻击！" << '\n';
 40     }
 41     virtual void YinShen()
 42     {
 43         cout << "张凤霞已隐身！" << '\n';
 44     }
 45 };
 46 
 47 class ZhuangShiDaXia :public DaXia   //装饰大侠类
 48 {
 49 protected:
 50     DaXia *daxia;   //聚合DaXia类的直接或间接子类
 51 public:
 52     ZhuangShiDaXia() {};
 53     ZhuangShiDaXia(DaXia *dx)
 54         :daxia(dx)
 55     {}
 56     virtual ~ZhuangShiDaXia()
 57     {
 58         delete daxia;
 59         daxia = NULL;
 60     }
 61     virtual void GongJi()   //由所聚合的类实现功能
 62     {
 63         daxia->GongJi();
 64     }
 65     virtual void YinShen()
 66     {
 67         daxia->YinShen();
 68     }
 69 };
 70 
 71 class TiaoDaXia :public ZhuangShiDaXia   //具有跳装饰的大侠类
 72 {
 73 protected:
 74     virtual void Tiao()   //实现跳装饰
 75     {
 76         cout << "跳一下" << '\n';
 77     }
 78 public:
 79     TiaoDaXia() {};
 80     TiaoDaXia(DaXia *dx)
 81         :ZhuangShiDaXia(dx)
 82     {}
 83     virtual ~TiaoDaXia()
 84     {}
 85     virtual void GongJi()
 86     {
 87         Tiao();
 88         daxia->GongJi();   //具体的攻击功能交由所聚合的类完成
 89     }
 90 
 91     //YinShen功能完全采用基类版本，即daxia->YinShen()，还是交由所聚合的类完成
 92 };
 93 
 94 class ShuoDaXia :public ZhuangShiDaXia   //具有说装饰的大侠
 95 {
 96 protected:
 97     virtual void Shuo()   //实现说装饰
 98     {
 99         cout << "你来找我呀？！" << '\n';
100     }
101 public:
102     ShuoDaXia() {};
103     ShuoDaXia(DaXia *dx)
104         :ZhuangShiDaXia(dx)
105     {}
106     virtual ~ShuoDaXia()
107     {}
108     virtual void YinShen()
109     {
110         Shuo();
111         daxia->YinShen();   //具体的隐身功能交由所聚合的类完成
112     }
113 
114     //GongJi功能完全采用基类版本，即daxia->GongJi()，还是交由所聚合的类完成
115 };
116 
117 int main()
118 {
119     ZhangFengXia *zfx = new ZhangFengXia();   //张凤霞
120     ShuoDaXia *sdx = new ShuoDaXia(zfx);   //将张凤霞“嵌入”到具有说装饰的大侠实例中，构造出具有说装饰的张凤霞
121     TiaoDaXia *tdx = new TiaoDaXia(sdx);//将具有说装饰的张凤霞“嵌入”到具有跳装饰的大侠实例中，使得最终的大侠具有跳装饰和说装饰
122     tdx->GongJi();//攻击
123     tdx->YinShen();//隐身
124     delete tdx;
125     tdx = NULL;
126     sdx = NULL;
127     zfx = NULL;
128 
129     return 0;
130 }

赵四（洋洋得意地）：来，走一波！（赵四运行了程序）

赵四（自豪地）：看到了吧，我们构造出的大侠具有了跳装饰和说装饰。

刘能（懵懂地）：还是不太懂……

赵四（故作不耐烦）：好吧，我就再启发你一下。（又拿出一张纸）

赵四：如上图所示，ZhangFengXia实例嵌入到ShuoDaXia实例中（即ShuoDaXia的daxia成员指向ZhuangFengXia实例），ShuoDaXia实例嵌入到TiaoDaXia实例中。当执行tdx->GongJi()时，执行代码

virtual void GongJi()  
{  
    Tiao();  
    daxia->GongJi();  //具体的攻击功能交由所聚合的类完成   
}

 即先调用Tiao()，输出“跳一下”,然后执行daxia指向的实例的GongJi()函数，而此时的daxia（即this->daxia）指向的是ShuoDaXia实例，而ShuoDaXia类中的GongJi()函数依然采用的是从它的基类ZhuangShiDaXia继承过来的GongJi()函数，即依然执行daxia->GongJi()，而此时的daxia指向ZhangFengXia实例，于是调用ZhangFengXia类的GongJi()函数，输出“来自张凤霞的攻击！”。

 tdx->YinShen()的执行类似。先执行TiaoDaXia类的YinShen()函数，而该函数完全继承自基类ZhuangShiDaXia，于是执行

virtual void YinShen()  
{  
    daxia->YinShen();  
}

而此时daxia指向ShuoDaXia实例，于是调用ShuoDaXia实例的YinShen()函数，即

virtual void YinShen()  
{  
    Shuo();  
    daxia->YinShen();   //具体的隐身功能交由所聚合的类完成  
}

于是先调用Shuo()，输出“你来找我呀？！”，然后再调用daxia指向的实例的YinShen()函数，而此时的daxia指向ZhangFengXia实例，于是调用ZhangFengXia类的YinShen()函数，输出“张凤霞已隐身！”。

众人（恍然大悟）：哦，明白了！
小沈阳（若有所思）：也就是说，具体装饰类只具体实现自己的装饰部分，而其它的，都交由它所聚合的类完成。例如，对TiaoDaXia而言，它只实现具体的跳功能，并将其封装进自己版本的GongJi()函数中，而具体的攻击行为和不由它装饰的隐身行为，则统统采用它所聚合的类的版本。
宋小宝（抢着道）：更为关键的是，如果被聚合者也同样含有daxia指针，即是ZhuangShiDaXia的子类的话，它还会聚合其它的类，直到被聚合者不含daxia指针，如SanXia类和ZhangFengXia类。对于赵四给出的Demo，可以抽象出这样的“类的嵌套模型”。（举起手中的一张纸）

刘能：没……没错！（指着赵四画的UML类图）通过继承和聚合，DaXia类和ZhuangShiDaXia类构成一个环，于是就可以实现类的“递归嵌套”了，而“递归出口”就是不含daxia指针的类。
小沈阳：而这种“递归嵌套”的过程，就是功能组合的过程。分析赵四给出的Demo，不难看出，从代码的层面来看，嵌套，或者说功能组合是由内而外的，而调用是由外而内的。如果调用到的方法是具体装饰类自己的版本，则先执行相关的装饰功能，然后将核心功能交给“下一层”，这样“层层委托”，直到未经装饰的类。

刘能（激动地）：我彻……彻底懂了，我还能举……举一反反……三呢，看，如果想要一个在攻击之前跳两次的大侠，这……这么写就可……可以了。（说着敲出如下代码）

ZhangFengXia *zfx = new ZhangFengXia();   //张凤霞  
TiaoDaXia *tdx1 = new TiaoDaXia(zfx);   //跳一下  
TiaoDaXia *tdx = new TiaoDaXia(tdx1);   //再跳一下  

赵四（摸着刘能的头）：孺子可教也！

刘能（扒拉开赵四的手）：边去！别摸我头！

赵四（故作高深地）：其实，还有更简洁的写法。（敲出如下代码）

TiaoDaXia *tdx = new TiaoDaXia(new TiaoDaXia(new ZhangFengXia()));  

赵四：这么写更加简洁，但不太好懂，所以一开始我是分开写的。

小沈阳（若有所思）：你别说，赵四整的这个“装饰模式”，还挺好的。我们知道，当需要对一个类的功能进行扩展时，一般有聚合和继承两种方式，前者可以减少新增加的类的数量，但可能会带来与客户端接口不兼容的问题，需要修改客户端；后者虽然保持了接口的一致性，但在变化有多种组合时，子类数量激增。装饰模式同时采用继承和聚合，两者相辅相成、相生相克，既保持了各自的优点，又克服了对方的缺点，更重要的是，由于同时使用了继承和聚合，可以动态地实现类的层次嵌套和功能的自由组合，非常的灵活。

刘能：没……没错！当我们需要对核心功能进行装饰，而这些装饰又有很多变化和组合的时候，采用装饰模式是极好的。而且，当增加新的变化时，完全不用修改当前的代码，只需要增加一个具体装饰类就可以。也就是说，我们可以很方便地、随时随地地扩展功能，简直了，还有谁？very good!

宋小宝（不屑地撇嘴）：得了，消停会儿吧，又不是你发明的！

赵四（故作深沉地）：任何事物都有两面性。拿装饰模式来说，刚才大家都说了它的优点，却忽略了它的不足。与单纯的继承相比，装饰模式减少了项目中类的数量，但在具体应用时，却增加了客户端创建的对象的数量。假设我们需要一个在攻击前跳一下，在隐身前喊话的张凤霞，如果采用继承的方法，我们会从ZhangFengXia类派生一个具有相应功能的NewZhangFengXia类，客户端只需要创建一个NewZhangFengXia类的实例就可以了；而如果采用装饰模式，正如大家在我写的Demo里看到的，由于我们要组合、拼凑出相应的大侠，所以需要创建ZhangFengXia类的实例、ShuoDaXia类的实例、TiaoDaXia类的实例，共计3个实例。如果我们的类很大很复杂，那么，创建类的实例是比较耗时的，这样会影响系统效率。另外，装饰模式中对象之间是层层嵌套的，这就使得最终组合出来的对象比较复杂，一个调用会引起由外而内的一连串调用，一旦出现问题，我们往往不知道问题具体出现在哪个环节，只能逐层排查，显然这是很麻烦的。再者，正如大家看到的，在装饰模式下，客户端构造大侠实例的代码的可读性比较差，对于一个不懂设计模式的人来说，是比较难看懂这些代码的。所以，总的来说，在一定程度上，装饰模式会降低项目的效率，增加项目的复杂度。

小沈阳：可以呀，赵四，没看出来啊！有两把刷子！

（响起深沉伤感的音乐）

赵四（缓慢而深沉地）：谢谢！（泪眼朦胧地眺望着远方）记得那是2010年，家里拿钱让我上《非诚勿扰》。我刚一上场，24盏灯就呼啦全灭了。从此，我就开始了屡败屡战的相亲征途。直到第999次相亲失败，我总算醒悟了，就我这副尊容，去相亲，说白了就是浪费感情。万念俱灰之下，我拿相亲剩下的钱，买了一台二手电脑，从此踏上了程序员这条不归路。我不像你们，都是加里敦、地理赛这些名牌大学的高材生，我是半路出家。于是，我是时时受欺负、处处被鄙视，可是（使劲挥拳），我不甘心！虽然我还没有媳妇，但我也是个男人！我也有尊严！所以，我一定要用实力证明自己！于是，我千方百计、处心积虑、不择手段地学习！终于，皇天不负苦心人，我做到了！

小沈阳（揉着眼睛，呜咽着说）：太感人了！四儿呀，对不起，以前是大哥不好，以后，大哥再也不欺负你了！

刘能（擤了把鼻涕）：太……太励志了！四儿呀，对……对不起，以前是二……二哥不好，以后，二哥再也不鄙……鄙视你了！

（宋小宝悄悄向门口退去，却不小心碰倒了垃圾桶，于是被小沈阳和刘能发觉）

小沈阳、刘能（追着跑在前面的宋小宝）：宋小宝，你给我站住！

（完）