【23种设计模式】结构型模式 > 装饰模式

装饰模式（Decorator Pattern）

问题举例：有一杯咖啡，还有三种调味品（糖、奶精、可可粉），我们可以用这三种调味品“装饰”这杯咖啡，比如1.加糖 2.加糖和奶精 3. 加可可粉等等不同的组合，这时候可以采用装饰模式。抽象出一个Drink(饮料)类，和一个Decorator类，三种调料是Decorator的三个派生，Coffe类和Decorator都派生自Drink类。这样就可以用三种调料来装饰这杯咖啡，而且咖啡自身没有改变，依然可以用Drink类型来引用。具体的看实现代码。

一、介绍

尽管目前房价依旧很高，但还是阻止不了大家对新房的渴望和买房的热情。如果大家买的是毛坯房，无疑还有一项艰巨的任务要面对，那就是装修。对新房进行装修并没有改变房屋用于居住的本质，但它可以让房子变得更漂亮、更温馨、更实用、更能满足居家的需求。在软件设计中，我们也有一种类似新房装修的技术可以对已有对象（新房）的功能进行扩展（装修），以获得更加符合用户需求的对象，使得对象具有更加强大的功能。这种技术对应于一种被称之为装饰模式的设计模式。装饰模式可以在不改变一个对象本身功能的基础上给对象增加额外的新行为。

二、适用场景

在以下情况下可以考虑使用装饰模式：
(1) 在不影响其他对象的情况下，以动态、透明的方式给单个对象添加职责。
(2) 当不能采用继承的方式对系统进行扩展或者采用继承不利于系统扩展和维护时可以使用装饰模式。不能采用继承的情况主要有两类：第一类是系统中存在大量独立的扩展，为支持每一种扩展或者扩展之间的组合将产生大量的子类，使得子类数目呈爆炸性增长；第二类是因为类已定义为不能被继承（如Java语言中的final类）。

三、UML类图

在装饰模式结构图中包含如下几个角色：

● Component（抽象构件）：它是具体构件和抽象装饰类的共同父类，声明了在具体构件中实现的业务方法，它的引入可以使客户端以一致的方式处理未被装饰的对象以及装饰之后的对象，实现客户端的透明操作。
● ConcreteComponent（具体构件）被装饰者：它是抽象构件类的子类，用于定义具体的构件对象，实现了在抽象构件中声明的方法，装饰器可以给它增加额外的职责（方法）。
● Decorator（抽象装饰类）如果是非抽象的，则可以成为装饰者：它也是抽象构件类的子类，用于给具体构件增加职责，但是具体职责在其子类中实现。它维护一个指向抽象构件对象的引用，通过该引用可以调用装饰之前构件对象的方法，并通过其子类扩展该方法，以达到装饰的目的。
● ConcreteDecorator（具体装饰类）装饰者：它是抽象装饰类的子类，负责向构件添加新的职责。每一个具体装饰类都定义了一些新的行为，它可以调用在抽象装饰类中定义的方法，并可以增加新的方法用以扩充对象的行为。

由于具体构件类和装饰类都实现了相同的抽象构件接口，因此装饰模式以对客户透明的方式动态地给一个对象附加上更多的责任，换言之，客户端并不会觉得对象在装饰前和装饰后有什么不同。装饰模式可以在不需要创造更多子类的情况下，将对象的功能加以扩展。

四、优缺点

4.1 优点

装饰模式的主要优点如下：
(1) 对于扩展一个对象的功能，装饰模式比继承更加灵活性，不会导致类的个数急剧增加。
(2) 可以通过一种动态的方式来扩展一个对象的功能，通过配置文件可以在运行时选择不同的具体装饰类，从而实现不同的行为。
(3) 可以对一个对象进行多次装饰，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，得到功能更为强大的对象。
(4) 具体构件类与具体装饰类可以独立变化，用户可以根据需要增加新的具体构件类和具体装饰类，原有类库代码无须改变，符合“开闭原则”。

4.2 缺点

装饰模式的主要缺点如下：
(1) 使用装饰模式进行系统设计时将产生很多小对象，这些对象的区别在于它们之间相互连接的方式有所不同，而不是它们的类或者属性值有所不同，大量小对象的产生势必会占用更多的系统资源，在一定程序上影响程序的性能。
(2) 装饰模式提供了一种比继承更加灵活机动的解决方案，但同时也意味着比继承更加易于出错，排错也很困难，对于多次装饰的对象，调试时寻找错误可能需要逐级排查，较为繁琐。

五、代码实现

C++ 

#include 
using namespace std;

// 抽象类,饮料
class Drink
{
public:
    // 打印风味，即加了那些调料
    virtual void flavour() = 0;
};

class Coffe : public Drink
{
public:
    void flavour()
    {
    }
};

// 抽象类
class Decorator : public Drink 
{
public: 
    // 保存装饰前的咖啡（可能已经被装饰过了，是N次装饰）
    Drink* drink; 
    Decorator(Drink* d): drink(d)
    {
    }
    virtual void flavour()
    {
        drink->flavour();
    }
    virtual ~Decorator() {};
};

class ConcreteDecoratorMilk : public Decorator
{
public:
    ConcreteDecoratorMilk(Drink* d) : Decorator(d)
    {
    }
    void flavour() override
    {
        // 调用基类的风味方法，输出装饰前的风味
        Decorator::flavour();
        // 加上现在新加的风味
        cout << "milk" << endl;
    }
};

class ConcreteDecoratorSuger : public Decorator
{
public:
    ConcreteDecoratorSuger(Drink* d) : Decorator(d)
    {
    }
    void flavour() override
    {
        // 调用基类的风味方法，输出装饰前的风味
        Decorator::flavour();
        // 加上现在新加的风味
        cout << "suger" << endl;
    }
};

class ConcreteDecoratorCocaine: public Decorator
{
public:
    ConcreteDecoratorCocaine(Drink* d) : Decorator(d)
    {
    }
    void flavour() override
    {
        // 调用基类的风味方法，输出装饰前的风味
        Decorator::flavour();
        // 加上现在新加的风味
        cout << "cocaine" << endl;
    }
};

int main()
{
    Drink* coffe = new Coffe();
    coffe = new ConcreteDecoratorCocaine(coffe);
    coffe = new ConcreteDecoratorMilk(coffe);
    coffe = new ConcreteDecoratorSuger(coffe);
    coffe = new ConcreteDecoratorMilk(coffe);
    coffe->flavour();
}

C# 

using System;
using System.Collections.Generic;
class Program
{
    abstract class Drink
    {
        abstract public void flavour(); 
    }

    class Coffe : Drink
    {
        public override void flavour()
        {
        }
    }

    class Decorator : Drink
    {
        Drink drink;
        public Decorator(Drink d): base()
        {
            drink = d;             
        }
        public override void flavour()
        {
            drink.flavour(); 
        }
    }

    class ConcreteDecoratorCocaine : Decorator
    {
        public ConcreteDecoratorCocaine(Drink d) : base(d)
        {
        }
        public override void flavour()
        {
            base.flavour();
            Console.WriteLine("cocaine");
        }
    }
    class ConcreteDecoratoMilk : Decorator
    {
        public ConcreteDecoratoMilk(Drink d) : base(d)
        {
        }
        public override void flavour()
        {
            base.flavour();
            Console.WriteLine("milk");
        }
    }
    class ConcreteDecoratorSuger : Decorator
    {
        public ConcreteDecoratorSuger(Drink d) : base(d)
        {
        }
        public override void flavour()
        {
            base.flavour();
            Console.WriteLine("suger");
        }
    }

    public static void Main()
    {
        Drink coffee = new Coffe();
        coffee = new ConcreteDecoratorCocaine(coffee);
        coffee = new ConcreteDecoratoMilk(coffee);
        coffee = new ConcreteDecoratorSuger(coffee);
        coffee = new ConcreteDecoratoMilk(coffee);
        coffee.flavour();
    }
} 

结果：

cocaine
milk
suger
milk