设计模式5-装饰模式
设计模式3-策略模式
- 1.动机
- 2.模式定义
- 3.例子-流操作
-
- 增加需求：流的加密、缓冲
- 逐步重构
- 装饰模式实现
- 4.要点总结
1.动机
- 在某些情况下我们可能会“过度地使用继承来扩展对象的功能”，由于继承为类型引入的静态特质，使得这种扩展方式缺乏灵活性；并且随着子类的增多（扩展功能的增多），各种子类的组合（扩展功能的组合）会导致更多子类的膨胀。
- 如何使“对象功能的扩展”能够根据需要来动态地实现？同时避免“扩展功能的增多”带来的子类膨胀问题？从而使得任何“功能扩展变化”所导致的影响将为最低？
2.模式定义
动态（组合）地给一个对象增加一些额外的职责。就增加功
能而言，Decorator模式比生成子类（继承）更为灵活（消
除重复代码 & 减少子类个数）。
3.例子-流操作
有不同的流需求、文件流、网络流。需要进行加密或者缓存
流的基类：需要有读、查、写的公共操作，设为纯虚函数，可以由子类来重写它
//业务操作
class Stream{
public：
virtual char Read(int number)=0;
virtual void Seek(int position)=0;
virtual void Write(char data)=0;
virtual ~Stream(){
}
};
子类：文件流、网络流、内存流。重写读、查、写。
//主体类
class FileStream: public Stream{
public:
virtual char Read(int number){
//读文件流
}
virtual void Seek(int position){
//定位文件流
}
virtual void Write(char data){
//写文件流
}
};
class NetworkStream :public Stream{
public:
virtual char Read(int number){
//读网络流
}
virtual void Seek(int position){
//定位网络流
}
virtual void Write(char data){
//写网络流
}
};
class MemoryStream :public Stream{
public:
virtual char Read(int number){
//读内存流
}
virtual void Seek(int position){
//定位内存流
}
virtual void Write(char data){
//写内存流
}
};
增加需求：流的加密、缓冲
额外的操作：加密、缓冲
//扩展操作
class CryptoFileStream :public FileStream{
public:
virtual char Read(int number){
//额外的加密操作...
FileStream::Read(number);//读文件流
}
virtual void Seek(int position){
//额外的加密操作...
FileStream::Seek(position);//定位文件流
//额外的加密操作...
}
virtual void Write(byte data){
//额外的加密操作...
FileStream::Write(data);//写文件流
//额外的加密操作...
}
};
class CryptoNetworkStream : :public NetworkStream{
public:
virtual char Read(int number){
//额外的加密操作...
NetworkStream::Read(number);//读网络流
}
virtual void Seek(int position){
//额外的加密操作...
NetworkStream::Seek(position);//定位网络流
//额外的加密操作...
}
virtual void Write(byte data){
//额外的加密操作...
NetworkStream::Write(data);//写网络流
//额外的加密操作...
}
};
class CryptoMemoryStream : public MemoryStream{
public:
virtual char Read(int number){
//额外的加密操作...
MemoryStream::Read(number);//读内存流
}
virtual void Seek(int position){
//额外的加密操作...
MemoryStream::Seek(position);//定位内存流
//额外的加密操作...
}
virtual void Write(byte data){
//额外的加密操作...
MemoryStream::Write(data);//写内存流
//额外的加密操作...
}
};
class BufferedFileStream : public FileStream{
//...
};
class BufferedNetworkStream : public NetworkStream{
//...
};
class BufferedMemoryStream : public MemoryStream{
//...
}
还可能需要对文件流进行既加密又缓冲
class CryptoBufferedFileStream :public FileStream{
public:
virtual char Read(int number){
//额外的加密操作...
//额外的缓冲操作...
FileStream::Read(number);//读文件流
}
virtual void Seek(int position){
//额外的加密操作...
//额外的缓冲操作...
FileStream::Seek(position);//定位文件流
//额外的加密操作...
//额外的缓冲操作...
}
virtual void Write(byte data){
//额外的加密操作...
//额外的缓冲操作...
FileStream::Write(data);//写文件流
//额外的加密操作...
//额外的缓冲操作...
}
};
逐步重构
这样设计的问题：代码冗余，不同流的加密操作代码相同
可以换成组合
同理
将继承改成组合后可以看出具有了多态性。声明类型都是某个类型的子类时，就直接声明为某个类型就行。
发现其实加密操作就是一个类，三个类编译时可以复用，多态让它变化，最后三个类可以写为一个类
class CryptoStream: public Stream {
Stream* stream;//...
public:
CryptoStream(Stream* stm):stream(stm){
}
virtual char Read(int number){
//额外的加密操作...
stream->Read(number);//读文件流
}
virtual void Seek(int position){
//额外的加密操作...
stream::Seek(position);//定位文件流
//额外的加密操作...
}
virtual void Write(byte data){
//额外的加密操作...
stream::Write(data);//写文件流
//额外的加密操作...
}
};
class BufferedStream : public Stream{
Stream* stream;//...
public:
BufferedStream(Stream* stm):stream(stm){
}
//...
};
Process过程
void Process(){
//未修改前编译时装配
CryptoFileStream *fs1 = new CryptoFileStream();
BufferedFileStream *fs2 = new BufferedFileStream();
CryptoBufferedFileStream *fs3 =new CryptoBufferedFileStream();
}
void Process(){
//修改后运行时装配
FileStream* s1=new FileStream();
CryptoStream* s2=new CryptoStream(s1);
BufferedStream* s3=new BufferedStream(s1);
BufferedStream* s4=new BufferedStream(s2)；
}
此处暂时代码如下
//业务操作
class Stream{
public：
virtual char Read(int number)=0;
virtual void Seek(int position)=0;
virtual void Write(char data)=0;
virtual ~Stream(){}
};
//主体类
class FileStream: public Stream{
public:
virtual char Read(int number){
//读文件流
}
virtual void Seek(int position){
//定位文件流
}
virtual void Write(char data){
//写文件流
}
};
class NetworkStream :public Stream{
public:
virtual char Read(int number){
//读网络流
}
virtual void Seek(int position){
//定位网络流
}
virtual void Write(char data){
//写网络流
}
};
class MemoryStream :public Stream{
public:
virtual char Read(int number){
//读内存流
}
virtual void Seek(int position){
//定位内存流
}
virtual void Write(char data){
//写内存流
}
};
//扩展操作
class CryptoStream: public Stream {
Stream* stream;//...
public:
CryptoStream(Stream* stm):stream(stm){
}
virtual char Read(int number){
//额外的加密操作...
stream->Read(number);//读文件流
}
virtual void Seek(int position){
//额外的加密操作...
stream::Seek(position);//定位文件流
//额外的加密操作...
}
virtual void Write(byte data){
//额外的加密操作...
stream::Write(data);//写文件流
//额外的加密操作...
}
};
class BufferedStream : public Stream{
Stream* stream;//...
public:
BufferedStream(Stream* stm):stream(stm){
}
//...
};
void Process(){
//运行时装配
FileStream* s1=new FileStream();
CryptoStream* s2=new CryptoStream(s1);
BufferedStream* s3=new BufferedStream(s1);
BufferedStream* s4=new BufferedStream(s2)
}
接着继续改进，如果某个类的几个子类都有同样的字段时，应该把字段往上提。刚修改的几个类都有Stream* stream。假设放到stream 类，但是发现filestream不需要这个字段，遂放弃。
所以我们设计一个中间类DecoratorStream，继承Stream类。装饰类在stream基础上设计
装饰模式实现
//业务操作
class Stream{
public：
virtual char Read(int number)=0;
virtual void Seek(int position)=0;
virtual void Write(char data)=0;
virtual ~Stream(){}
};
//主体类
class FileStream: public Stream{
public:
virtual char Read(int number){
//读文件流
}
virtual void Seek(int position){
//定位文件流
}
virtual void Write(char data){
//写文件流
}
};
class NetworkStream :public Stream{
public:
virtual char Read(int number){
//读网络流
}
virtual void Seek(int position){
//定位网络流
}
virtual void Write(char data){
//写网络流
}
};
class MemoryStream :public Stream{
public:
virtual char Read(int number){
//读内存流
}
virtual void Seek(int position){
//定位内存流
}
virtual void Write(char data){
//写内存流
}
};
//扩展操作
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){
//额外的加密操作...
stream->Read(number);//读文件流
}
virtual void Seek(int position){
//额外的加密操作...
stream::Seek(position);//定位文件流
//额外的加密操作...
}
virtual void Write(byte data){
//额外的加密操作...
stream::Write(data);//写文件流
//额外的加密操作...
}
};
class BufferedStream : public DecoratorStream{
Stream* stream;//...
public:
BufferedStream(Stream* stm):DecoratorStream(stm){
}
//...
};
void Process(){
//运行时装配
FileStream* s1=new FileStream();
CryptoStream* s2=new CryptoStream(s1);
BufferedStream* s3=new BufferedStream(s1);
BufferedStream* s4=new BufferedStream(s2);
}
所以对继承的不良使用造成代码的冗余，组合在这里优于继承，引出多态
4.要点总结
- 通过采用组合而非继承的手法， Decorator模式实现了在运行时动态扩展对象功能的能力，而且可以根据需要扩展多个功能。避免了使用继承带来的“灵活性差”和“多子类衍生问题”。
- 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。（继承为了接口规范，组合支持实现）
- Decorator模式的目的并非解决“多子类衍生的多继承”问题，Decorator模式应用的要点在于解决“主体类在多个方向上的扩展功能”——是为“装饰”的含义。