C++设计模式----装饰器模式

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装饰器模式使用场景

我们的游戏中一般都会有UI（用户接口）界面，比如背包中的格子：

或者一些文本UI：

比如现在想要绘制这样一个界面，先后为一个普通的列表控件增加边框、垂直滚动条、水平滚动条：

我们可以采用继承的设计思路：

1. 创建一个ListCtrl类，代表普通列表，提供draw方法。
2. BorderListCtrl类，继承ListCtrl，增加边框，提供draw方法。
3. VerScBorderListCtrl类继承 BorderListCtrl类，增加边框的垂直滚动条，提供draw方法。
4. HorScVerScBorderListCtrl类，继承VerScBorderListCtrl，增加了边框、垂直、水平滚动条，提供draw方法。

但是后续如果我们想要增加其他效果，就又需要继承新的子类。

我们修改一下设计思路，将继承的方式改为组装的方式来解决，从而防止类泛滥：

1. ListCtrl类代表普通列表，提供draw方法。
2. 如果给ListCtrl增加一个边框的组件，就形成了带边框的列表。

上面这种通过装饰方式，将一个类的功能不断增强的思想（动态地增加新功能），就是装饰器模式的思想。

引入装饰器模式

根据“组合复用原则”，如果两个类使用继承进行设计，则父类代码的修改可能影响子类的行为，而且可能父类中的很多方法子类是用不上的，这显然是一种浪费，如果使用组合进行设计，则可以大大降低两个类之间的依赖关系，也不会存在因继承关系导致的浪费行为。
所以如果继承和组合都能够达到设计目的，则优先考虑使用组合。

我们将不同的装饰器类分别实现，并且他们都继承自抽象的装饰器类，并且可以调用传入的抽象类指针来执行传入的装饰器功能。

#include 
using namespace std;

namespace hjl_project1
{
    //抽象的列表类
    class Control
    {
    public:
        //将自身绘制到屏幕上
        virtual void draw() = 0;
        virtual ~Control() {}
    };
    //列表本体
    class ListCtrl : public Control
    {
    public:
        virtual void draw()
        {
            //具体的绘制工作可以用openGL等工具，具体代码省略
            cout << "绘制了普通的列表" << endl;
        }
    };
    //抽象的装饰器类
    class Decorator : public Control
    {
    public:
        Decorator(Control *tmpctrl)
            : m_control(tmpctrl)
        {
        }
        virtual void draw()
        {
            m_control->draw();
        }

    private:
        //需要被装饰的列表
        Control *m_control;
    };
    //-----------------------------------------
    //具体的边框装饰器类
    class BorderDec : public Decorator
    {
    public:
        BorderDec(Control *tmpctrl)
            : Decorator(tmpctrl)
        {
        }
        virtual void draw()
        {
            //调用父类的draw，绘制列表
            Decorator::draw();
            drawBorder();
        }

    private:
        void drawBorder()
        {
            cout << "绘制边框" << endl;
        }
    };
    //具体的垂直滚动条装饰器类
    class VerScrollBarDec : public Decorator
    {
    public:
        VerScrollBarDec(Control *tmpctrl)
            : Decorator(tmpctrl)
        {
        }
        virtual void draw()
        {
            //调用父类的draw，绘制列表
            Decorator::draw();
            drawCerScrollBar();
        }

    private:
        void drawCerScrollBar()
        {
            cout << "绘制垂直滚动条" << endl;
        }
    };
    //具体的水平滚动条
    class HorScrollBarDec : public Decorator
    {
    public:
        HorScrollBarDec(Control *tmpctrl)
            : Decorator(tmpctrl)
        {
        }
        virtual void draw()
        {
            //调用父类的draw，绘制列表
            Decorator::draw();
            drawHorScrollBar();
        }

    private:
        void drawHorScrollBar()
        {
            cout << "绘制水平滚动条" << endl;
        }
    };
}
int main()
{
    using namespace hjl_project1;
    //创建一个又带边框，又带垂直滚动条的列表
    // 1.先创建一个列表本体
    Control *plistctrl = new ListCtrl();
    // 2.借助本体和装饰器，实现又带边框又带垂直滚动条
    Decorator *plistctrl_b = new BorderDec(plistctrl);
    Decorator *plistctrl_b_v = new VerScrollBarDec(plistctrl_b);
    plistctrl_b_v->draw();
}

可以看到上面的Decorator和Control两个类既是继承关系又是组合关系。

另一个装饰器模式的例子—计算水果饮料的价格

一杯单纯的水果饮料售价10元；如果向饮料中增加砂糖，则额外要多加1元；如果加牛奶，额外多加2元；增加珍珠，多加2元。
如果顾客又加珍珠又加砂糖，则需要13元。

使用装饰器模式来实现这个情景，就比较合适。

#include 
using namespace std;

namespace hjl_project2
{
    //抽象饮料类
    class Beverage
    {
    public:
        virtual int getprice() = 0;
        virtual ~Beverage() {}
    };
    //水果饮料类
    class FruitBeverage : public Beverage
    {
    public:
        int getprice()
        {
            return 10;
        }
    };
    //抽象的装饰器类
    class Decorator : public Beverage
    {
    public:
        Decorator(Beverage *tmpbvg)
            : m_pbvg(tmpbvg)
        {
        }
        virtual int getprice()
        {
            return m_pbvg->getprice();
        }

    private:
        Beverage *m_pbvg;
    };
    //具体的“砂糖”装饰器类
    class SugarDec : public Decorator
    {
    public:
        SugarDec(Beverage *tmpbvg)
            : Decorator(tmpbvg)
        {
        }
        virtual int getprice()
        {
            return Decorator::getprice() + 1;
        }
    };
    //具体的“牛奶”装饰器类
    class MilkDec : public Decorator
    {
    public:
        MilkDec(Beverage *tmpbvg)
            : Decorator(tmpbvg)
        {
        }
        virtual int getprice()
        {
            return Decorator::getprice() + 2;
        }
    };
    //具体的“珍珠”装饰器类
    class BubbleDec : public Decorator
    {
    public:
        BubbleDec(Beverage *tmpbvg)
            : Decorator(tmpbvg)
        {
        }
        virtual int getprice()
        {
            return Decorator::getprice() + 2;
        }
    };
}
int main()
{
    using namespace hjl_project2;
    Beverage *pfruit = new FruitBeverage();
    //增加珍珠
    Decorator *pfruit_addbubble = new BubbleDec(pfruit);
    //增加砂糖
    Decorator *pfruit_addbubble_addsugar = new SugarDec(pfruit_addbubble);
    cout << "增加了珍珠和砂糖的水果饮料的价格为：" << pfruit_addbubble_addsugar->getprice() << endl;
}

如果后续想增加新的饮料类型，比如增加“茶饮料”为20元，则只需要继承抽象类即可：

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装饰器模式的定义

动态地给一个对象添加一些额外的职责，就增加功能来说，该模式相比生成子类更加灵活（减少了子类泛滥）。符合“开闭原则”。

装饰器模式一般包含四个角色：

1. Control（抽象构件）：抽象接口draw，让调用者以一致的方式来处理未被修饰的对象以及经过修饰后的对象，实现客户端的透明操作。
2. ListCtrl（具体构建）：实现抽象构件定义的接口，此后装饰器就可以给该构建增加额外的方法（职责）。
3. Decorator（抽象装饰器类）：定义着一个与抽象接口draw相同的接口，后续通过对该接口的扩展，达到增加功能的目的。
4. BorderDec、VerScrollBarDec、HorScrollBarDec（具体装饰器类）：增加了具体的装饰方法，通过对draw接口的扩展，来起到增加功能的目的。

装饰器对象和被装饰对象有相同的父类（Control），这样做的好处是装饰器对象就能够取代被装饰的对象，并可以用一个或多个装饰器包装一个对象。

但是这个模式有一个不足之处，那就是会产生许多中间的小对象，占用了资源并且不容易管理。