设计模式——装饰器

1、场景模拟

首先，有一个交通工具的抽象类(Vehicle)，有行驶的功能(Drive)。
同时，已经实现了自行车(Bicycle)和汽车(Car)的行驶功能。
现在，我们需要对自行车和汽车的功能进行扩展，支持切换动力，那么该如何实现？

class Vehicle {
 public:
  virtual void Drive() = 0;
};

class Bicycle : public Vehicle {
 public:
  void Drive() { cout << "Bicycle Driver" << endl; }
};

class Car : public Vehicle {
 public:
  void Drive() { cout << "Car Driver" << endl; }
};

要解决上面的问题，同学们的第一个想法可能就是继承。
是的，在这里使用继承没有任何问题，就像下面这样。

class ELECBicycle : public Bicycle {
public:
	void ChangePower();
	void Drive();
};

class ELECCar : public Car {
public:
	void ChangePower();
	void Drive();
};

到了这里，可能很多同学已经发现了问题；
仅仅增加了切换动力的功能，我们就增加了2个子类；
如果需要增强行驶的的功能（比如光线不足自动打开灯光）呢？

实际而言，自动开灯和切换动力的功能之间没有依赖关系，
但是为了实现这2个功能，我们不得不声明了多个子类去实现这些需求。
当Vehicle的直接子类数量增加，需要扩展的功能更多时，继承的缺点就显而易见了。

2、什么是装饰器模式

指在不改变现有对象结构的情况下，动态地给该对象增加一些职责（即增加其额外功能）的模式。
那么使用装饰器模式如何实现上面的需求呢？

class Decorator : public Vehicle {
 public:
  Decorator(Vehicle* vehicle) : decorator(vehicle) { ; }
  void Drive() { decorator->Drive(); }

 private:
  Vehicle* decorator;
};

class Electric : public Decorator {
 public:
  Electric(Vehicle* vehicle) : Decorator(vehicle) { ; }
  void ChangePower();
};

class Light : public Decorator {
 public:
  Light(Vehicle* vehicle) : Decorator(vehicle) { ; }
  void Drive() {
    AutoLight();
    Decorator::Drive();
  }

 private:
  void AutoLight();
};

基于上述实现，我们可以在Car上添加装饰Electric支持动力切换，也可以同时装饰Light和Electric。

Car* pCar = new Car();
Car *pLight = new Light(pCar);
Electric *pElec = new Electric(pLight);
pElec->ChangePower();
pElec->Drive();

• 透明装饰器(transparent)，即上文中实现的Car装饰器
  1）装饰器与组件具有相同的接口；
  2）可以对同一个对象的多次装饰；

• 半透明装饰器(Semi-transparent)，即上文中实现的Electric装饰器
  1）装饰器可以添加额外的功能，同时还能够修改组件的内部状态；
  2）不支持对同一个对象的多次装饰；
  3）必须使用具体装饰类型来定义装饰之后的对象；

3、优缺点

优点：
1）装饰类和被装饰类可以独立发展，不会相互耦合，符合“开闭原则”。
2）装饰模式可以动态扩展一个对象的功能。
3）可以对一个对象进行多次装饰，通过不同的的排列组合，得到功能更为强大的对象。

缺点：
多层装饰比较复杂。

4、装饰类与继承的对比

1. 装饰器模式比继承要灵活，避免了继承体系臃肿，降低了类于类之间的关系；
2. 继承在编译时就要确定扩展的功能 , 是静态的；
   装饰者模式可以动态扩展功能 , 可以在代码运行时扩展功能，是动态的。