C#设计模式之九装饰模式（Decorator）【结构型】

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一、引言

   今天我们要讲【结构型】设计模式的第三个模式，该模式是【装饰模式】。我第一次看到这个名称想到的是另外一个词语“装修”，我就说说我对“装修”的理解吧，大家一定要看清楚，是“装修”,不是“装饰”。我们长大了，就要结婚，要结婚就涉及到要买房子，买的精装修或者简单装修就可以住的，暂时不谈。我们就谈谈我们购买的是毛坯房。如果我想要房子的内饰是大理石风格的，我们只要在毛坯房的基础之上用大理石风格的材料装修就可以，我们当然不可能为了要一个装修风格，就把刚刚盖好的房子拆了在重新来过。房子装修好了，我们就住了进来，很开心。过了段时间，我们发现我们的房子在冬季比较冷，于是我就想给我们的房子增加保暖的功能，装修好的房子我们可以继续居住，我们只是在房子外面加一层保护层就可以了。又过了一段时间，总是有陌生人光顾，所以我们想让房子更安全，于是我们在外墙和房顶加装安全摄像头，同时门窗也增加安全系统。随着时间的流逝，我们可能会根据我们的需求增加相应的功能，期间，我们的房子可以正常使用，加上什么设施就有了相应的功能。从这一方面来讲，“装修”和“装饰”有类似的概念，接下来就让我们看看装饰模式具体是什么吧！

二、装饰模式的详细介绍

2.1、动机（Motivate）

   在房子装修的过程中，各种功能可以相互组合，来增加房子的功用。类似的，如果我们在软件系统中，要给某个类型或者对象增加功能，如果使用“继承”的方案来写代码，就会出现子类暴涨的情况。比如：IMarbleStyle是大理石风格的一个功能，IKeepWarm是保温的一个接口定义，IHouseSecurity是房子安全的一个接口，就三个接口来说，House是我们房子，我们的房子要什么功能就实现什么接口，如果房子要的是复合功能，接口不同的组合就有不同的结果，这样就导致我们子类膨胀严重，如果需要在增加功能，子类会成指数增长。这个问题的根源在于我们“过度地使用了继承来扩展对象的功能”，由于继承为类型引入的静态特质（所谓静态特质，就是说如果想要某种功能，我们必须在编译的时候就要定义这个类，这也是强类型语言的特点。静态，就是指在编译的时候要确定的东西；动态，是指运行时确定的东西），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（多继承）。如何使“对象功能的扩展”能够根据需要来动态（即运行时）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”所导致的影响降为最低？

2.2、意图（Intent）

   动态地给一个对象增加一些额外的职责。就增加功能而言，Decorator模式比生成子类更为灵活。　　       ——  《设计模式》GoF

2.3、结构图

      

2.4、模式的组成

    在装饰模式中的各个角色有：

　　. 抽象构件（Component）角色：给出一个抽象接口，以规范准备接收附加责任的对象。

　　. 具体构件（Concrete Component）角色：定义一个将要接收附加责任的类。

　　. 装饰（Decorator）角色：持有一个构件（Component）对象的实例，并实现一个与抽象构件接口一致的接口。

　　. 具体装饰（Concrete Decorator）角色：负责给构件对象添加上附加的责任。

2.5 、装饰模式的具体实现

   刚开始一看这个“装饰模式”是有点不太好理解，既然这个模式是面向对象的设计模式，那在现实生活中一定有事例和其对应，其实这种例子也不少，大家好好的挖掘吧，也可以提高我们对面向对象的理解。我继续拿盖房子来说事吧。
   

 1 namespace 装饰模式的实现
 2 {
 3     /// <summary>
 4     /// 该抽象类就是房子抽象接口的定义，该类型就相当于是Component类型，是饺子馅，需要装饰的，需要包装的
 5     /// </summary>
 6     public abstract class House
 7     {
 8         //房子的装修方法--该操作相当于Component类型的Operation方法
 9         public abstract void Renovation();
10     }
11 
12     /// <summary>
13     /// 该抽象类就是装饰接口的定义，该类型就相当于是Decorator类型，如果需要具体的功能，可以子类化该类型
14     /// </summary>
15     public abstract class DecorationStrategy:House //关键点之二，体现关系为Is-a，有这这个关系，装饰的类也可以继续装饰了
16     {
17        //通过组合方式引用Decorator类型，该类型实施具体功能的增加
18         //这是关键点之一，包含关系，体现为Has-a
19         private House _house;
20 
21         //通过构造器注入，初始化平台实现
22         protected Database(House house)
23         {
24            this.__house=house;
25         }
26 
27        //该方法就相当于Decorator类型的Operation方法
28        public abstract void Process();
29     }
30  
31     /// <summary>
32     /// PatrickLiu的房子，我要按我的要求做房子，相当于ConcreteComponent类型，这就是我们具体的饺子馅，我个人比较喜欢韭菜馅
33     /// </summary>
34     public class PatrickLiuHouse:House
35     {
36         public override void Renovation()
37         {
38             Console.WriteLine("PatrickLiu的房子");
39         }
40     }
41  
42 
43    /// <summary>
44     /// 具有安全功能的设备，可以提供监视和报警功能，相当于ConcreteDecoratorA类型
45     /// </summary>
46     public class HouseSecurityDecorator:DecorationStrategy
47     {
48         public override void Process()
49         {
50             Console.WriteLine("增加安全系统");
51         }
52     }
53  
54     /// <summary>
55     /// 具有保温接口的材料，提供保温功能，相当于ConcreteDecoratorB类型
56     /// </summary>
57     public sealed class KeepWarmDecorator:DecorationStrategy
58     {
59         public override void Process()
60         {
61             Console.WriteLine("增加保温的功能");
62         }
63     }
64 
65    public class Program
66    {
67       static void Main()
68       {
69          //这就是我们的饺子馅，需要装饰的房子
70          House myselfHouse=new PatrickLiuHouse();
71 
72          DecorationStrategy securityHouse=new HouseSecurityDecorator(myselfHouse);
73          securityHouse.Process();
74          //房子就有了安全系统了
75 
76          //如果我既要安全系统又要保暖呢，继续装饰就行
77          DecorationStrategy securityAndWarmHouse=new HouseSecurityDecorator(securityHouse);
78          securityAndWarmHouse.Process();
79       }
80    }
81 }

    写了很多备注，大家好好体会一下，里面有两个关键点，仔细把握。

三、装饰模式的实现要点：
    
    1、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地扩展对象功能的能力，而且可以根据需要扩展多个功能。避免了单独使用继承带来的“灵活性差”和“多子类衍生问题”。

    2、Component类在Decorator模式中充当抽象接口的角色，不应该去实现具体的行为。而且Decorator类对于Component类应该透明——换言之Component类无需知道Decorator类，Decorator类是从外部来扩展Component类的功能。

    3、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。我们可以使用一个或者多个Decorator对象来“装饰”一个Component对象，且装饰后的对象仍然是一个Component对象。

    4、Decorator模式并非解决“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。

四、.NET 中装饰模式的实现

    在Net框架中，有一个类型很明显的使用了“装饰模式”，这个类型就是Stream。Stream类型是一个抽象接口，它在System.IO命名空间里面，它其实就是Component。FileStream、NetworkStream、MemoryStream都是实体类ConcreteComponent。右边的BufferedStream、CryptoStream是装饰对象，它们都是继承了Stream接口的。

   如图：
      

    Stream就相当于Component，定义装饰的对象，FileStream就是要装饰的对象，BufferedStream是装饰对象。我们看看BufferedStream的定义，部分定义了。

1 public sealed class BufferedStream : Stream
2 {
3     private const int _DefaultBufferSize = 4096;
4 
5     private Stream _stream;

 结构很简单，对比结构图看吧，没什么可说的了。

五、总结

     今天的文章就写到这里了，总结一下我对这个模式的看法，这个模式有点像包饺子，ConcreteComponent其实是饺子馅，Decorator就像饺子皮一样，包什么皮就有什么的样子，皮和皮也可以嵌套，当然我们生活中的饺子只是包一层。其实手机也是一个装饰模式使用的好例子，以前我们的手机只是接打电话，然后可以发短信和彩信，我在装饰一个就可以拍照了。我们现在的手机功能很丰富，其结果也类似装饰的结果。随着社会的进步，技术发展，模块化的手机也出现了，其设计原理也和“装饰模式”就更接近了。不光手机，还有我们身边其他很多家用电器也有类似的发展经历，我们努力发现生活中的真理吧，然后再在软件环境中慢慢体会吧。

C#设计模式之九装饰模式（Decorator）【结构型】

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