装饰器模式(Decorator Pattern)

允许向一个现有的对象添加新的功能,同时又不改变其结构。这种类型的设计模式属于结构型模式,它是作为现有的类的一个包装。

这种模式创建了一个装饰类,用来包装原有的类,并在保持类方法签名完整性的前提下,提供了额外的功能。

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"。

优点:装饰类和被装饰类可以独立发展,不会相互耦合,装饰模式是继承的一个替代模式,装饰模式可以动态扩展一个实现类的功能

缺点:多层装饰比较复杂

使用场景: 1、扩展一个类的功能。 2、动态增加功能,动态撤销   例如游戏装备,以及各层vip,商场的多重优惠等等

应用实例:不论一幅画有没有画框都可以挂在墙上,但是通常都是有画框的,并且实际上是画框被挂在墙上。在挂在墙上之前,画可以被蒙上玻璃,装到框子里;这时画、玻璃和画框形成了一个物体

装饰器模式主要组成部分

Component:定义一个对象接口,可以给这些对象动态地添加职责

ConcreteComponent:定义一个对象,可以给这个对象添加一些职责

Decorator:维持一个指向Component的指针,并定义一个与Component接口一致的接口

ConcreteDecorator:负责向ConcreteComponent添加功能

假如我们需要为游戏中开发一种坦克,除了各种不同型号的坦克外,我们还希望在不同场合中为其增加以下一种或多种功能;比如红外线夜视功能,比如水陆两栖功能,比如卫星定位功能等等

按类继承的作法如下:

      //抽象坦克
public abstract class Tank
{
public abstract void Shot();
public abstract void Run();
}

各种型号:

     //T50型号
public class T50:Tank
{
public override void Shot()
{
Console.WriteLine("T50坦克平均每秒射击5发子弹");
}
public override void Run()
{
Console.WriteLine("T50坦克平均每时运行30公里");
}
}
      //T75型号
public class T75 : Tank
{
public override void Shot()
{
Console.WriteLine("T75坦克平均每秒射击10发子弹");
}
public override void Run()
{
Console.WriteLine("T75坦克平均每时运行35公里");
}
}
      //T90型号
public class T90 :Tank
{
public override void Shot()
{
Console.WriteLine("T90坦克平均每秒射击10发子弹");
}
public override void Run()
{
Console.WriteLine("T90坦克平均每时运行40公里");
}
}

各种不同功能的组合:比如IA具有红外功能接口、IB具有水陆两栖功能接口、IC具有卫星定位功能接口。

  //T50坦克各种功能的组合
public class T50A:T50,IA
{
//具有红外功能
}
public class T50B:T50,IB
{
//具有水陆两栖功能
}
public class T50C:T50,IC
{ }
public class T50AB:T50,IA,IB
{}
public class T50AC:T50,IA,IC
{}
public class T50BC:T50,IB,IC
{}
public class T50ABC:T50,IA,IB,IC
{}
      //T75各种不同型号坦克各种功能的组合
public class T75A:T75,IA
{
//具有红外功能
}
public class T75B:T75,IB
{
//具有水陆两栖功能
}
public class T75C:T75,IC
{
//具有卫星定位功能
}
public class T75AB:T75,IA,IB
{
//具有红外、水陆两栖功能
}
public class T75AC:T75,IA,IC
{
//具有红外、卫星定位功能
}
public class T75BC:T75,IB,IC
{
//具有水陆两栖、卫星定位功能
}
public class T75ABC:T75,IA,IB,IC
{
//具有红外、水陆两栖、卫星定位功能
}
      //T90各种不同型号坦克各种功能的组合
public class T90A:T90,IA
{
//具有红外功能
}
public class T90B:T90,IB
{
//具有水陆两栖功能
}
public class T90C:T90,IC
{
//具有卫星定位功能
}
public class T90AB:T90,IA,IB
{
//具有红外、水陆两栖功能
}
public class T90AC:T90,IA,IC
{
//具有红外、卫星定位功能
}
public class T90BC:T90,IB,IC
{
//具有水陆两栖、卫星定位功能
}
public class T90ABC:T90,IA,IB,IC
{
//具有红外、水陆两栖、卫星定位功能
}

由此可见,如果用类继承实现,子类会爆炸式地增长

装饰器模式实现代码:

 namespace Decorator
{
public abstract class Tank
{
public abstract void Shot();
public abstract void Run();
}
}
      public class T50:Tank
{
public override void Shot()
{
Console.WriteLine("T50坦克平均每秒射击5发子弹");
}
public override void Run()
{
Console.WriteLine("T50坦克平均每时运行30公里");
}
}
      public class T75 : Tank
{
public override void Shot()
{
Console.WriteLine("T75坦克平均每秒射击10发子弹");
}
public override void Run()
{
Console.WriteLine("T75坦克平均每时运行35公里");
}
}
      public class T90 :Tank
{
public override void Shot()
{
Console.WriteLine("T90坦克平均每秒射击10发子弹");
}
public override void Run()
{
Console.WriteLine("T90坦克平均每时运行40公里");
}
}
     public abstract class Decorator :Tank //Do As 接口继承 非实现继承
{
private Tank tank; //Has a 对象组合
public Decorator(Tank tank)
{
this.tank = tank;
}
public override void Shot()
{
tank.Shot();
}
public override void Run()
{
tank.Run();
}
}
     public class DecoratorA :Decorator
{
public DecoratorA(Tank tank) : base(tank)
{
}
public override void Shot()
{
//Do some extension //功能扩展 且有红外功能
base.Shot();
}
public override void Run()
{ base.Run();
}
}
     public class DecoratorB :Decorator
{
public DecoratorB(Tank tank) : base(tank)
{
}
public override void Shot()
{
//Do some extension //功能扩展 且有水陆两栖功能
base.Shot();
}
public override void Run()
{
base.Run();
}
}
     public class DecoratorC :Decorator
{
public DecoratorC(Tank tank) : base(tank)
{
}
public override void Shot()
{
//Do some extension //功能扩展 且有卫星定位功能
base.Shot();
}
public override void Run()
{ base.Run();
} }

前端调用:

          static void Main(string[] args)
{
Tank tank = new T50();
DecoratorA da = new DecoratorA(tank); //且有红外功能
DecoratorB db = new DecoratorB(da); //且有红外和水陆两栖功能
DecoratorC dc = new DecoratorC(db); //且有红外、水陆两栖、卫星定们三种功能
dc.Shot();
dc.Run();
}

Decorator在.NET(Stream)中的应用:

BufferedStream和CryptoStream其实就是两个包装类,这里的Decorator模式省略了抽象装饰角色(Decorator),示例代码如下:

      public static void Main(string[] args)
{
MemoryStream ms =
new MemoryStream(new byte[] { ,,,,});
//扩展了缓冲的功能
BufferedStream buff = new BufferedStream(ms); //扩展了缓冲,加密的功能
CryptoStream crypto = new CryptoStream(buff);
}
    public sealed class BufferedStream : Stream
{
// Methods
private BufferedStream();
public BufferedStream(Stream stream);
public BufferedStream(Stream stream, int bufferSize);
// Fields
private int _bufferSize;
private Stream _s;
}

通过反编译,可以看到BufferedStream类的代码(只列出部分),它是继承于Stream类

本文参考文档:

https://www.cnblogs.com/abcdwxc/archive/2007/09/06/884495.html

https://www.runoob.com/design-pattern/decorator-pattern.html

https://www.cnblogs.com/banluduxing/p/9152453.html

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