设计模式(9) 装饰器模式(DECORATOR)

2023-12-19 17:00:45

问题聚焦：

有时候，希望某个类增加新功能的时候，往往会生成一个子类。

但是，这种方式有时候略显臃肿，其次，这种方法是静态的，不够灵活。

因此，针对这种给对象动态添加功能的需求，大牛们给出了本节的装饰器模式。

意图：

动态地给一个对下添加一些额外的职责。

就增加功能来说，装饰器模式比相比生成子类更加灵活。

别名：

包装器Wraper

动机：

给某个对象，而不是整个类，添加一些功能。

举一个例子：

一个图形用户界面工具箱。

要求：允许你对任意一个用户界面添加一些特性，如边框，或者一些行为，如窗口滚动。

继承机制：使用继承机制是添加功能的一种有效途径，从其他类继承过来的边框特性可以被多个子类的实例所使用。

继承机制的缺点：不够灵活，因为边框的选择是静态的，用户不能控制对组件加边框的方式和时机。

装饰器方式：将组件嵌入到另一个对象中，由这个对象添加边框。我们称这个嵌入的对象为装饰。

装饰器方式的特点：这个装饰与它所装饰的组件接口一致，因此它对使用该组件的客户透明。

装饰器方式的优点：透明性。它将客户请求转发给该组件，并且可能在转发前后执行一些额外的动作。同时，你可以递归地嵌套多个装饰，从而可以添加任意多的功能。

Demo：假定有一个对象TextView，它可以在窗口中显示正文。

需求：在需要的时候，添加滚动条（使用ScrollDecorator），或者添加一个粗黑边框（使用BorderDecorator）。

类之间的关系：

装饰的过程如下图所示：

可视对象的装饰器类图设计：

VisualComponent描述可视对象的抽象类，定义了绘制和事件处理的接口。

Decorator的子类为特定功能可以*地添加一些操作。

优点：客户通常不会感觉到装饰过的组件与未装饰组件之间的差异，也不会与装饰产生任何依赖关系。因为装饰器是被界面的其他对象所使用。而并不是客户直接使用。

适用性：

一下情况使用装饰器模式：
在不影响其他对象的情况下，以动态、透明的方式给单个对象添加职责
处理那些可以撤销的职责
当不能采用生成子类的方法进行扩充时。不能采用子类的情况有两种：可能有大量独立的扩展，为支持每一种扩展，导致子类数目爆炸性增长。另一种情况，类定义被隐藏，或类定义不能用于生成子类。

结构：

参与者：

Component（VisualComponent）：定义一个对象接口，可以给这些对象动态地添加职责
ConcreteComponent（TextView）：定义一个对象，可以给这个对象添加一些职责
Decotator：维持一个指向Component对象的指针，并定义一个与Component接口一致的接口
ConcreteDecorator（BorderDecorator，ScrollDecorator）：向组件添加职责

协作：

Decorator将请求转发给它的Component对象，并可能在钻发请求前后执行一些附加的动作。

效果：

比静态继承更灵活：用添加和分离的方法，用装饰器在运行时刻增加和删除职责。
避免在层次结构高层的类有太多的特征：装饰器不不试图在一个复杂可定制的类上支持，而是倾向于在简单的类上添加一系列可选的功能。
Decorator与它的Component不一样：装饰时，不依赖被装饰对象的一些特征。
有许多小对象：会有许多看上去类似的小对象，这些对象仅仅在他们的相互连接的方式上有所不同。这是装饰器的缺点。

实现：

使用装饰器模式时应注意以下几点：

接口的一致性：装饰器对象的接口必须与它所装饰的Component的接口是一致的。
省略抽象的Decorator模式：当仅需要添加一个职责时，没有必要定义抽象Decorator类。
保持Component类的简单性：为保证接口的一致性，组件和装饰必须有一个公共的Component父类，因此保持这个类的简单性是很重要的。
改变对象外壳与改变对象内核：装饰器就想对象的外壳，改变的是对象的行为；而当被装饰对象过于庞大和复杂时，装饰器就显得力不从心了，这时候，后面会介绍的Strategy模式可能是一个更好的选择。

代码示例：

下面的示例，说明如何实现一个装饰器。

// 假定已经存在一个Component类VisualComponent
class VisualComponent
{
public:
    VisualComponent();
    
    virtual void Draw();
    virtual void Resize();
    //... ...
};

// 我们定义VisualComponent的一个子类Decorator，将生成Decorator的子类以获取不同的装饰
class Decorator  : public VisualComponent
{
public:
    Decorator(VisualComponent*);

    virtual void Draw();
    virtual void Resize();
    // ......
private:
    VisualComponent* _component;    // 这个示例变量在构造器中被初始化，通过这个变量，进行请求的转发
};

// 对于VisualComponent接口中定义的每一个操作，Decorator类都定义了一个缺省的实现，这一实现将请求转发给_component
void Decorator::Draw()
{
    _component->Draw();
}

void Decorator::Resize()
{
    _component->Resize();
}

// Decorator的子类定义了特殊的装饰功能
class BorderDecorator : public Decorator
{
public:
    BorderDecorator(VisualComponent*, int borderWidth);
    virtual void Draw();
private:
    void DrawBorder(int);
private:
    int _width;
};

void BorderDecorator::Draw()
{
    Decorator::Draw();
    DrawBorder(_width);
}
// 类似的可实现ScrollDecorator和DropShadowDecorator，给界面添加滚动和阴影功能

下面的代码展示了如何使用装饰器创建一个具有边界的可滚动的TextView

//首先将一个可视组件放入窗口对象中，这个操作为Window中的SetContents操作
void Window::SetContents(VisualComponent* contents) 
{
    // ......
}

// 现在创建一个正文视图，放入窗口中
Window* window = new Window;
TextView* textView = new TextView;
window->SetContents(textView);

// 如果想要增加滚动条，我们需要在将它放入窗口之前进行装饰
window->SetContents(
    new BorderDecorator(
        new ScrollDecorator(textView), 1
        )
    );

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