[大话设计模式C++版] 第6章 穿什么有这么重要？ —— 装饰模式-程序员宅基地
源码可以在这里找到 大话设计模式C++版
用控制台写可以给人打扮服装的代码
小菜第一份代码
//Person.h
#pragma execution_character_set("utf-8")
class Person
{
public:
Person(QString name) {
m_name = name;
}
void WearTShirts() {
qDebug() << "大T恤 ";
}
void WearBigTrouser() {
qDebug() << "垮裤 ";
}
void WearSneakers() {
qDebug() << "破球鞋 ";
}
void WearSuit() {
qDebug() << "西装 ";
}
void WearTie() {
qDebug() << "领带 ";
}
void WearLeatherShoes(){
qDebug() << "皮鞋 ";
}
void Show() {
qDebug() << "装扮的的" + m_name;
}
private:
QString m_name;
};
//main.cpp
#pragma execution_character_set("utf-8")
#include <QCoreApplication>
#include "Person.h"
#include <QDebug>
int main(int argc, char *argv[])
{
QCoreApplication a(argc, argv);
Person* xc = new Person("小菜");
qDebug() << "\n第一种装扮：";
xc->WearTShirts();
xc->WearBigTrouser();
xc->WearSneakers();
xc->Show();
qDebug() << "\n第二种装扮：";
xc->WearSuit();
xc->WearTie();
xc->WearLeatherShoes();
xc->Show();
delete xc;
return a.exec();
}
人和衣服耦合了，如果要写给”超人“打扮的代码，则需要修改 Person类 ，违反了 开放-封闭原则
需要把衣服和人分开，单独写个衣服类
小菜第二份代码
//Person.h
class Person
{
public:
Person(QString name) {
m_name = name;
}
void Show() {
qDebug() << "装扮的的" + m_name;
}
private:
QString m_name;
};
//Finery.h
#include <QDebug>
class Finery
{
public:
//Finery();
virtual void Show() = 0;
virtual ~Finery() {
}
};
class TShirts : public Finery
{
public:
virtual void Show() override {
qDebug() << "大T恤 ";
}
};
class BigTrouser : public Finery
{
public:
virtual void Show() override {
qDebug() << "垮裤 ";
}
};
class Sneakers : public Finery
{
public:
virtual void Show() override {
qDebug() << "破球鞋 ";
}
};
class Suit : public Finery
{
public:
virtual void Show() override {
qDebug() << "西装 ";
}
};
class Tie : public Finery
{
public:
virtual void Show() override {
qDebug() << "领带 ";
}
};
class LeatherShoes : public Finery
{
public:
virtual void Show() override {
qDebug() << "皮鞋 ";
}
};
//main.cpp
#include <QCoreApplication>
#include "Person.h"
#include "Finery.h"
#include <QDebug>
int main(int argc, char *argv[])
{
QCoreApplication a(argc, argv);
Person* xc = new Person("小菜");
qDebug() << "\n第一种装扮：";
Finery* dtx = new TShirts();
Finery* kk = new BigTrouser();
Finery* pqx = new Sneakers();
dtx->Show();
kk->Show();
pqx->Show();
xc->Show();
qDebug() << "\n第二种装扮：";
Finery* xz = new Suit();
Finery* ld = new Tie();
Finery* px = new LeatherShoes();
xz->Show();
ld->Show();
px->Show();
xc->Show();
delete dtx;
delete kk;
delete pqx;
delete xz;
delete ld;
delete px;
delete xc;
return a.exec();
}
客户端代码很别扭，好像就是把一件一件衣服当着所有人的面穿了起来，这个穿衣服的过程不应该在客户端中暴露出来。
使用装饰模式来为 Person类 穿上衣服
小菜第三份代码
//Person.h
#include <QString>
class Person
{
public:
Person() {
}
Person(QString name) {
m_name = name;
}
virtual void Show() {
qDebug() << "装扮的的" + m_name;
}
virtual ~Person() {
}
private:
QString m_name;
};
#include <QDebug>
#include "Person.h"
class Finery : public Person
{
protected:
Person* m_component = nullptr;
public:
virtual void Decorate(Person* component) {
m_component = component;
}
virtual void Show() override {
if (m_component != nullptr) {
m_component->Show();
}
}
virtual ~Finery() {
}
};
class TShirts : public Finery
{
public:
virtual void Show() override {
qDebug() << "大T恤 ";
Finery::Show();
}
virtual ~TShirts() {
}
};
class BigTrouser : public Finery
{
public:
virtual void Show() override {
qDebug() << "垮裤 ";
Finery::Show();
}
};
class Sneakers : public Finery
{
public:
virtual void Show() override {
qDebug() << "破球鞋 ";
Finery::Show();
}
};
class Suit : public Finery
{
public:
virtual void Show() override {
qDebug() << "西装 ";
Finery::Show();
}
};
class Tie : public Finery
{
public:
virtual void Show() override {
qDebug() << "领带 ";
Finery::Show();
}
};
class LeatherShoes : public Finery
{
public:
virtual void Show() override {
qDebug() << "皮鞋 ";
Finery::Show();
}
};
//main.cpp
#include <QCoreApplication>
#include "Person.h"
#include "Finery.h"
#include <QDebug>
int main(int argc, char *argv[])
{
QCoreApplication a(argc, argv);
Person* xc = new Person("小菜");
qDebug() << "\n第一种装扮：";
TShirts* dtx = new TShirts();
BigTrouser* kk = new BigTrouser();
Sneakers* pqx = new Sneakers();
pqx->Decorate(xc);
kk->Decorate(pqx);
dtx->Decorate(kk);
dtx->Show();
qDebug() << "\n第二种装扮：";
LeatherShoes* px = new LeatherShoes();
Tie* ld = new Tie();
Suit* xz = new Suit();
px->Decorate(xc);
ld->Decorate(px);
xz->Decorate(ld);
xz->Show();
delete dtx;
delete kk;
delete pqx;
delete xz;
delete ld;
delete px;
delete xc;
return a.exec();
}
上面就是大话设计模式关于 装饰模式 的代码推演过程，本人感觉这个案例对 装饰模式 的优点描述的不是特别好，因此下面再记录了李建忠老师视频中装饰模式的笔记内容。
Decorator装饰模式 [李建忠C++笔记]
"单一职责"模式
- 在软件组件的设计中，如果责任划分的不清晰，使用继承得到的结果往往是随着需求的变化，子类急剧膨胀，同时充斥着重复代码，这时候的关键是划清责任。
- 典型模式
- Decorator 装饰模式
- Bridge 桥模式
动机（Motivation）
- 在某些情况下我们可能会”过度地使用继承来扩展对象的功能“，由于继承为类型引入的静态特质，使得这种扩展方式缺乏灵活性；并且锁着子类的增多（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。
- 如何使”对象功能的扩展“能够根据需要来动态地实现？通过是避免”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？
代码重构流程
//decorator1.cpp
//业务操作
class Stream //流基类
{
public:
virtual char Read(int number) = 0;
virtual void Seek(int position) = 0;
virtual void Write(char data) = 0;
virtual ~Stream() {
}
};
//主题类
class FileStream : public Stream //文件流 继承 流基类
{
public:
virtual char Read(int number) {
//读文件流
}
virtual void Seek(int position) {
//定位文件流
}
virtual void Write(char data) {
//写文件流
}
};
class NetworkStream : public Stream //网络流 继承 流基类
{
public:
virtual char Read(int number) {
//读文件流
}
virtual void Seek(int position) {
//定位文件流
}
virtual void Write(char data) {
//写文件流
}
};
class MemoryStream : public Stream //内存流 继承 流基类
{
public:
virtual char Read(int number) {
//读文件流
}
virtual void Seek(int position) {
//定位文件流
}
virtual void Write(char data) {
//写文件流
}
};
//扩展操作
class CryptoFileStream : public FileStream //加密文件流 继承 文件流
{
public:
virtual char Read(int number) {
//额外的加密操作...
FileStream::Read(number);
}
virtual void Seek(int position) {
//额外的加密操作...
FileStream::Seek(position);
//额外的加密操作...
}
virtual void Write(char data) {
//额外的加密操作...
FileStream::Write(data);
//额外的加密操作...
}
};
class CryptoNetworkStream : public NetworkStream //加密网络流 继承 网络流
{
public:
virtual char Read(int number) {
//额外的加密操作...
NetworkStream::Read(number);
}
virtual void Seek(int position) {
//额外的加密操作...
NetworkStream::Seek(position);
//额外的加密操作...
}
virtual void Write(char data) {
//额外的加密操作...
NetworkStream::Write(data);
//额外的加密操作...
}
};
class CryptoMemoryStream : public MemoryStream //加密内存流 继承 内存流
{
public:
virtual char Read(int number) {
//额外的加密操作...
MemoryStream::Read(number);
}
virtual void Seek(int position) {
//额外的加密操作...
MemoryStream::Seek(position);
//额外的加密操作...
}
virtual void Write(char data) {
//额外的加密操作...
MemoryStream::Write(data);
//额外的加密操作...
}
};
class BufferedFileStream : public FileStream {
//缓存文件流 继承 文件流
//...
};
class BufferedNetworkStream : public NetworkStream {
//缓存网络流 继承 网络流
//...
};
class BufferedMemoryStream : public MemoryStream {
//缓存内存流 继承 内存流
//...
};
class CryptoBufferedFileStream : public FileStream {
//加密缓存文件流 继承 文件流
public:
virtual char Read(int number) {
//额外的加密操作...
//额外的缓冲操作...
FileStream::Read(number);
}
virtual void Seek(int position) {
//额外的加密操作...
//额外的缓冲操作...
FileStream::Seek(position);
//额外的加密操作...
//额外的缓冲操作...
}
virtual void Write(char data) {
//额外的加密操作...
//额外的缓冲操作...
FileStream::Write(data);
//额外的加密操作...
//额外的缓冲操作...
}
};
void Process()
{
//编译时装配
CryptoFileStream *fs1 = new CryptoFileStream();
BufferedFileStream *fs2 = new BufferedFileStream();
CryptoBufferedFileStream *fs3 = new CryptoBufferedFileStream();
}
- 上述代码有什么问题？
问题1：大量的子类产生。
问题2：大量的重复代码，注释相同的地方，代码重复。
如何消除重复？
- 组合优于继承，下面的组合代码等价于上面的继承代码。
//扩展操作
class CryptoFileStream
{
FileStream* stream; //组合优于继承
public:
virtual char Read(int number) {
//额外的加密操作...
stream->Read(number);
}
virtual void Seek(int position) {
//额外的加密操作...
stream->Seek(position);
//额外的加密操作...
}
virtual void Write(char data) {
//额外的加密操作...
stream->Write(data);
//额外的加密操作...
}
};
class CryptoNetworkStream
{
NetworkStream* stream; //组合优于继承
public:
virtual char Read(int number) {
//额外的加密操作...
stream->Read(number);
}
virtual void Seek(int position) {
//额外的加密操作...
stream->Seek(position);
//额外的加密操作...
}
virtual void Write(char data) {
//额外的加密操作...
stream->Write(data);
//额外的加密操作...
}
};
class CryptoMemoryStream
{
MemoryStream* stream; //组合优于继承
public:
virtual char Read(int number) {
//额外的加密操作...
stream->Read(number);
}
virtual void Seek(int position) {
//额外的加密操作...
stream->Seek(position);
//额外的加密操作...
}
virtual void Write(char data) {
//额外的加密操作...
stream->Write(data);
//额外的加密操作...
}
};
- 当某个地方声明的类都是某一个类的子类时，则把这个类就声明为那个父类，未来可以使用多态来动态绑定到具体子类上。
//扩展操作
class CryptoFileStream
{
Stream* stream; //= new FileStream();
public:
virtual char Read(int number) {
//额外的加密操作...
stream->Read(number);
}
virtual void Seek(int position) {
//额外的加密操作...
stream->Seek(position);
//额外的加密操作...
}
virtual void Write(char data) {
//额外的加密操作...
stream->Write(data);
//额外的加密操作...
}
};
class CryptoNetworkStream
{
Stream* stream; //= new NetworkStream();
public:
virtual char Read(int number) {
//额外的加密操作...
stream->Read(number);
}
virtual void Seek(int position) {
//额外的加密操作...
stream->Seek(position);
//额外的加密操作...
}
virtual void Write(char data) {
//额外的加密操作...
stream->Write(data);
//额外的加密操作...
}
};
class CryptoMemoryStream
{
Stream* stream; //= new MemoryStream();
public:
virtual char Read(int number) {
//额外的加密操作...
stream->Read(number);
}
virtual void Seek(int position) {
//额外的加密操作...
stream->Seek(position);
//额外的加密操作...
}
virtual void Write(char data) {
//额外的加密操作...
stream->Write(data);
//额外的加密操作...
}
};
经过了上述操作，上面三个类除了名字不一样，其他都一样，因此可以减少成一个类
class CryptoStream : public Stream //为了满足Stream的接口规范，要继承Stream
{
Stream* stream; //= new FileStream() or = new NetworkStream() or = new MemoryStream();
public:
CryptoStream(Stream* stm):stream(stm) {
} //构造函数，初始化stream
virtual char Read(int number) {
//额外的加密操作...
stream->Read(number);
}
virtual void Seek(int position) {
//额外的加密操作...
stream->Seek(position);
//额外的加密操作...
}
virtual void Write(char data) {
//额外的加密操作...
stream->Write(data);
//额外的加密操作...
}
};
class BufferedStream : public Stream //为了满足Stream的接口规范，要继承Stream
{
Stream* stream; //= new FileStream() or = new NetworkStream() or = new MemoryStream();
public:
CryptoStream(Stream* stm):stream(stm) {
} //构造函数，初始化stream
virtual char Read(int number) {
//额外的缓存操作...
stream->Read(number);
}
virtual void Seek(int position) {
//额外的缓存操作...
stream->Seek(position);
//额外的缓存操作...
}
virtual void Write(char data) {
//额外的缓存操作...
stream->Write(data);
//额外的缓存操作...
}
};
客户端代码
void Process()
{
//运行时装配
FileStream* s1 = new FileStream(); //文件流
CryptoStream* s2 = new CryptoStream(s1); //加密文件流
BufferedStream* s3 = new BufferedStream(s1); //缓存文件流
BufferedStream* s4 = new BufferedStream(s2); //加密缓存文件流
}
- 如果一个类的多个子类拥有同一个字段，那么应该把这个字段往上提。
class DecoratorStream : public Stream {
protected:
Stream* stream;
DecoratorStream(Stream* stm) : stream(stm) {
}
};
class CryptoStream : public DecoratorStream
{
public:
CryptoStream(Stream* stm) : DecoratorStream(stm) {
}
virtual char Read(int number) {
//额外的加密操作...
stream->Read(number);
}
virtual void Seek(int position) {
//额外的加密操作...
stream->Seek(position);
//额外的加密操作...
}
virtual void Write(char data) {
//额外的加密操作...
stream->Write(data);
//额外的加密操作...
}
};
class BufferedStream : public DecoratorStream {
public:
BufferedStream(Stream* stm) : DecoratorStream(stm) {
}
virtual char Read(int number) {
//额外的缓冲操作...
stream->Read(number);
}
virtual void Seek(int position) {
//额外的缓冲操作...
stream->Seek(position);
//额外的缓冲操作...
}
virtual void Write(char data) {
//额外的缓冲操作...
stream->Write(data);
//额外的缓冲操作...
}
};
模式定义
动态（组合）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（继承）更为灵活（消除重复代码&减少子类个数）。——《设计模式》GoF
红色的部分是稳定的，蓝色的部分是变化的。ConcreteComponent 是 FileStream NetworkStream MemoryStream 。 ConcreteDecoratorA 和 ConcreteDecoratorB 是 CryptoStream 和 BufferedStream
要点总结
- 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。避免了使用继承带来的”灵活性差“和”多子类衍生问题“。
- 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。但在实现上有表现为has-a Component的组合关系，即Decorator类又使用了另外一个Component类。
- Decorator模式的目的并非解决”多子类衍生的多继承“问题，Decorator模式应用的要点在于解决”主题类在多个方向上的扩展功能“——是为”装饰“的含义。
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