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)。
有这样一种设计场景,需要设计一个 IO 库流操作,针对流操作我们有很多的需求,比如说文件流、网络流以及内存流,我们也有需要对流进行加密,对流进行缓存等等各种各样的操作。
decorator1.cpp
//decorator1.cpp
//业务操作
class Stream{
public:
virtual char Read(int number)=0;
virtual void Seek(int position)=0;
virtual void Write(char data)=0;
virtual ~Stream(){}
};
//文件流主体类
class FileStream: public Stream{
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
}
};
//网络流主体类
class NetworkStream :public Stream{
public:
virtual char Read(int number){
//读网络流
}
virtual void Seek(int position){
//定位网络流
}
virtual void Write(char data){
//写网络流
}
};
//内存流主体类
class MemoryStream :public Stream{
public:
virtual char Read(int number){
//读内存流
}
virtual void Seek(int position){
//定位内存流
}
virtual void Write(char data){
//写内存流
}
};
//扩展操作---加密操作
class CryptoFileStream :public FileStream{
public:
virtual char Read(int number){
//额外的加密操作...
FileStream::Read(number);//读文件流 静态特质,确定了只能调FileStream
}
virtual void Seek(int position){
//额外的加密操作...
FileStream::Seek(position);//定位文件流
//额外的加密操作...
}
virtual void Write(byte data){
//额外的加密操作...
FileStream::Write(data);//写文件流
//额外的加密操作...
}
};
class CryptoNetworkStream : :public NetworkStream{
public:
virtual char Read(int number){
//额外的加密操作...
NetworkStream::Read(number);//读网络流 静态特质,确定了只能调NetworkStream
}
virtual void Seek(int position){
//额外的加密操作...
NetworkStream::Seek(position);//定位网络流
//额外的加密操作...
}
virtual void Write(byte data){
//额外的加密操作...
NetworkStream::Write(data);//写网络流
//额外的加密操作...
}
};
class CryptoMemoryStream : public MemoryStream{
public:
virtual char Read(int number){
//额外的加密操作...
MemoryStream::Read(number);//读内存流
}
virtual void Seek(int position){
//额外的加密操作...
MemoryStream::Seek(position);//定位内存流
//额外的加密操作...
}
virtual void Write(byte data){
//额外的加密操作...
MemoryStream::Write(data);//写内存流
//额外的加密操作...
}
};
class BufferedFileStream : public FileStream{
//...
};
class BufferedNetworkStream : public NetworkStream{
//...
};
class BufferedMemoryStream : public MemoryStream{
//...
}
// 加密缓冲操作
class CryptoBufferedFileStream :public FileStream{
public:
virtual char Read(int number){
//额外的加密操作...
//额外的缓冲操作...
FileStream::Read(number);//读文件流
}
virtual void Seek(int position){
//额外的加密操作...
//额外的缓冲操作...
FileStream::Seek(position);//定位文件流
//额外的加密操作...
//额外的缓冲操作...
}
virtual void Write(byte data){
//额外的加密操作...
//额外的缓冲操作...
FileStream::Write(data);//写文件流
//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();
}
涉及到的结构:
类的规模为:1 + n + n × m ! / 2 这份代码存在冗余,加密操作都是相同的,代码大量的重复。
重构
decorator2.cpp
//decorator2.cpp
//业务操作
class Stream{
public:
virtual char Read(int number)=0;
virtual void Seek(int position)=0;
virtual void Write(char data)=0;
virtual ~Stream(){}
};
//主体类
class FileStream: public Stream{
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{
public:
virtual char Read(int number){
//读网络流
}
virtual void Seek(int position){
//定位网络流
}
virtual void Write(char data){
//写网络流
}
};
class MemoryStream :public Stream{
public:
virtual char Read(int number){
//读内存流
}
virtual void Seek(int position){
//定位内存流
}
virtual void Write(char data){
//写内存流
}
};
//扩展操作,继承自Stream,是为了符合虚函数的接口规范
class CryptoStream: public Stream {
Stream* stream;//...new FileStream() / new NetworkStream() /...
public:
CryptoStream(Stream* stm) : stream(stm){
}
virtual char Read(int number){
//额外的加密操作...
stream->Read(number);//读文件流 动态特质,在运行时确定stream的具体类型
}
virtual void Seek(int position){
//额外的加密操作...
stream->Seek(position);//定位文件流
//额外的加密操作...
}
virtual void Write(byte data){
//额外的加密操作...
stream->Write(data);//写文件流
//额外的加密操作...
}
};
class BufferedStream : public Stream{
Stream* stream;//...
public:
BufferedStream(Stream* stm) : stream(stm){
}
//...
};
void Process(){
//运行时装配
FileStream* s1=new FileStream();
CryptoStream* s2=new CryptoStream(s1);
BufferedStream* s3=new BufferedStream(s1);
BufferedStream* s4=new BufferedStream(s2);
}
修改后的优点:将“继承”改成“对象组合",使用多态,在运行时确定具体类型,“编译时装配"变成了"运行时装配”。
进一步优化:将相同字段提到一个新的基类 DecoratorStream 中:
//decorator3.cpp
//业务操作
class Stream{
public:
virtual char Read(int number)=0;
virtual void Seek(int position)=0;
virtual void Write(char data)=0;
virtual ~Stream(){}
};
//主体类
class FileStream: public Stream{
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{
public:
virtual char Read(int number){
//读网络流
}
virtual void Seek(int position){
//定位网络流
}
virtual void Write(char data){
//写网络流
}
};
class MemoryStream :public Stream{
public:
virtual char Read(int number){
//读内存流
}
virtual void Seek(int position){
//定位内存流
}
virtual void Write(char data){
//写内存流
}
};
//扩展操作
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);//读文件流
}
virtual void Seek(int position){
//额外的加密操作...
stream->Seek(position);//定位文件流
//额外的加密操作...
}
virtual void Write(byte data){
//额外的加密操作...
stream->Write(data);//写文件流
//额外的加密操作...
}
};
class BufferedStream : public DecoratorStream{
public:
BufferedStream(Stream* stm):DecoratorStream(stm){
}
//...
};
void Process(){
//运行时装配
FileStream* s1=new FileStream();
CryptoStream* s2=new CryptoStream(s1); // 加密操作
BufferedStream* s3=new BufferedStream(s1); // 缓冲操作
BufferedStream* s4=new BufferedStream(s2); // 加密缓冲操作
}
此时类关系:
类的规模:1 + n + 1 + m
【注】: