Decorator模式

1 问题

在OO设计和开发过程，可能会经常遇到以下的情况：我们需要为一个已经定义好的类添加新的职责（操作），通常的情况我们会给定义一个新类继承自定义好的类，这样会带来一个问题（将在本模式的讨论中给出）。通过继承的方式解决这样的情况还带来了系统的复杂性，因为继承的深度会变得很深。

而Decorator提供了一种给类增加职责的方法，不是通过继承实现的，而是通过组合。有关这些内容在讨论中进一步阐述。

2 功能

动态地给一个对象添加一些额外的职责。就增加功能来说，Decorator 模式相比生成子类更为灵活。

3 结构图

抽象基类:

Component:定义一个对象接口,可以为这个接口动态的添加职责.
Decorator:维持一个指向Component的指针,并且有一个和Component一致的接口函数.

接口函数:

Component::Operation:这个接口函数由Component声明,因此Component的派生类都需要实现,可以在这个接口函数的基础上给它动态添加职责.

解析: Decorator的派生类可以为ConcreateComponent类的对象动态的添加职责,或者可以这么说:Decorator的派生类装饰ConcreateComponent类的对象.具体是这么实现的,首先初始化一个ConcreateComponent类的对象(被装饰者),采用这个对象去生成一个Decorator对象(装饰者),之后对Operation函数的调用则是对这个Decorator对象成员函数的多态调用.这里的实现要点是Decorator类和ConcreateComponent类都继承自Component,从而两者的接口函数是一致的;其次,Decorator维护了一个指向Component的指针,从而可以实现对Component::Operation函数的动态调用。

在结构图中，ConcreteComponent和Decorator需要有同样的接口，因此ConcreteComponent和Decorator有着一个共同的父类。这里有人会问，让Decorator直接维护一个指向ConcreteComponent引用（指针）不就可以达到同样的效果，答案是肯定并且是否定的。肯定的是你可以通过这种方式实现，否定的是你不要用这种方式实现，因为通过这种方式你就只能为这个特定的ConcreteComponent提供修饰操作了，当有了一个新的ConcreteComponent你又要去新建一个Decorator来实现。但是通过结构图中的ConcreteComponent和Decorator有一个公共基类，就可以利用OO中多态的思想来实现只要是Component型别的对象都可以提供修饰操作的类，这种情况下你就算新建了100个Component型别的类ConcreteComponent，也都可以由Decorator一个类搞定。这也正是Decorator模式的关键和威力所在了。

当然如果你只用给Component型别类添加一种修饰，则Decorator这个基类就不是很必要了。

4 实现

Decorator.h

/********************************************************************
    created:    2006/07/20
    filename:     Decorator.h
    author:        李创
                http://www.cppblog.com/converse/
 
    purpose:    Decorator模式的演示代码
*********************************************************************/
 
#ifndef DECORATOR_H
#define DECORATOR_H
 
// 抽象基类,定义一个对象接口,可以为这个接口动态的添加职责.
class Component
{
public:
    Component(){}
    virtual ~Component(){}
 
    // 纯虚函数,由派生类实现
    virtual void Operation() = 0;
};
 
// 抽象基类,维护一个指向Component对象的指针
class Decorator
    : public Component
{
public:
    Decorator(Component* pComponent) : m_pComponent(pComponent){}
    virtual ~Decorator();
 
protected:
    Component* m_pComponent;
};
 
// 派生自Component,在这里表示需要给它动态添加职责的类
class ConcreateComponent
    : public Component
{
public:
    ConcreateComponent(){}
    virtual ~ConcreateComponent(){}
 
    virtual void Operation();
};
 
// 派生自Decorator,这里代表为ConcreateComponent动态添加职责的类
class ConcreateDecorator
    : public Decorator
{
public:
    ConcreateDecorator(Component* pComponent) : Decorator(pComponent){}
    virtual ~ConcreateDecorator(){}
 
    virtual void Operation();
 
private:
    void AddedBehavior();
};
 
#endif

Decorator.cpp

/********************************************************************
    created:    2006/07/20
    filename:     Decorator.cpp
    author:        李创
                http://www.cppblog.com/converse/
 
    purpose:    Decorator模式的演示代码
*********************************************************************/
 
#include "Decorator.h"
#include <iostream>
 
Decorator::~Decorator()
{
    delete m_pComponent;
    m_pComponent = NULL;
}
 
void ConcreateComponent::Operation()
{
    std::cout << "Operation of ConcreateComponent\n";
}
 
void ConcreateDecorator::Operation()
{
    m_pComponent->Operation();
    AddedBehavior();
}
 
void ConcreateDecorator::AddedBehavior()
{
    std::cout << "AddedBehavior of ConcreateDecorator\n";
}

Main.cpp

/********************************************************************
    created:    2006/07/20
    filename:     Main.cpp
    author:        李创
                http://www.cppblog.com/converse/
 
    purpose:    Decorator模式的测试代码
*********************************************************************/
 
#include "Decorator.h"
#include <stdlib.h>
 
int main()
{
    // 初始化一个Component对象
    Component* pComponent = new ConcreateComponent();
    // 采用这个Component对象去初始化一个Decorator对象,
    // 这样就可以为这个Component对象动态添加职责
    Decorator* pDecorator = new ConcreateDecorator(pComponent);
 
    pDecorator->Operation();
 
    delete pDecorator;
 
    system("pause");
 
    return 0;
}

5 讨论

Decorator模式和Composite模式有相似的结构图，其区别在Composite模式已经详细讨论过了，请参看相应文档。另外GoF在《设计模式》中也讨论到Decorator和Proxy模式有很大程度上的相似，初学设计模式可能实在看不出这之间的一个联系和相似，并且它们在结构图上也很不相似。实际上，在本文档2.2节模式选择中分析到，让Decorator直接拥有一个ConcreteComponent的引用（指针）也可以达到修饰的功能，大家再把这种方式的结构图画出来，就和Proxy很相似了！

Decorator模式和Proxy模式的相似的地方在于它们都拥有一个指向其他对象的引用（指针），即通过组合的方式来为对象提供更多操作（或者Decorator模式）间接性（Proxy模式）。但是他们的区别是，Proxy模式会提供使用其作为代理的对象一样接口，使用代理类将其操作都委托给Proxy直接进行。这里可以简单理解为组合和委托之间的微妙的区别了。

Decorator模式除了采用组合的方式取得了比采用继承方式更好的效果，Decorator模式还给设计带来一种“即用即付”的方式来添加职责。在OO设计和分析经常有这样一种情况：为了多态，通过父类指针指向其具体子类，但是这就带来另外一个问题，当具体子类要添加新的职责，就必须向其父类添加一个这个职责的抽象接口，否则是通过父类指针是调用不到这个方法了。这样处于高层的父类就承载了太多的特征（方法），并且继承自这个父类的所有子类都不可避免继承了父类的这些接口，但是可能这并不是这个具体子类所需要的。而在Decorator模式提供了一种较好的解决方法，当需要添加一个操作的时候就可以通过Decorator模式来解决，你可以一步步添加新的职责。

6 参见

常见设计模式的解析和实现(C++)之九-Decorator模式. 李创. 2006-07-25 02:44.
设计模式解析之——DECORATOR模式. K_Eckel. 2005-07-08 21:05.