《大话设计模式》解读03-装饰模式

xxpcb

发布于 2024-06-17 12:53:10

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发布于 2024-06-17 12:53:10

文章被收录于专栏：码农爱学习的专栏

本篇文章，来解读《大话设计模式》的第6章——装饰模式。并通过C++代码实现实例代码的功能。

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注：第3~5章讲的是设计模式中的一些原则（第3章：单一职责原则；第4章：开放-封闭原则；第5章：依赖倒转原则和里氏替换原则），这些原则在设计模式中用到时会提及，暂不做专门解读。

1 装饰器模式

装饰模式，或称装饰器模式（Decorator），动态地给一个对象添加一些额外的职责，就增加功能来说，装饰模式比生成子类更加灵活

我们在给对象增加功能时，一种做法是再设计一个子类来继续父类，然后给子类添加额外的功能，另一种做法就是通过装饰模式，设计单独用于装饰功能的类，通过“包装”的形式动态给某个对象增加功能。

2 穿搭衣服实例

题目：用控制台程序，写可以给人搭配衣服的代码

2.1 版本一

版本一的代码，仅定义了一个Person类，提供6种不同服饰的装扮接口，以及1个名字展示接口。

2.1.1 Person类

Person类的代码如下，维护一个人的名字，然后是6种服饰的穿衣接口，就是加一句打印，最后Show接口显示人的名字。

class Person
{
public:
    Person(std::string name)
    {
        m_name = name;
    }
    
    void WearTShirts()
    {
        printf("大T恤 ");
    }
    
    void WearBigTrouser()
    {
        printf("垮裤 ");
    }
    
    void WearSneakrs()
    {
        printf("破球鞋 ");
    }
    
    void WearSuit()
    {
        printf("西装 ");
    }
    
    void WearTie()
    {
        printf("领带 ");
    }
    
    void WearLeatherShoes()
    {
        printf("皮鞋 ");
    }
    
    void Show()
    {
        printf("装扮的%s", m_name.c_str());
    }  
             
private:
    std::string m_name;
};

2.1.2 主函数

主函数的逻辑如下，先实例化一个名为"小菜"的Person对象，然后依次调用穿衣接口，最后调用展示接口：

#include <iostream>

int main()
{
    Person xc = Person("小菜");
    
    printf("\n第一种装扮：");
    xc.WearTShirts();
    xc.WearBigTrouser();
    xc.WearSneakrs();
    xc.Show();
    
    printf("\n第二种装扮：");
    xc.WearSuit();
    xc.WearTie();
    xc.WearLeatherShoes();
    xc.Show(); 
    
    printf("\n");  
    
    return 0;
}

代码运行效果如下：

版本一这种方式，虽然功能实现了，但如果想要增加装扮，就需要修改Person类了，这违反了面向对象设计中的开放-封闭原则。

开放-封闭原则：是指软件实体（类、模块、函数等等）应该可以扩展，但是不可修改。换句话说：

开放：对扩展开放，当需要增加新功能时，通过代码扩展的方式（如增加新的类）实现
封闭：对修改封闭，当需要增加新功能时，尽量避免对原有代码的修改

下面来看版本二如何实现。

2.2 版本二

版本二是将各种服饰单独封装了起来，并继承自服饰抽象类，将服饰类与人类进行了分离，类图如下：

这样，后续需要增加服饰时，只需要增加对应的具体服饰类，而不会影响其它已有的服饰类的代码。

2.2.1 Person类与服饰类

Person类与服饰类的代码如下，Person类只维护一个人的名字，并通过Show接口显示人的名字。服饰类的Show接口用于显示服饰的名称，具体显示的内容由具体服饰类的Show接口实现，也是打印出服饰的名字。

// Person类
class Person
{
public:
    Person(std::string name)
    {
        m_name = name;
    }
    
    void Show()
    {
        printf("装扮的%s", m_name.c_str());
    }    
      
private:
    std::string m_name;
};

// 服饰类
class Finery
{
public:
    virtual void Show(){};
};

// 各种服饰子类
class TShirts : public Finery
{
public:
    void Show()
    {
        printf("大T恤 ");
    }    
};

class BigTrouser : public Finery
{
public:
    void Show()
    {
        printf("垮裤 ");
    }    
};

class Sneakrs : public Finery
{
public:
    void Show()
    {
        printf("破球鞋 ");
    }    
};

class Suit : public Finery
{
public:
    void Show()
    {
        printf("西装 ");
    }    
};

class Tie : public Finery
{
public:
    void Show()
    {
        printf("领带 ");
    }    
};

class LeatherShoes : public Finery
{
public:
    void Show()
    {
        printf("皮鞋 ");
    }    
};

2.2.2 主函数

主函数的逻辑如下，先实例化一个名为"小菜"的Person对象，

然后依次实例化具体要装扮的服饰类并调用对应的展示接口，

最后调用Person的展示接口：

int main()
{
    Person xc = Person("小菜"); //先实例化一个名为"小菜"的Person对象
    
    printf("\n第一种装扮：");
    TShirts dtx; //依次实例化具体要装扮的服饰类
    BigTrouser kk;
    Sneakrs pqx;
    dtx.Show(); //调用对应的展示接口
    kk.Show();
    pqx.Show();
    xc.Show(); //最后调用Person的展示接口
    
    printf("\n第二种装扮：");
    Suit xz;
    Tie ld;
    LeatherShoes px;
    xz.Show();
    ld.Show();
    px.Show();
    xc.Show(); 
    
    printf("\n");  
    
    return 0;
}

代码运行效果如下：

版本二中，Rerson类和服饰类是完全独立的，搭配衣服的过程也只是一个一个将对应词打印出来。下面来看版本三。

2.3 版本三

版本三用到了本篇要讲的装饰器模式。

在本例中，服饰就是装饰类，具体的服饰，T恤、球鞋这些是具体的装饰类，而人就是要被装饰的组件，那是组件Component还是具体组件ConcreateComponet呢？

本例中，只有一个ConcreateComponet具体组件类，就没必要单独建立一个Component组件类，可以把两者职责合并成一个类，也就是只使用ConcreateComponet类表示Person类。

2.3.1 Person类与服饰类

Person类与服饰类的代码如下：

// Person类
class Person
{
public:
    Person(){};
    
    Person(std::string name)
    {
        m_name = name;
    }
    
    // 父类的函数
    virtual void Show()
    {
        printf("装扮的%s", m_name.c_str());
    }    
      
private:
    std::string m_name;
};

// 服饰类（Decorator）
class Finery : public Person
{
protected:
    Person *m_pComponent = nullptr;
    
public:
    void Decorate(Person *pComponent)
    {
        m_pComponent = pComponent;
    }
    
    // 子类的函数
    void Show()
    {
        if (m_pComponent != nullptr)
        {
            m_pComponent->Show();
        }
    }
};

// 具体服饰类（ConcreateDecorator）
class TShirts : public Finery
{
public:
    void Show()
    {
        printf("大T恤 ");
        Finery::Show();
    }   
};

class BigTrouser : public Finery
{
public:
    void Show()
    {
        printf("垮裤 ");
        Finery::Show();
    }    
};

class Sneakrs : public Finery
{
public:
    void Show()
    {
        printf("破球鞋 ");
        Finery::Show();
    }    
};

class Suit : public Finery
{
public:
    void Show()
    {
        printf("西装 ");
        Finery::Show();
    }    
};

class Tie : public Finery
{
public:
    void Show()
    {
        printf("领带 ");
        Finery::Show();
    }    
};

class LeatherShoes : public Finery
{
public:
    void Show()
    {
        printf("皮鞋 ");
        Finery::Show();
    }    
};

2.3.2 主函数

主函数的逻辑如下，先实例化一个名为"小菜"的Person对象，

然后再依次实例化要装扮的服饰类对象，接着通过“包装”的方式，后一个对象对前一个对象进行包装，

最后调用最终包装后对象的展示接口：

int main()
{
    Person *xc = new Person("小菜");
    
    printf("\n第一种装扮：");
    TShirts    *dtx = new TShirts();
    BigTrouser *kk  = new BigTrouser(); 
    Sneakrs    *pqx = new Sneakrs();
    
    dtx->Decorate(xc); // 装饰过程：先用大裤衩装饰小菜
    kk->Decorate(dtx); // 再用垮裤装饰穿了大裤衩的小菜
    pqx->Decorate(kk); // 再用破球鞋装饰穿了大裤衩和垮裤的小菜
    pqx->Show();       // 最后调用最外层的装饰对象的展示接口

    printf("\n第二种装扮：");
    Suit         *xz = new Suit();
    Tie          *ld = new Tie();
    LeatherShoes *px = new LeatherShoes();
    
    xz->Decorate(xc); // 装饰过程：先用西装装饰小菜
    ld->Decorate(xz); // 再用领带装饰穿了西装的小菜
    px->Decorate(ld); // 再皮鞋装饰穿了西装和领带的小菜
    px->Show();       // 最后调用最外层的装饰对象的展示接口  

    printf("\n");  
    
    return 0;
}

代码运行效果如下：