装饰模式

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；并且随着子类的增多（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。

装饰模式：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）。

问题导入：

//业务操作
class Stream{
public：
    virtual void Write(char data)=0;
    virtual ~Stream(){}
};
//主体类
class FileStream: public Stream{
public:
    virtual void Write(char data){
    }
};
class NetworkStream :public Stream{
public:
    virtual void Write(char data){
    }
};
class MemoryStream :public Stream{
public:
    virtual void Write(char data){
        //写内存流
    }
};

此时，如果需要对这些子类进行扩展，如加上对各种流的加密或缓冲操作，代码如下：

//扩展操作
class CryptoFileStream :public FileStream{
public:
    virtual void Write(char data){
        //加密
        FileStream::Write(data);
        //加密
    }
};
class CryptoNetworkStream : :public NetworkStream{
public:
    virtual void Write(char data){
        //加密
        NetworkStream::Write(data);
        //加密
    }
};
class CryptoMemoryStream : public MemoryStream{
public:
    virtual void Write(char data){
        //加密
        MemoryStream::Write(data);
        //加密
    }
};
class BufferedFileStream : public FileStream{
    //...
};
class BufferedNetworkStream : public NetworkStream{
    //...
};
class BufferedMemoryStream : public MemoryStream{
    //...
}
class CryptoBufferedFileStream :public FileStream{
public:
    virtual void Write(char data){
        //加密
        //缓冲
        FileStream::Write(data);//写文件流
        //加密
        //缓冲
    }
};
void Process(){
        //编译时装配
    CryptoFileStream *fs1 = new CryptoFileStream();
    BufferedFileStream *fs2 = new BufferedFileStream();
    CryptoBufferedFileStream *fs3 =new CryptoBufferedFileStream();
}

其中针对每个流的加密和缓冲操作都是一样的，就带来了大量的代码重复。此时考虑组合替换继承：

//扩展操作
class CryptoFileStream {
private:
	FileStream* stream;
public:
    virtual void Write(char data){
        //加密
        stream->Write(data);
        //加密
    }
};
class CryptoNetworkStream {
private:
	NetworkStream* stream;
public:
    virtual void Write(char data){
        //加密
        stream->Write(data);
        //加密
    }
};
class CryptoMemoryStream {
private:
	MemoryStream* stream;
public:
    virtual void Write(byte data){
        //加密
        stream->Write(data);
        //加密
    }
};
class BufferedFileStream : public FileStream{
    //...
};
class BufferedNetworkStream : public NetworkStream{
    //...
};
class BufferedMemoryStream : public MemoryStream{
    //...
}
class CryptoBufferedFileStream {
private:
	FileStream* stream;
public:
    virtual void Write(chardata){
        //....
        stream->Write(data);
    }
};
void Process(){
        //编译时装配
    CryptoFileStream *fs1 = new CryptoFileStream();
    BufferedFileStream *fs2 = new BufferedFileStream();
    CryptoBufferedFileStream *fs3 =new CryptoBufferedFileStream();
}

替换之后，CryptoFileStream、CryptoNetworkStream 、CryptoMemoryStream这三个类的操作都是一样的，唯有成员变量不同。而根据多态的原则，可以把成员变量也统一，Stream* stream。这样在编译时保持一样，运行时通过多态的方式支持变化。stream = new FileStream()；使得3个类一样，消除重复。 同时为了实现接口规范，还需要继承Stream基类。 最终代码如下：

#include<iostream>
using namespace std;

class Stream {
public:
	virtual void Write(char data) = 0;
	virtual ~Stream() {}
};

//主体类
class FileStream : public Stream {
public:
    virtual void Write(char data) {
        //写文件流
    }
};
class NetworkStream :public Stream {
public:
    virtual void Write(char data) {
        //写网络流
    }
};
class MemoryStream :public Stream {
public:
    virtual void Write(char data) {
        //写内存流
    }
};

//扩展操作
class DecoratorStream :public Stream {//主要是讲扩展子类的相同成员变量抽象上去
protected:
    Stream* stream;
    DecoratorStream(Stream* stm):stream(stm){}
};

class CryptoStream :public DecoratorStream {
public:
    CryptoStream(Stream* stm):DecoratorStream(stm){}
    virtual void Write(char data) {
        //加密
        stream->Write(data);
        //加密
    }
};

class BufferedStream :public DecoratorStream {
public:
    BufferedStream(Stream* stm) :DecoratorStream(stm) {}
    virtual void Write(char data) {
        //缓存
        stream->Write(data);
        //缓存
    }
};

void process() {
    //运行时装配
    FileStream* s1 = new FileStream();
    //文件流加密
    CryptoStream* s2 = new CryptoStream(s1);
    //文件流缓存
    BufferedStream* s3 = new BufferedStream(s1);
    //文件流加密缓存
    BufferedStream* s4 = new BufferedStream(s2);//两次向上调
}

要点：
1、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”。

2、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。但在实现上又表现为has-a Component的组合关系，即Decorator类又使用了另外一个Component类。

3、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“主体类在多个方向上的扩展功能”——是为“装饰”的含义。

本文内容参考自李建忠《C++设计模式》。