Java设计模式之装饰器模式
介绍：
在软件系统中，我们有时候需要对对象的功能进行扩展，继承虽然能够解决此类问题，但是由于继承本身的一些缺点使得扩展不能动态的进行，并且面对功能扩展间的组合，使用继承会使得子类急剧膨胀。装饰模式正是用来解决这类问题的，对对象功能进行任意的扩展而不用担心类继承所带来的膨胀。
现实中的例子：
“疯狂坦克”，我想大家都玩过吧，每一关中都会随机爆出一些可吃的东西，譬如防护罩：坦克吃了，增强抗打能力；譬如子弹：坦克吃了，发射子弹的速度快了;譬如石墙：坦克吃了可以打碎石墙……
解决方案：
如果叫我实现这些功能（防护罩：坦克吃了，增强抗打能力；譬如子弹：坦克吃了，发射子弹的速度快了;譬如石墙：坦克吃了可以打碎石墙），我该如何实现呢？
方案一：
思路：很显然，不管坦克吃了什么东西变成什么东西，它最终还是一个坦克。只不过根据所吃东西的不同发射子弹后产生的效果不同而已。那么继承无疑是很好的选择。
类图：
代码片段
public abstract class Itank
{
public int HP;
public string Name;
public Itank(string name)
{
this.Name = name;
}
public abstract void Shot(Itank destination);
public virtual void BeAttacked(int hp)
{
this.HP -= hp;
Console.WriteLine(string.Format("{0} is Attacked;Hp is {1}",Name, HP));
}
}
public class CommonTank:Itank
{
public CommonTank(string name):base(name)
{
this.HP = 100;
}
public override void BeAttacked(int hp)
{
base.BeAttacked(hp);
}
public override void Shot(Itank destination)
{
Console.WriteLine(string.Format("{0} shot {1}", Name, destination.Name));
destination.BeAttacked(20);
}
}
public class SpecialTank:Itank
{
public SpecialTank(string name):base(name)
{
this.HP = 150;
}
public override void BeAttacked(int hp)
{
base.BeAttacked(hp);
}
public override void Shot(Itank destination)
{
Console.WriteLine(string.Format("{0} shot {1}", Name, destination.Name));
destination.BeAttacked(50);
}
}
public class CommonlHoodTank:Itank
{
public CommonlHoodTank(string name)
: base(name)
{
this.HP = 300;
}
public override void BeAttacked(int hp)
{
base.BeAttacked(hp);
}
public override void Shot(Itank destination)
{
Console.WriteLine(string.Format("{0} shot {1}", Name, destination.Name));
destination.BeAttacked(20);
}
}
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
CommonTank commonTank1 = new CommonTank("CommonTank1");
CommonTank commomTank2 = new CommonTank("CommonTank2");
commonTank1.Shot(commomTank2);
Console.WriteLine("#####################################");
SpecialTank specialTank1 = new SpecialTank("SpecialTank1");
commonTank1.Shot(specialTank1);
Console.WriteLine("#####################################");
CommonlHoodTank commonlHoodTank1 = new CommonlHoodTank("CommonlHoodTank1");
commonTank1.Shot(commonlHoodTank1);
}
}
分析：如上代码，类CommonTank：普通坦克，SpecialTank：重型坦克。普通坦克吃了防护罩就需要生成新类：CommonlHoodTank。
普通坦克吃了子弹就需要生成新类：CommonBulletTank。普通坦克既吃了防护罩又吃了子弹就需要生成新类：CommonHoodBulletTank......
显然随着吃的东西的不同就需要生成不同的坦克子类。
你可以认为吃了不同的东西后变成了新的坦克(用新类表示新坦克)以此来表示新的能力，但是子类复子类，子类何其多！！！不只是如此，坦克的新功能是随着吃的东西的不同而动态获得的，所以无需像继承一样在编译时就知道其能力。基于此，设计第二套方案。
方案二：
思路：坦克吃了东西后，其能力加强了，但是本质还是该坦克而不是新坦克。
类图
代码片段
public abstract class Itank { public int HP; public string Name; public Itank(string name) { this.Name = name; } public abstract void Shot(Itank destination); public virtual void BeAttacked(int hp) { this.HP -= hp; Console.WriteLine(string.Format("{0} is Attacked;Hp is {1}",Name, HP)); } } public abstract class TankDecorator:Itank { protected Itank _itank; public TankDecorator(Itank itank,string name):base(name) { this._itank = itank; } public override void BeAttacked(int hp) { base.BeAttacked(hp); } } public BulletDecorator(Itank tank, string name) : base(tank, name) { } public override void BeAttacked(int hp) { _itank.BeAttacked(hp); } public override void Shot(Itank destination) { Console.WriteLine(string.Format("{0} shot {1}", Name, destination.Name)); destination.BeAttacked(120); } public class HoodDecorator:TankDecorator { public HoodDecorator(Itank tank, string name) : base(tank, name) { tank.HP += 200; } public override void BeAttacked(int hp) { _itank.BeAttacked(hp); } public override void Shot(Itank destination) { Console.WriteLine(string.Format("{0} shot {1}", Name, destination.Name)); destination.BeAttacked(20); } }class Program { static void Main(string[] args) { CommonTank commonTank1 = new CommonTank("CommonTank1"); CommonTank commomTank2 = new CommonTank("CommonTank2"); commonTank1.Shot(commomTank2); Console.WriteLine("#####################################"); HoodDecorator commonlHoodTank1 = new HoodDecorator(commonTank1, "CommonlHoodTank1"); commonTank1.Shot(commonlHoodTank1); } } |
如上代码所示：不仅解决了子类多得问题，也解决了动态添加功能的问题。这就是装饰者模式之精髓。
适用性
在以下情况下应当使用装饰模式：
1.需要扩展一个类的功能，或给一个类增加附加责任。
2.需要动态地给一个对象增加功能，这些功能可以再动态地撤销。
3.需要增加由一些基本功能的排列组合而产生的非常大量的功能，从而使继承关系变得不现实。
总结：
Decorator模式采用对象组合而非继承的手法，实现了在运行时动态的扩展对象功能的能力，而且可以根据需要扩展多个功能，避免了单独使用继承带来的“灵活性差”和“多子类衍生问题”。同时它很好地符合面向对象设计原则中“优先使用对象组合而非继承”和“开放-封闭”原则。
与简单继承的区别例子：
吃了子弹，吃了石墙，吃了防护罩。如果把这3种情况进行组合会有7种情况。1：吃了子弹，2：吃了石墙，3：吃了防护罩，
4：吃了子弹、石墙，5：吃了子弹、防护罩，6：吃了石墙、防护罩，7：吃了石墙、防护罩、子弹。
用继承来考虑需要生成7个类，但是用Decorator进行组合只需3个类：子弹Decorator、石墙Decorator、防护罩Decorator，这三个类进行相互组合就可以达到1楼的要求了。譬如表示吃了石墙、子弹、防护罩可以这样表示：Itank tank=new 子弹Decorator(new 石墙Decorator(new 防护罩Decorator(坦克1))),达到了为坦克1添加了3种能力。
