设计模式之三：装饰模式(Decorator)

装饰模式：

动态地给对象添加一些相关的职责。装饰模式相比与添加子类提供了一种更加灵活的方式。

UML图如下所示：

感觉上图中关键的有这几点：

1. Decorator与Component的聚合关系（即Decorator中存在一个Component类型的引用），由于这个聚合关系的存在，Decorator可以通过一个Component的引用调用Component的接口
2. Decorator与Component的继承关系，这个关系不是很容易理解。但是在这里联想到继承的里氏代换原则（父类出现的地方都可以替换成子类），就好理解了。即Decorator类也可以作为上面第1点中的聚合的对象，这点才是装饰模式的关键所在。
3. 上图的继承关系在现实世界中不是很好理解，但是它们符合面向对象中继承需要遵守的里氏替换原则，将这个原则带入来考虑这个设计模式很多地方就可以想通了。

主要包括：

1. Component(LibraryItem)：定义了一个为对象动态添加功能的接口
2. ConcreteComponent(Book,Video)：定义了能动态添加功能的对象
3. Decorator(Decorator)：操作了一个Component对象的引用
4. ConcreteDecorator(Borrowable,Written)：往Component（以及它的子类中）中添加功能

装饰模式的代码实现：

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <iostream>

class Component
{
    public:
        virtual void operation()=0;
};

class ConcreteComponent:public Component
{
    public:
        void operation()
        {
            std::cout<<"ConcreteCompont:operation()"<<std::endl;
        }
};

class Decorator:public Component
{
    public:
        void operation()
        {
            if(component!=NULL)
            {
                component->operation();
            }
        }
        void setComponent(Component * c)
        {
            component=c;
        }
    private:
        Component * component;
};

class ConcreteDecoratorA:public Decorator
{
    public:
        void operation()
        {
            Decorator::operation();
            std::cout<<"ConcreteDecoratorA::operation()"<<std::endl;
        }
};

class ConcreteDecoratorB:public Decorator
{
    public:
        void operation()
        {
            Decorator::operation();
            std::cout<<"ConcreteDecoratorB::operation()"<<std::endl;
        }
};

int main()
{
    std::cout<<"装饰模式测试"<<std::endl;
    ConcreteComponent *c=new ConcreteComponent();
    ConcreteDecoratorA *cda=new ConcreteDecoratorA();
    ConcreteDecoratorB *cdb=new ConcreteDecoratorB();
    cda->setComponent(c);
    cdb->setComponent(cda);

    std::cout<<"cda->operation() include:"<<std::endl;
    cda->operation();

    std::cout<<"--------------------"<<std::endl;

    std::cout<<"cdb->operation() include:"<<std::endl;
    cdb->operation();

    delete c;
    delete cda;
    delete cdb;
    return 0;
}

然后考虑一个具体的例子，即图书馆中的资源以及它们的一些特性，这些特性不是关键的并且可能有的时候需要有的时候又不需要，所以可以将它们不定义在各自的类中而通过装饰模式来实现。

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;
/**
 *一个真实的例子：模拟一个图书馆中的的资源（书，视频），它们各自的特性（可借阅，可写入）
 *Component为LibraryItem
 *ConcreteComponent为Book,Video
 *Decorator为Decorator
 *ConcreteDecorator为Borrowable,Written
 */

class LibraryItem
{
    public:
                virtual void show()=0;
};

class Book:public LibraryItem
{
    public:
            Book()
            {

            }
            Book(string str):name(str)
            {

            }
            void show()
            {
                std::cout<<"book:"<<name<<std::endl;
            }
    private:
            string name;
};

class Video:public LibraryItem
{
    public:
            Video()
            {

            }
            Video(string str):name(str)
            {

            }
            void show()
            {
                std::cout<<"Video:"<<name<<std::endl;
            }
    private:
            string name;
};

class Decorator:public LibraryItem
{
    public:
            Decorator()
            {

            }
            Decorator(LibraryItem * item)
            {
                libraryItem=item;
            }
            void show()
            {
                if(libraryItem!=NULL)
                        libraryItem->show();
            }

    private:
            LibraryItem * libraryItem;

};

class Written:public Decorator
{
    public:
            Written()
            {

            }
            Written(LibraryItem* item):Decorator(item)
            {
            }
            void show()
            {
                Decorator::show();
                std::cout<<"written"<<std::endl;
            }
};

class Borrowable:public Decorator
{
    public:
            Borrowable()
            {

            }
            Borrowable(LibraryItem* item):Decorator(item)
            {
            }
            void show()
            {
                Decorator::show();
                std::cout<<"borrowable"<<std::endl;
            }
};

int main()
{
    std::cout<<"具体的装饰模式例子："<<std::endl;
    std::cout<<"-----------------------"<<std::endl;
    Book *book=new Book("BigTalkDesignPattern");
    Borrowable* borrowableBook=new Borrowable(book);
    Written* writtenBook=new Written(borrowableBook);
    writtenBook->show();

    std::cout<<"-------------------------"<<std::endl;
    Video* video=new Video("Walking Death");
    Borrowable* borrowableVideo=new Borrowable(video);
    borrowableVideo->show();

    delete book;
    delete borrowableBook;
    delete writtenBook;
    delete video;
    delete borrowableVideo;

    return 0;
}

执行结果如下：