Head First设计模式之装饰者模式（Decorator Pattern）

Posted 2020-06-23 墨遥

前言：

     本节将深度讨论继承滥用问题，将会学到使用对象组合的方式，在运行时装饰类，在不修改任何底层代码的情况下，给对象赋予新的职责。

1.   基本需求：咖啡连锁店业务扩张需要重新设计订单系统

背景：由于StarBuzz咖啡连锁店业务扩张，准备更新订单系统，以合乎他们的饮料供应要求。

他们原来的类设计如下：

用户在购买咖啡的时候，可以能会要求在咖啡中加入各种调料，StarBuzz会根据用户加入的不同调收取不同费用，新的订单系统必须考虑到这些调料部分。

1.1 第一次设计

以上的每一个类的Cost（）方法将会算出咖啡加上订单的各种调料的价钱。虽然可以满足需求，但是这样会需要很多很多的类，而且也违反了OO的设计原则。

1.2 第二次设计

不需要创建那么多的类，只需要通过利用实例变量和继承，就可以追踪调料。

设计如下：

这样做，确实可以暂时满足需求，但是还会存在一些潜在的隐患，如下：

l  调料价格变动会改变原有代码

l  新增调料，除了加上新增方法外，还需要改变超类中的Cost()方法

l  依赖继承，子类将继承一些对自身并不合适的方法

l  部分需求无法满足：如双倍摩卡咖啡

l  违反了开放—关闭原则

2.   引入装饰者模式

2.1 开发----关闭原则

在上一节的第二次设计中我们可以看出这种设计方法明显的违背了“开发—关闭”原则，那什么是开闭原则呢？定义如下：

开发—关闭原则：类应该是对扩展开放，对修改关闭。

我们的目标是允许类容易扩展，在不修改现有代码的情况下，就可搭配新的行为，这样的设计具有弹性可以应对改变，可以接受新的功能来应对改变的需求。遵循开开放—关闭原则，通常会引入新的抽象层次，增加代码的复杂度，需要选择在设计中最可能改变的地方，然后应用开发-关闭原则。

2.2 认识装饰者模式，并以装饰者构造饮料订单

在1中我们已经了解到通过继承无法完全解决问题，这里我们以饮料为主体，然后在运行时以调料来“装饰”饮料。例如：如果客户想要摩卡和奶泡深焙咖啡，如下：

l  拿一个深焙（DarkRoast）对象

l  以摩卡（Mocha）对象装饰它

l  以奶泡（Whip）对象装饰它

l  调用Cost()方法，并依赖委托（delegate）将调料的价钱加上去

说明：以DarkRoast对象开始，顾客想要摩卡（Mocha），所以建立一个Mocha对象，用它将DarkRoast对象包起来，顾客想要奶炮（Whip），所以需要建立一个Whip装饰者，并用它将Mocha对象包起来。最后算钱，通过调用最外层的装饰者Whip的Cost（）方法就可以办到。其调用过程如下：

Whip.Cost()àMocha.Cost()àDarkRoast.Cost()（返回DarkRoast的价钱）àMocha.Cost()(Mocha在DarkRoast的结果上加上自己的价钱)àWhip.Cost()(Whip在Mocha的返回结果上加上自己的价钱)

基于以上的这种分析，我们可以得出以下的结论：

装饰者和被装饰对象有相同的超类型。

可以用一个或者多个装饰者包装一个对象。

因为装饰者和被装饰者有相同的超类型，所以在任何需要原始对象的场合，可以用装饰过的对象代替它。

装饰者可以在所委托被装饰者的行为之前或者之后，加上自己的行为，达到特定目的。

对象可以在任何时候被装饰，所以可以在运行时动态的用你喜欢的装饰者来装饰对象。

2.3 定义装饰者模式

装饰者模式：

动态的将责任附加到对象上，若要扩展功能，装饰者提供了更有弹性的替代方案。

设计类图如下：

 

依据这种装饰者模式的类图，我们设计出StarBuzz的类图，也让它符合这种结构设计，类图如下：

装饰者和被装饰者都继承自Beverage类，也就是拥有共同的超类，这里，我们是利用继承达到“类型匹配”，而不是利用继承获得“行为”。

装饰者和组件组合时，就是在加入新的行为，所得的新行为并不是继承自超类，而是由组合对象得来的。

如果依赖继承，那么类的行为只能在编译时静态决定，行为不是来自超类就是子类覆盖后的版本，每当需要新行为时，还得修改现有代码。如果利用组合，就可以动态的实现新的装饰者增加新的行为。

3 用装饰者模式实现咖啡店需求

根据在2.3中设计的咖啡店的类图，下面就进行具体的编码实现：

3.1 Beverage类（抽象组件）

 /// Description: Beverage抽象类
    /// </summary>
    public abstract class Beverage
    {
        public string description = "UnknownBeverage";
        public abstract stringGetDescription();
 
        public abstract double Cost();
 
    }

3.2Condiment(调料)基类（继承自Beverage基类，抽象装饰者）

/// Description:调料基类、派生类
    /// </summary>
    public abstract class CondimentDecorator:Beverage
    {
        //public  abstract string GetDescription();
    }

3.3饮料类（继承Beverage基类，具体组件）

public class Espresso:Beverage
    {
        public Espresso()
        {
            description = "Espresso";//设置饮料的表述，description继承自Beverage类的实例变量
        }
 
        public override double Cost()
        {
            return 1.99;
        }
 
        public override string GetDescription()
        {
            return description;
        }
    }
 
    public class HouseBlend : Beverage
    {
        public HouseBlend()
        {
            description = "HouseBlend";
        }
 
        public override double Cost()
        {
            return 0.89;
        }
 
        public override string GetDescription()
        {
            return description;
        }
    }
 
    public class DarkRoase : Beverage
    {
        public DarkRoase()
        {
            description = "DarkRoase";
        }
 
        public override double Cost()
        {
            return 1.11;
        }
        public override string GetDescription()
        {
            return description;
        }
    }
 
    public class Decat : Beverage
    {
        public Decat()
        {
            description = "Decat";
        }
 
        public override double Cost()
        {
            return 1.22;
        }
 
        public override string GetDescription()
        {
            return description;
        }
    }

3.4调料类（装饰者）

public class Mocha : CondimentDecorator
    {
        Beverage beverage;
        public Mocha(Beverage beverage)
        {
            this.beverage = beverage;
        }
 
        public override string GetDescription()
        {
            return beverage.GetDescription() + ",Mocha";
        }
 
        public override double Cost()
        {
            return 0.2 + beverage.Cost();
        }
    }
 
    public class Soy : CondimentDecorator
    {
        Beveragebeverage;
        public Soy(Beverage beverage)
        {
            this.beverage = beverage;
        }
 
        public override string GetDescription()
        {
            return beverage.GetDescription() + ",Soy";
        }
 
        public override double Cost()
        {
            return 0.3 + beverage.Cost();
        }
    }
 
    public class Whip : CondimentDecorator
    {
        Beverage beverage;
        public Whip(Beverage beverage)
        {
            this.beverage = beverage;
        }
 
        public override string GetDescription()
        {
            return beverage.GetDescription() + ",Whip";
        }
 
        public override double Cost()
        {
            return 0.3 + beverage.Cost();
        }
    }

3.5 测试

Beverage.Beverage beverage = newBeverage.Espresso();
            Console.WriteLine(beverage.GetDescription()+ " $ " + beverage.Cost());
 
            Beverage.Beverage beverage1 = newBeverage.DarkRoase();
            beverage1 = new Beverage.Mocha(beverage1);
            beverage1 = new Beverage.Mocha(beverage1);
            beverage1 = new Beverage.Whip(beverage1);
            Console.WriteLine(beverage1.GetDescription()+ " $ " + beverage1.Cost());
 
            Beverage.Beverage beverage2 = newBeverage.HouseBlend();
            beverage2 = new Beverage.Soy(beverage2);
            beverage2 = new Beverage.Mocha(beverage2);
            beverage2 = new Beverage.Whip(beverage2);
            Console.WriteLine(beverage2.GetDescription()+ " $ " + beverage2.Cost());

结果如下图：

4       总结

通过本章的学习，我们可以学到以下知识：

l  OO原则：

封装变化

多用组合，少用继承

针对接口编程，不针对实现编程

为交互对象之间的松耦合设计而努力

对扩展开放，对修改关闭（本章节新学习的OO原则）

l  OO模式

装饰者模式—动态地将责任附加到对象上，想要扩展功能，装饰者提供有别于继承的另一种选择。

l  要点归纳

继承和装饰者都可以让我们扩展行为，但继承不是弹性设计的最佳方案。

装饰者模式意味着一群装饰者类，装饰者类反应了被装饰组件的类型，可以用多个装饰者包装对象。

装饰者可以在被装饰者的行为之前或者之后加上自己的行为，甚至将被装饰者的行为取代，以到达特定目的。

装饰者模式会导致设计中出现许多小对象，过度使用会使程序变得复杂。