3. 单一职责
3.1 Decorator(装饰模式)
3.1.1 动机（Motivation）
- 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。
- 如何使“对象功能的扩展”能够根据需要来动态地实现？同时避免“扩展功能的增多”带来的子类膨胀问题？从而使得任何“功能扩展变化”所导致的影响将为最低？
3.1.2 模式定义
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）。 ——《设计模式》GoF 要点总结
- 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”。
- 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。
- 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。
3.1.3 代码分析
代码最初版本：
//业务操作，定义一个流操作，基类
class Stream{
public:
virtual char Read(int number)=0;
virtual void Seek(int position)=0;
virtual void Write(char data)=0;
virtual ~Stream(){}// 析构必须是虚函数
};
//主体类，继承Stream
class FileStream: public Stream{
public:
virtual char Read(int number){
//读文件流
}
virtual void Seek(int position){
//定位文件流
}
virtual void Write(char data){
//写文件流
}
};
// 网络流，继承Stream
class NetworkStream :public Stream{
public:
virtual char Read(int number){
//读网络流
}
virtual void Seek(int position){
//定位网络流
}
virtual void Write(char data){
//写网络流
}
};
// 内存流，继承Stream
class MemoryStream :public Stream{
public:
virtual char Read(int number){
//读内存流
}
virtual void Seek(int position){
//定位内存流
}
virtual void Write(char data){
//写内存流
}
};
//扩展操作；加密
class CryptoFileStream :public FileStream{
public:
virtual char Read(int number){
//额外的加密操作...
FileStream::Read(number);//读文件流
}
virtual void Seek(int position){
//额外的加密操作...
FileStream::Seek(position);//定位文件流
//额外的加密操作...
}
virtual void Write(byte data){
//额外的加密操作...
FileStream::Write(data);//写文件流
//额外的加密操作...
}
};
class CryptoNetworkStream : public NetworkStream{
public:
virtual char Read(int number){
//额外的加密操作...
NetworkStream::Read(number);//读网络流
}
virtual void Seek(int position){
//额外的加密操作...
NetworkStream::Seek(position);//定位网络流
//额外的加密操作...
}
virtual void Write(byte data){
//额外的加密操作...
NetworkStream::Write(data);//写网络流
//额外的加密操作...
}
};
class CryptoMemoryStream : public MemoryStream{
public:
virtual char Read(int number){
//额外的加密操作...
MemoryStream::Read(number);//读内存流
}
virtual void Seek(int position){
//额外的加密操作...
MemoryStream::Seek(position);//定位内存流
//额外的加密操作...
}
virtual void Write(byte data){
//额外的加密操作...
MemoryStream::Write(data);//写内存流
//额外的加密操作...
}
};
// 又是额外操作
class BufferedFileStream : public FileStream{
//...
};
class BufferedNetworkStream : public NetworkStream{
//...
};
class BufferedMemoryStream : public MemoryStream{
//...
};
class CryptoBufferedFileStream :public FileStream{
public:
virtual char Read(int number){
//额外的加密操作...
//额外的缓冲操作...
FileStream::Read(number);//读文件流
}
virtual void Seek(int position){
//额外的加密操作...
//额外的缓冲操作...
FileStream::Seek(position);//定位文件流
//额外的加密操作...
//额外的缓冲操作...
}
virtual void Write(byte data){
//额外的加密操作...
//额外的缓冲操作...
FileStream::Write(data);//写文件流
//额外的加密操作...
//额外的缓冲操作...
}
};
void Process(){
//编译时装配
CryptoFileStream *fs1 = new CryptoFileStream();
BufferedFileStream *fs2 = new BufferedFileStream();
CryptoBufferedFileStream *fs3 =new CryptoBufferedFileStream();
}
上述代码的问题在于：
- 过多的继承，使得子类拓展会爆炸，其实上面的加密操作，分别对文件流，网络流和内存流，这一部分是可以抽象出来。
- 上述代码，实际上有许多重复代码的地方
代码版本2：
//业务操作
class Stream{
public:
virtual char Read(int number)=0;
virtual void Seek(int position)=0;
virtual void Write(char data)=0;
virtual ~Stream(){}
};
//主体类
class FileStream: public Stream{
public:
virtual char Read(int number){
//读文件流
}
virtual void Seek(int position){
//定位文件流
}
virtual void Write(char data){
//写文件流
}
};
class NetworkStream :public Stream{
public:
virtual char Read(int number){
//读网络流
}
virtual void Seek(int position){
//定位网络流
}
virtual void Write(char data){
//写网络流
}
};
class MemoryStream :public Stream{
public:
virtual char Read(int number){
//读内存流
}
virtual void Seek(int position){
//定位内存流
}
virtual void Write(char data){
//写内存流
}
};
// 扩展操作
// 这里将扩展操作使用Decorator设计模式将扩展操作抽象独立出来。
// 三个子类变为一个子类，用组合代替继承
// 这里既继承了Stream 有组合了Stream，大多数都是Decorator设计模式
// 这是一种 is a 和 has a
class CryptoStream: public Stream {
Stream* stream;//...
public:
CryptoStream(Stream* stm):stream(stm){
// 构造函数，使用输入参数stm初始化
}
// 一下是继承Stream重写的纯虚函数
virtual char Read(int number){
//额外的加密操作...
stream->Read(number);//读文件流
}
virtual void Seek(int position){
//额外的加密操作...
stream::Seek(position);//定位文件流
//额外的加密操作...
}
virtual void Write(byte data){
//额外的加密操作...
stream::Write(data);//写文件流
//额外的加密操作...
}
};
// 同理扩展操作Buffer也可以采用上面的思路
class BufferedStream : public Stream{
Stream* stream;//...
public:
BufferedStream(Stream* stm):stream(stm){
}
//...
};
// 在上述被调用时，版本1 的静态就变成了动态
void Process(){
//运行时装配
FileStream* s1=new FileStream();
CryptoStream* s2=new CryptoStream(s1);// 使用s1 对加密初始化
BufferedStream* s3=new BufferedStream(s1);
BufferedStream* s4=new BufferedStream(s2);
}
版本3：
//业务操作
class Stream{
public:
virtual char Read(int number)=0;
virtual void Seek(int position)=0;
virtual void Write(char data)=0;
virtual ~Stream(){}
};
//主体类
class FileStream: public Stream{
public:
virtual char Read(int number){
//读文件流
}
virtual void Seek(int position){
//定位文件流
}
virtual void Write(char data){
//写文件流
}
};
class NetworkStream :public Stream{
public:
virtual char Read(int number){
//读网络流
}
virtual void Seek(int position){
//定位网络流
}
virtual void Write(char data){
//写网络流
}
};
class MemoryStream :public Stream{
public:
virtual char Read(int number){
//读内存流
}
virtual void Seek(int position){
//定位内存流
}
virtual void Write(char data){
//写内存流
}
};
//扩展操作
// 由于两个子类有相同的成员Stream*，所以这个成员要往上提
// 抽象 DecoratorStream，符合面向设计对象原则
DecoratorStream: public Stream{
protected:
Stream* stream;//...
DecoratorStream(Stream * stm):stream(stm){
}
};
class CryptoStream: public DecoratorStream {
public:
CryptoStream(Stream* stm):DecoratorStream(stm){
}
virtual char Read(int number){
//额外的加密操作...
stream->Read(number);//读文件流
}
virtual void Seek(int position){
//额外的加密操作...
stream::Seek(position);//定位文件流
//额外的加密操作...
}
virtual void Write(byte data){
//额外的加密操作...
stream::Write(data);//写文件流
//额外的加密操作...
}
};
class BufferedStream : public DecoratorStream{
Stream* stream;//...
public:
BufferedStream(Stream* stm):DecoratorStream(stm){
}
//...
};
void Process(){
//运行时装配
FileStream* s1=new FileStream();
CryptoStream* s2=new CryptoStream(s1);
BufferedStream* s3=new BufferedStream(s1);
BufferedStream* s4=new BufferedStream(s2);
}
