C++設計模式之裝飾模式
前言
在實際開發(fā)時,你有沒有碰到過這種問題;開發(fā)一個類,封裝了一個對象的核心操作,而這些操作就是客戶使用該類時都會去調用的操作;而有一些非核心的操作,可能會使用,也可能不會使用;現在該怎么辦呢?
1.將這些非核心的操作全部放到類中,這樣,一個類就包含了很多核心的操作和一些看似有關,但是又無關的操作;這就會使核心類發(fā)生“爆炸”的現象,從而使核心類失去了一定的價值,也使使用核心類的客戶在核心操作和非核心操作中掙扎;
2.使用繼承來擴展核心類,需要使用核心類時,直接建立核心類對象;當需要使用核心類擴展類時,就建立核心類擴展類對象;這樣貌似是一種很有效的方法;但是由于繼承為類型引入的靜態(tài)特質,使得這種擴展方式缺乏靈活性;同時,又掉入了另一個陷阱,隨著擴展功能的增多,子類也會增多,各種子類的組合,就會導致類的膨脹,最后,就會被淹沒在類的海洋;此時,也不用我多說,你是不是想起了橋接模式,橋接模式就是為了適應多個維度的變化而發(fā)生子類“爆炸”的情況,但是,橋接模式是為了適應抽象和實現的不同變化,并不適用于我這里說的。那如何是好,這就要說到今天總結的裝飾模式了。
什么是裝飾模式?
在GOF的《設計模式:可復用面向對象軟件的基礎》一書中對裝飾模式是這樣說的:動態(tài)地給一個對象添加一些額外的職責。就增加功能來說,Decorator模式相比生成子類更為靈活。
裝飾模式能夠實現動態(tài)的為對象添加功能,是從一個對象外部來給對象添加功能。通常給對象添加功能,要么直接修改對象添加相應的功能,要么派生對應的子類來擴展,抑或是使用對象組合的方式。顯然,直接修改對應的類這種方式并不可取。在面向對象的設計中,而我們也應該盡量使用對象組合,而不是對象繼承來擴展和復用功能。裝飾器模式就是基于對象組合的方式,可以很靈活的給對象添加所需要的功能。裝飾器模式的本質就是動態(tài)組合。動態(tài)是手段,組合才是目的。總之,裝飾模式是通過把復雜的功能簡單化,分散化,然后再運行期間,根據需要來動態(tài)組合的這樣一個模式。它使得我們可以給某個對象而不是整個類添加一些功能。
UML類圖
Component:定義一個對象接口,可以給這些對象動態(tài)地添加職責;
ConcreteComponent:定義一個具體的Component,繼承自ConcreateComponent,重寫了Component類的虛函數;
Decorator:維持一個指向Component對象的指針,該指針指向需要被裝飾的對象;并定義一個與Component接口一致的接口;
ConcreteDecorator:向組件添加職責。
代碼實現:
/*
** FileName : DecoratorPatternDemo
** Author : Jelly Young
** Date : 2013/12/19
** Description : More information, please go to http://chabaoo.cn
*/
#include <iostream>
using namespace std;
class Component
{
public:
virtual void Operation() = 0;
};
class ConcreteComponent : public Component
{
public:
void Operation()
{
cout<<"I am no decoratored ConcreteComponent"<<endl;
}
};
class Decorator : public Component
{
public:
Decorator(Component *pComponent) : m_pComponentObj(pComponent) {}
void Operation()
{
if (m_pComponentObj != NULL)
{
m_pComponentObj->Operation();
}
}
protected:
Component *m_pComponentObj;
};
class ConcreteDecoratorA : public Decorator
{
public:
ConcreteDecoratorA(Component *pDecorator) : Decorator(pDecorator){}
void Operation()
{
AddedBehavior();
Decorator::Operation();
}
void AddedBehavior()
{
cout<<"This is added behavior A."<<endl;
}
};
class ConcreteDecoratorB : public Decorator
{
public:
ConcreteDecoratorB(Component *pDecorator) : Decorator(pDecorator){}
void Operation()
{
AddedBehavior();
Decorator::Operation();
}
void AddedBehavior()
{
cout<<"This is added behavior B."<<endl;
}
};
int main()
{
Component *pComponentObj = new ConcreteComponent();
Decorator *pDecoratorAOjb = new ConcreteDecoratorA(pComponentObj);
pDecoratorAOjb->Operation();
cout<<"============================================="<<endl;
Decorator *pDecoratorBOjb = new ConcreteDecoratorB(pComponentObj);
pDecoratorBOjb->Operation();
cout<<"============================================="<<endl;
Decorator *pDecoratorBAOjb = new ConcreteDecoratorB(pDecoratorAOjb);
pDecoratorBAOjb->Operation();
cout<<"============================================="<<endl;
delete pDecoratorBAOjb;
pDecoratorBAOjb = NULL;
delete pDecoratorBOjb;
pDecoratorBOjb = NULL;
delete pDecoratorAOjb;
pDecoratorAOjb = NULL;
delete pComponentObj;
pComponentObj = NULL;
}
使用場合
1.在不影響其他對象的情況下,以動態(tài)的,透明的方式給單個對象添加職責;
2.處理那些可以撤銷的職責;
3.當不能采用生成子類的方法進行擴充時。一種情況是,可能存在大量獨立的擴展,為支持每一種組合將產生大量的子類,使得子類數目呈爆炸性增長。另一種情況可能是因為類定義被隱藏,或類定義不能用于生成子類。
注意事項
1.接口的一致性;裝飾對象的接口必須與它所裝飾的Component的接口是一致的,因此,所有的ConcreteDecorator類必須有一個公共的父類;這樣對于用戶來說,就是統一的接口;
2.省略抽象的Decorator類;當僅需要添加一個職責時,沒有必要定義抽象Decorator類。因為我們常常要處理,現存的類層次結構而不是設計一個新系統,這時可以把Decorator向Component轉發(fā)請求的職責合并到ConcreteDecorator中;
3.保持Component類的簡單性;為了保證接口的一致性,組件和裝飾必須要有一個公共的Component類,所以保持這個Component類的簡單性是非常重要的,所以,這個Component類應該集中于定義接口而不是存儲數據。對數據表示的定義應延遲到子類中,否則Component類會變得過于復雜和臃腫,因而難以大量使用。賦予Component類太多的功能,也使得具體的子類有一些它們它們不需要的功能大大增大;
實現要點
1.Component類在Decorator模式中充當抽象接口的角色,不應該去實現具體的行為。而且Decorator類對于Component類應該透明,換言之Component類無需知道Decorator類,Decorator類是從外部來擴展Component類的功能;
2.Decorator類在接口上表現為“is-a”Component的繼承關系,即Decorator類繼承了Component類所具有的接口。但在實現上又表現為“has-a”Component的組合關系,即Decorator類又使用了另外一個Component類。我們可以使用一個或者多個Decorator對象來“裝飾”一個Component對象,且裝飾后的對象仍然是一個Component對象;
3.Decortor模式并非解決“多子類衍生的多繼承”問題,Decorator模式的應用要點在于解決“主體類在多個方向上的擴展功能”——是為“裝飾”的含義;
4.對于Decorator模式在實際中的運用可以很靈活。如果只有一個ConcreteComponent類而沒有抽象的Component類,那么Decorator類可以是ConcreteComponent的一個子類。如果只有一個ConcreteDecorator類,那么就沒有必要建立一個單獨的Decorator類,而可以把Decorator和ConcreteDecorator的責任合并成一個類。
5.Decorator模式的優(yōu)點是提供了比繼承更加靈活的擴展,通過使用不同的具體裝飾類以及這些裝飾類的排列組合,可以創(chuàng)造出很多不同行為的組合;
6.由于使用裝飾模式,可以比使用繼承關系需要較少數目的類。使用較少的類,當然使設計比較易于進行。但是,在另一方面,使用裝飾模式會產生比使用繼承關系更多的對象。更多的對象會使得查錯變得困難,特別是這些對象看上去都很相像。
與橋接模式的區(qū)別
之前總結了C++設計模式——橋接模式;你會發(fā)現,二者都是為了防止過度的繼承,從而造成子類泛濫的情況。那么二者之間的主要區(qū)別是什么呢?橋接模式的定義是將抽象化與實現化分離(用組合的方式而不是繼承的方式),使得兩者可以獨立變化??梢詼p少派生類的增長。如果光從這一點來看的話,和裝飾者差不多,但兩者還是有一些比較重要的區(qū)別:
1.橋接模式中所說的分離,其實是指將結構與實現分離(當結構和實現有可能發(fā)生變化時)或屬性與基于屬性的行為進行分離;而裝飾者只是對基于屬性的行為進行封閉成獨立的類,從而達到對其進行裝飾,也就是擴展。比如:異常類和異常處理類之間就可以使用橋接模式來實現完成,而不能使用裝飾模式來進行設計;如果對于異常的處理需要進行擴展時,我們又可以對異常處理類添加Decorator,從而添加處理的裝飾,達到異常處理的擴展,這就是一個橋接模式與裝飾模式的搭配;
2.橋接中的行為是橫向的行為,行為彼此之間無關聯,注意這里的行為之間是沒有關聯的,就比如異常和異常處理之間是沒有行為關聯的一樣;而裝飾者模式中的行為具有可疊加性,其表現出來的結果是一個整體,一個各個行為組合后的一個結果。
總結
裝飾模式重點在裝飾,對核心功能的裝飾作用;將繼承中對子類的擴展轉化為功能類的組合,從而將需要對子類的擴展轉嫁給用戶去進行調用組合,用戶如何組合由用戶去決定。我在學習裝飾模式時,就是重點分析了“裝飾”這個詞,我們都知道,裝飾是在一個核心功能上添加一些附屬功能,從而讓核心功能發(fā)揮更大的作用,但是最終它的核心功能是不能丟失的。這就好比我們進行windows shell開發(fā)時,我們是對windows的這層殼進行了功能的裝飾,從而實現了我們需要的一些裝飾功能,但是最終的功能還是由windows shell去完成。這就好比,我們的裝飾就是給核心功能添加了一層外衣,讓它看起來更漂亮和完美。
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