設計模式(9) 裝飾模式_ZenDei技術網路在線

裝飾模式裝飾模式的特點動態撤銷功能裝飾模式可以動態向一個現有的對象添加新的功能，同時又不改變其結構。就增加功能來說，使用繼承的方式生成子類也可以達到目的，但隨著擴展功能的不斷增加，子類的數量會快速膨脹，而裝飾模式提供了一種更加靈活的方案。裝飾模式 GOF對裝飾模式的描述為： Attach a ...

裝飾模式
裝飾模式的特點
動態撤銷功能

裝飾模式可以動態向一個現有的對象添加新的功能，同時又不改變其結構。就增加功能來說，使用繼承的方式生成子類也可以達到目的，但隨著擴展功能的不斷增加，子類的數量會快速膨脹，而裝飾模式提供了一種更加靈活的方案。

裝飾模式

GOF對裝飾模式的描述為：
Attach additional responsibilities to an object dynamically. Decorators provide a flexible alternative to subclassing for extending functionality.
— Design Patterns : Elements of Reusable Object-Oriented Software

UML類圖：
裝飾模式 UML類圖

IComponent介面定義了現有的功能，ConcreteComponent是它的具體實現類。
為了給IComponent擴展功能，引入了IDecorator介面，它繼承了IComponent介面，ConcreteDecorator是擴展功能的具體實現。

為了更形象地理解這一模式，模擬實現一個文字處理軟體功能，最初軟體只具備單純的文字輸入、顯示功能，後來擴展了更高級的功能，比如字體可以加粗、文字顏色可以調整、可以有不同的字型大小等等。

最初的功能

public interface IText
{
    string Content { get; }
}

public class TextObject : IText
{
    public string Content { get { return "hello"; } }
}

使用裝飾模式進行擴展

public interface IDecorator : IText { }

public abstract class DecoratorBase : IDecorator
{
    protected IText target;

    public abstract string Content { get; }

    public DecoratorBase(IText target)
    {
        this.target = target;
    }
}

//字體加粗
public class BoldDecorator : DecoratorBase
{
    public BoldDecorator(IText target) : base(target) { }

    public override string Content => ChangeToBoldFont(target.Content);

    public string ChangeToBoldFont(string content)
    {
        return $"<b>{content}</b>";
    }
}

//字體顏色
public class ColorDecorator : DecoratorBase
{
    public ColorDecorator(IText target) : base(target) { }

    public override string Content => AddColorTag(target.Content);

    public string AddColorTag(string content)
    {
        return $"<color>{content}</color>";
    }
}

測試代碼：

static void Main(string[] args)
{
    IText text = new TextObject();
    IDecorator text = new BoldDecorator(text);
    text = new ColorDecorator(text);
    Console.WriteLine(text.Content);
    //<color><b>hello</b></color>
}

裝飾模式是設計模式中實現技巧性非常明顯的一個模式，它的聲明要實現IComponent定義的方法，但同時又會保留一個IComponent的成員，IComponent介面方法的實現其實是通過自己保存的那個IComponent成員完成的，自己在這個基礎上增加一些額外的處理。

裝飾模式的特點

適用場景

在不影響其他對象的情況下，以動態、透明的方式給單個對象添加職責。畢竟客戶程式依賴的僅僅是IComponent介面，至於這個介面被做過什麼裝飾只有實施裝飾的對象才知道，而客戶程式只負責根據IComponent的方法調用。
屏蔽某些職責，也就是在套用某個裝飾類型的時候，並不增加新的特征，而只把既有方法屏蔽。
避免出現為了適應變化而子類膨脹的情況。

缺點

裝飾模式雖然提供了比繼承更加靈活的擴展方案，但也存在一些缺點：

開發階段需要編寫很多ConcreteDecorator類型。
行態動態組裝帶來的結果就是排查故障比較困難，從實際角度看，最後 IComponent的類型是最外層ConcreteDecorator的類型，但它的執行過程是一系列ConcreteDecorator處理後的結果，追蹤和調試相對困難。

動態撤銷功能

在實際場景中，除了動態增加功能，往往還需要動態撤銷某些功能，假設用裝飾模式來實現英雄聯盟中英雄購買裝備的過程，買一件裝備，就相當於動態為英雄增加功能，但如果後期升級裝備需要賣掉一件現有的準備時，在實現上就涉及到這件裝備功能的卸載。
在比如前面代碼中的文字處理功能，字體加粗後可以撤銷，字體的顏色也支持更換，也需要功能的動態撤銷，接上面的例子，實現撤銷的功能需要結合後面會學到的狀態模式，新增IState介面，引入了狀態的概念
支持撤銷功能的代碼如下：

//引入了狀態的概念
public interface IState
{
    bool Equals(IState newState);
}

//字體是否加粗可以用bool來表示
public class BoldState : IState
{
    public bool IsBold;
    public bool Equals(IState newState)
    {
        if (newState == null)
        {
            return false;
        }
        return ((BoldState)newState).IsBold == IsBold;
    }
}

//字體顏色的狀態比較多
public class ColorState : IState
{
    public Color Color = Color.Black;
    public bool Equals(IState newState)
    {
        if (newState == null)
        {
            return false;
        }
        return ((ColorState)newState).Color == Color;
    }
}

//基本功能
public interface IText
{
    string Content { get; }
}

public class TextObject : IText
{
    public string Content { get { return "hello"; } }

}

//裝飾介面，增加了狀態屬性和刷新狀態的動作
public interface IDecorator : IText
{
    IState State { get; set; }
    void Refresh<T>(IState newState) where T : IDecorator;
}

public abstract class DecoratorBase : IDecorator
{
    protected IText target;
    public DecoratorBase(IText target)
    {
        this.target = target;
    }
    public abstract string Content { get; }
    public IState State { get; set; }

    //更新狀態
    public virtual void Refresh<T>(IState newState) where T : IDecorator
    {
        if (this.GetType() == typeof(T))
        {
            if (newState == null)
            {
                State = null;
            }
            if (State != null && !State.Equals(newState))
            {
                State = newState;
            }
        }
        if (target != null && typeof(IDecorator).IsAssignableFrom(target.GetType()))
        {
            ((IDecorator)target).Refresh<T>(newState);
        }
    }

}    

public class BoldDecorator : DecoratorBase
{
    public BoldDecorator(IText target) : base(target)
    {
        base.State = new BoldState();
    }

    public override string Content
    {
        get
        {
            if (((BoldState)State).IsBold)
            {
                return $"<b>{base.target.Content}</b>";
            }
            else
            {
                return base.target.Content;
            }
        }
    }
}

public class ColorDecorator : DecoratorBase
{
    public ColorDecorator(IText target) : base(target)
    {
        base.State = new ColorState();
    }

    public override string Content
    {
        get
        {
            if (State != null)
            {
                string colorName = (((ColorState)State).Color).Name;
                return $"<{colorName}>{base.target.Content}</{colorName}>";
            }
            else
            {
                return base.target.Content;
            }      
        }
    }
}

測試代碼

static void Main(string[] args)
{
    IText text = new TextObject();
    //預設不加粗、黑色字體
    text = new BoldDecorator(text);
    text = new ColorDecorator(text);
    Console.WriteLine(text.Content);  //< Black > hello </ Black >

    //修改為加粗、紅色字體
    ColorState colorState = new ColorState();
    colorState.Color = Color.Red;
    BoldState boldState = new BoldState();
    boldState.IsBold = true;
    IDecorator root = (IDecorator)text;
    root.Refresh<ColorDecorator>(colorState);
    root.Refresh<BoldDecorator>(boldState);
    Console.WriteLine(text.Content); //< Red >< b > hello </ b ></ Red >

    //取消顏色設置
    colorState = null;
    root.Refresh<ColorDecorator>(colorState);
    Console.WriteLine(text.Content); //< b > hello </ b >
}

參考書籍：
王翔著《設計模式——基於C#的工程化實現及擴展》