5、装饰模式

1. 概述

    若你从事过面向对象开发,实现给一个类或对象增加行为,使用继承机制,这是所有面向对象语言的一个基本特性。
如果已经存在的一个类缺少某些方法,或者须要给方法添加更多的功能(魅力),
你也许会仅仅继承这个类来产生一个新类—这建立在额外的代码上。
    通过继承一个现有类可以使得子类在拥有自身方法的同时还拥有父类的方法。但是这种方法是静态的,
用户不能控制增加行为的方式和时机。如果 你希望改变一个已经初始化的对象的行为,你怎么办?
或者,你希望继承许多类的行为,该怎么办?前一个,只能在于运行时完成,后者显然时可能的,
但是可能会导致产生大量的不同的类—可怕的事情。

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2. 问题

  你如何组织你的代码使其可以容易的添加基本的或者一些很少用到的 特性,而不是直接添加额外的代码写在
你的类的内部?

3. 解决方案

       装饰器模式: 动态地给一个对象添加一些额外的职责或者行为。就增加功能来说, Decorator模式相比生成子类更为灵活。

      装饰器模式提供了改变子类的灵活方案。装饰器模式在不必改变原类文件和使用继承的情况下,动态的扩展一个对象的功能。它是通过创建一个包装对象,也就是装饰来包裹真实的对象。

      当用于一组子类时,装饰器模式更加有用。如果你拥有一族子类(从一个父类派生而来),你需要在与子类独立使用情况下添加额外的特性,你可以使用装饰器模式,以避免代码重复和具体子类数量的增加。

4. 适用性

以下情况使用Decorator模式

  • 在不影响其他对象的情况下,以动态、透明的方式给单个对象添加职责。
  • 处理那些可以撤消的职责。
  • 当不能采用生成子类的方法进行扩充时。一种情况是,可能有大量独立的扩展,
    为支持每一种组合将产生大量的子类,使得子类数目呈爆炸性增长。
    另一种情况可能是因为类定义被隐藏,或类定义不能用于生成子类。

5. 结构

UML如图:

装饰模式.jpg

6.构建模式的组成

抽象组件角色(Component):定义一个对象接口,以规范准备接受附加责任的对象,即可以给这些对象动态地添加职责。
具体组件角色(ConcreteComponent) :被装饰者,定义一个将要被装饰增加功能的类。
可以给这个类的对象添加一些职责
抽象装饰器(Decorator):维持一个指向构件Component对象的实例,
并定义一个与抽象组件角色Component接口一致的接口
具体装饰器角色(ConcreteDecorator):向组件添加职责。

7. 效果

装饰模式的特点:
1) 装饰对象和真实对象有相同的接口。这样客户端对象就可以以和真实对象相同的方式和装饰对象交互。
2) 装饰对象包含一个真实对象的索引(reference) 
3) 装饰对象接受所有的来自客户端的请求。它把这些请求转发给真实的对象。  
4) 装饰对象可以在转发这些请求以前或以后增加一些附加功能。这样就确保了在运行时,不用修改给定对象的结构就可以在外部增加附加的功能。在面向对象的设计中,通常是通过继承来实现对给定类的功能扩展。

Decorator模式至少有两个主要优点和两个缺点:

  1. 比静态继承更灵活: 与对象的静态继承(多重继承)相比, Decorator模式提供了更加灵活的向对象添加职责的方式。可以用添加和分离的方法,用装饰在运行时刻增加和删除职责。相比之下,继承机制要求为每个添加的职责创建一个新的子类。这会产生许多新的类,并且会增加系统的复杂度。此外,为一个特定的Component类提供多个不同的 Decorator类,这就使得你可以对一些职责进行混合和匹配。使用Decorator模式可以很容易地重复添加一个特性。
  2. 避免在层次结构高层的类有太多的特征 Decorator模式提供了一种“即用即付”的方法来添加职责。它并不试图在一个复杂的可定制的类中支持所有可预见的特征,相反,你可以定义一个简单的类,并且用 Decorator类给它逐渐地添加功能。可以从简单的部件组合出复杂的功能。这样,应用程序不必为不需要的特征付出代价。同时更易于不依赖于 Decorator所扩展(甚至是不可预知的扩展)的类而独立地定义新类型的 Decorator。扩展一个复杂类的时候,很可能会暴露与添加的职责无关的细节。
  3. Decorator与它的Component不一样 Decorator是一个透明的包装。如果我们从对象标识的观点出发,一个被装饰了的组件与这个组件是有差别的,因此,使用装饰不应该依赖对象标识。
  4. 有许多小对象 采用Decorator模式进行系统设计往往会产生许多看上去类似的小对象,这些对象仅仅在他们相互连接的方式上有所不同,而不是它们的类或是它们的属性值有所不同。尽管对于那些了解这些系统的人来说,很容易对它们进行定制,但是很难学习这些系统,排错也很困难。

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8. 实现

swift 案例 装饰模式UML图

装饰模式.png

抽象基类

//抽象基类
class Component: NSObject {
    func show() { 
    }
}

人类

//人类(被装饰对象)
class Person: Component {
    private var name: String;
    
    init(name: String) {
        self.name = name
        super.init()
    }
    
    override func show() {
        print("装扮的\(name)")
    }
}

服饰基类

//服饰基类
class Finery: Component {
    private var component: Component?
    func decorate(component: Component) {
        self.component = component
    }
    
    override func show() {
        guard let component = component else { return }
        component.show()
    }
}

服饰子类(其它子类类似)

//垮裤
class BigTrouser: Finery {
    override func show() {
        print("垮裤")
        super.show()
    }
}


9. 实现2

因为只有一个具体被装饰类,所以可以除去抽象基类Component,以Person类作为抽象基类

(抽象基类)

//人类(被装饰对象)
class Person: Component {
    private var name: String;
    
    init(name: String) {
        self.name = name
        super.init()
    }
    
    override func show() {
        print("装扮的\(name)")
    }
}

服饰基类(服饰子类不作改动)

//服饰基类
class Finery: Component {
    
    private var component: Component?
    
    func decorate(component: Component) {
        self.component = component
    }
    
    override func show() {
        guard let component = component else { return }
        component.show()
    }
}

10. HeadFirst流程

装饰模式-1.jpg

11. HeadFirst实现

Beverage协议

//接口,swift没有抽象类,只能用协议实现
protocol Beverage {
    var description: String { set get }
    func getDescription() -> String
    func cost() -> Double
}

////抽象基类  错误方式
//class Beverage {
//    var description = "Unknown Beverage"
//
//    func getDescription() -> String { return description }
//
//    func cost() -> Double { return 0.0 }
//}

调料基类

class CondimentDecorator: Beverage {
    var description: String = "Unknown Condiment"

    func getDescription() -> String { return description }

    func cost() -> Double { return 0.0  }
}

浓缩咖啡(具体饮料,其它饮料类型)

class CondimentDecorator: Beverage {
    var description: String = "Unknown Condiment"

    func getDescription() -> String { return description }

    func cost() -> Double { return 0.0  }
}

调料

//豆浆
class Soy: CondimentDecorator {
    var beverage: Beverage

    init(beverage: Beverage) {
        self.beverage = beverage
    }

    override func getDescription() -> String { return beverage.getDescription() + ", Soy" }

    override func cost() -> Double { return 0.15 }
}

具体实现

//深缩咖啡: 不加调料
let epresso = Espresso()
print("\(epresso.getDescription()) $\(epresso.cost())")

//深焙咖啡: 两杯摩卡,一杯奶泡
var darkRoast: Beverage = DarkRoast()
darkRoast = Mocha(beverage: darkRoast)
darkRoast = Mocha(beverage: darkRoast)
darkRoast = Whip(beverage: darkRoast)
print("\(darkRoast.getDescription()) $\(darkRoast.cost())")

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