基於東北F4的設計模式情景劇——第一幕 裝飾模式(Decorator Pattern)

第一場 難題未解

佈景：鐵嶺，晴天，午後，風。在一幢還算氣派的寫字樓的三層外牆上，掛着一條紅色橫幅，上面用歪歪扭扭的毛筆字寫着「東北F4軟件外包工做室」。大風中，那早已褪色的條幅劇烈地抖動着，發出陣陣嘶吼。房間內，東北F4正在爲大鵬科技股份有限公司開發一款「大俠」遊戲。

劉能（坐在椅子上，扭頭衝衆人）：好……好啦，搞……搞定！我建立了一個大俠虛基類，而後派生出了三峽和張鳳霞兩……兩個實例，每一個大俠有兩個功能：攻擊和隱……隱身。這是我畫的那什麼U……U什麼圖：

劉能：還有，這是我寫的代……代碼：

 1 class DaXia   //虛基類  
 2 {  
 3 public:  
 4     DaXia() {};  
 5     virtual ~DaXia() {};  
 6     virtual void GongJi() = 0;  
 7     virtual void YinShen() = 0;  
 8 };  
 9   
10 class SanXia :public DaXia   //三峽版本  
11 {  
12 public:  
13     SanXia() {};  
14     virtual ~SanXia() {};  
15     virtual void GongJi()  
16     {  
17         cout << "來自三峽的攻擊！" << '\n';  
18     }  
19     virtual void YinShen()  
20     {  
21         cout << "三峽已隱身！" << '\n';  
22     }  
23 };  
24   
25 class ZhangFengXia :public DaXia   //張鳳霞版本  
26 {  
27 public:  
28     ZhangFengXia() {};  
29     virtual ~ZhangFengXia() {};  
30     virtual void GongJi()  
31     {  
32         cout << "來自張鳳霞的攻擊！" << '\n';  
33     }  
34     virtual void YinShen()  
35     {  
36         cout << "張鳳霞已隱身！" << '\n';  
37     }  
38 };

（衆人圍攏過來看）

宋小寶：那啥，剛纔大鵬給我打電話了，說每一個大俠除了攻擊和隱身兩個核心功能外，還可能會有一些小的輔助功能，好比在攻擊以前先跳一下，或者在隱身以前先喊話。之因此說可能，是由於對特定的大俠而言，可能徹底具有這些輔助功能，也可能只具有一部分，還可能一點都不具有。總之，就是不肯定，大家看，這咋整？

趙四（一臉得意）：有什麼很差整的，太簡單了，讓我來！

（兩分鐘後……）

趙四（愈發得意，將一張紙拍在衆人面前）：看吧！簡直完美！

趙四（搖頭晃屁股）：我設計的新類聚合了DaXia類，每一個新類實現本身的動做，而原有的動做複用所聚合的類的代碼。因爲聚合的是大俠類的基類DaXia，因此全部的具體大俠類均可以被新類聚合，即新類適用於每個具體大俠類，這在必定程度上減小了新增類的數量。假設咱們須要一個在攻擊前跳躍的三峽，只要用TiaoDaXia類的實例聚合一個SanXia類的實例就能夠了；再好比，假設咱們須要一個在攻擊前跳躍，在隱身前喊話的張鳳霞，只要用一個TiaoShuoDaXia類的實例聚合一個ZhangFengXia類的實例就能夠了。大家說，個人設計是否是很棒……

小瀋陽（沒等趙四說完，就一巴掌扇到他的左臉上）：棒你個腦殼！你設計的是啥玩意！你設計的新張鳳霞類根本就不是大俠類的子類，這在邏輯上自己就不合理！更重要的，你看看我客戶端的接口，是這樣式兒的：

void DaXiaDongZuo(DaXia *daxia)  
{  
        daxia->GongJi();  
        daxia->YinShen()；  
}

看着沒？你說你設計的破玩意，叫我怎麼用？我得改代碼，得改，知道不！要是明兒需求有了新的變化，照你那麼設計，我還得改，還得改，知道不！（伸手指着趙四）你軟件開發是體育老師教的啊！知道啥叫「開閉原則」不？面向擴展開放，面向修改關閉！

趙四（一手捂着臉，一手指着小瀋陽，憤怒而膽怯）：你幹嗎打我！很差就很差吧，你憑什麼打我！（做發狠狀）小樣，這事沒完，沒完，知道不！今天這事必須有個告終！有種你給我等着，你給我十分鐘，十分鐘後，我保證——保證給你一個滿意的方案！

（十分鐘後）

趙四（戰戰兢兢走到小瀋陽面前，顫抖着把一張紙拍在桌子上，立刻又日後跳了一大截）：小樣，看好了！這回你滿意了吧！這回你服了吧！你說，服不服！

（衆人誰都沒有理會趙四，全湊過去看趙四的新方案）

趙四（神氣活現地）：這回服了吧！我採用派生子類的方式，完美地解決了你剛纔說的全部問題。怎麼樣，我是否是很機智……

劉能（還沒等趙四說完，一巴掌扇在他的右臉上）：機智你個腦殼！他的問題解決了，個人呢？如今須要一個既跳又說的張鳳霞，我就得新派生一個類，接下來，只跳不說的一個，只說不跳的一個，這就是三個；三峽下邊，又是三個，這就六個了。若是明天還有新的需求出現，我還不得累吐血了啊！你來編碼，你試試！這麼多類，你叫我怎麼維護？再說，你這是最簡單，也是最笨、最愚蠢的作法！你發現了嗎，對於跳這個功能，你們都是同樣的，而你的設計，卻不得不每一個類都寫一遍！一點複用都沒有！

趙四（哭喪着臉走向宋小寶）：寶啊，他們都欺負我，你說，要擴展一個類的方法，不就是聚合和繼承嗎？可他們……嗚……寶啊……（做擁抱狀）

宋小寶（一把推開趙四，極其輕蔑地）瞧你那損色！淨想些找抽的方法！該！

趙四（委屈地）：沒想到連你也欺負我！（不服地）你還說我呢，有本事你想一個好辦法！

宋小寶（心虛地）：我要是有……有辦法，還輪得着你捱打嗎？

小瀋陽（不耐煩地）：行了行了，到下班時間了，今天先這樣吧。你們各回各家，各找各媽。回去都想一想，看這事咋整。

衆人（無奈地）：好吧，也只有如此了。

（衆人下，傳來趙四的嘟囔聲：大家都給我聽好了，這事沒完，個人打不會白挨，明兒，我必定叫大家服服帖帖的……）

第二場 趙四逆襲

佈景：打了一晚上麻將的宋小寶揉着惺忪的睡眼晃晃悠悠走進工做室，見其餘三我的正圍在一塊兒說着什麼……

宋小寶（疑惑地）：咋地啦，啥事呀？

趙四（神氣活現、搖頭晃腦，提着一張紙走到宋小寶面前）：寶啊，看着沒？哥夜以繼日、通宵達旦、徹夜未眠、冥思苦想、絞盡腦汁、搜腸刮肚，終於在黎明的曙光中想出了完美的解決方案！怎麼樣，服不服？

宋小寶（仰起頭髮出一陣魔性的笑聲）：哈哈哈哈哈哈……這一大早上班，就聽到這麼可笑的笑話，（轉向趙四，輕蔑地）瞧你那損色！你要是把這事擺平了，我就請大夥吃飯……

劉能、小瀋陽（揮拳做勝利狀）：耶！

宋小寶（瞬間蒙圈）：不是……咋……咋地？（疑惑地望着劉能和小瀋陽，指着趙四）他真想出來了？

劉能、小瀋陽（衝宋小寶確定地點頭）：這回是真的！
宋小寶（心虛而疑惑地）：等……等會兒，讓我好好看看。

（衆人的目光又彙集到趙四的設計上）

（好幾分鐘後）

宋小寶（疑惑地望着趙四）：你這設計的什麼玩意啊，跟天書似得！

趙四（撇嘴）：瞧你那損色！這都看不懂！

宋小寶（厲聲）：別搶我臺詞！有本事，你給解釋一下。

（趙四用期待的目光望向劉能和小瀋陽）

劉能（僞裝沒看見，催促道）：行啦，趕忙說吧，寶兒都等不及了。

小瀋陽：你們鼓掌！

（衆人鼓掌）

趙四（故做姿態地清了清嗓子）：嗯嗯！咱們看，在咱們設計的遊戲中，攻擊和隱身是主要的、核心的功能，而攻擊前跳躍、隱身前喊話是依託核心功能而存在的、是對核心功能的擴展和補充。能夠說，跳躍和喊話是對核心功能的一種裝飾。

衆人（點頭）：有道理！

趙四（大模大樣地徘徊在衆人中間）：因此，我從大俠類派生出一個裝飾大俠(ZhuangShiDaXia)類,專門處理通過裝飾後的大俠的動做。

劉能（舉手打斷）：等一下！這不是和昨天同樣嗎？還得寫好多好多類。

趙四（伸出右手食指在衆人面前搖晃，同時緩慢地搖頭）：No、No、No，非也非也。你們仔細看，我把每種裝飾都做爲ZhuangShiDaXia類的子類。例如，在咱們的問題中，有跳躍和喊話兩種裝飾，因而我從ZhuangShiDaXia類派生出跳大俠(TiaoDaXia)和說大俠(ShuoDaXia)兩個子類，咱們不妨稱之爲具體裝飾類。每一個具體裝飾類都只實現本身的裝飾功能，而其它功能則採用daxia指向的對象的版本。以TiaoDaXia爲例，在它的GongJi功能中，先調用本身的Tiao功能，而具體的GongJi功能和該裝飾無關的核心功能，如YinShen功能，則調用daxia指向的對象的版本。

劉能（不解地）：daxia又是個什麼鬼？

趙四（神祕而莊重地）：而後就是重點了。不知你們是否注意到，ZhuangShiDaXia類除了派生自DaXia類，還聚合了DaXia類，即ZhuangShiDaXia類中有一個DaXia*類型的指針daxia。再回過頭來看，因爲ZhuangShiDaXia類派生自DaXia類，因此，daxia能夠指向上圖中的全部類，包括ZhuangShiDaXia類的子類。

小瀋陽（一臉迷惑）：這很重要嗎？

趙四（激動地）：過重要了！以ZhuangShiDaXia類的子類TiaoDaXia類爲例，很顯然，它繼承了ZhuangShiDaXia類的daxia指針，而這個指針，還能夠指向ZhuangShiDaXia類的子類，好比ShuoDaXia類，而ShuoDaXia類的daxia指針又能夠指向其它DaXia類的子類……這樣，就能夠實現類的「層次嵌套」，也能夠理解爲一種遞歸，因而，就能夠實現功能的自由組合和調用時的「委託」。換句話說，你想要什麼樣的大俠，就能夠組合出什麼樣的大俠，簡直是變化萬千，無窮無盡！哎呀，不能再說了，再說下去，我都佩服死本身了，哈哈哈哈！

宋小寶（迷惑地）：好像明白了，又好像不明白，能舉個例子嗎？

趙四（成竹在胸地）：固然能啦，我已經寫好了一個Demo，你們請上眼！

  1 #include<iostream>
  2 
  3 using namespace std;
  4 
  5 class DaXia   //抽象基類
  6 {
  7 public:
  8     DaXia() {};
  9     virtual ~DaXia() 
 10     {};
 11     virtual void GongJi() = 0;
 12     virtual void YinShen() = 0;
 13 };
 14 
 15 class SanXia :public DaXia   //三峽類
 16 {
 17 public:
 18     SanXia() {};
 19     virtual ~SanXia() 
 20     {};
 21     virtual void GongJi()
 22     {
 23         cout << "來自三峽的攻擊！" << '\n';
 24     }
 25     virtual void YinShen()
 26     {
 27         cout << "三峽已隱身！" << '\n';
 28     }
 29 };
 30 
 31 class ZhangFengXia :public DaXia   //張鳳霞類
 32 {
 33 public:
 34     ZhangFengXia() {};
 35     virtual ~ZhangFengXia() 
 36     {};
 37     virtual void GongJi()
 38     {
 39         cout << "來自張鳳霞的攻擊！" << '\n';
 40     }
 41     virtual void YinShen()
 42     {
 43         cout << "張鳳霞已隱身！" << '\n';
 44     }
 45 };
 46 
 47 class ZhuangShiDaXia :public DaXia   //裝飾大俠類
 48 {
 49 protected:
 50     DaXia *daxia;   //聚合DaXia類的直接或間接子類
 51 public:
 52     ZhuangShiDaXia() {};
 53     ZhuangShiDaXia(DaXia *dx)
 54         :daxia(dx)
 55     {}
 56     virtual ~ZhuangShiDaXia()
 57     {
 58         delete daxia;
 59         daxia = NULL;
 60     }
 61     virtual void GongJi()   //由所聚合的類實現功能
 62     {
 63         daxia->GongJi();
 64     }
 65     virtual void YinShen()
 66     {
 67         daxia->YinShen();
 68     }
 69 };
 70 
 71 class TiaoDaXia :public ZhuangShiDaXia   //具備跳裝飾的大俠類
 72 {
 73 protected:
 74     virtual void Tiao()   //實現跳裝飾
 75     {
 76         cout << "跳一下" << '\n';
 77     }
 78 public:
 79     TiaoDaXia() {};
 80     TiaoDaXia(DaXia *dx)
 81         :ZhuangShiDaXia(dx)
 82     {}
 83     virtual ~TiaoDaXia()
 84     {}
 85     virtual void GongJi()
 86     {
 87         Tiao();
 88         daxia->GongJi();   //具體的攻擊功能交由所聚合的類完成
 89     }
 90 
 91     //YinShen功能徹底採用基類版本，即daxia->YinShen()，仍是交由所聚合的類完成
 92 };
 93 
 94 class ShuoDaXia :public ZhuangShiDaXia   //具備說裝飾的大俠
 95 {
 96 protected:
 97     virtual void Shuo()   //實現說裝飾
 98     {
 99         cout << "你來找我呀？！" << '\n';
100     }
101 public:
102     ShuoDaXia() {};
103     ShuoDaXia(DaXia *dx)
104         :ZhuangShiDaXia(dx)
105     {}
106     virtual ~ShuoDaXia()
107     {}
108     virtual void YinShen()
109     {
110         Shuo();
111         daxia->YinShen();   //具體的隱身功能交由所聚合的類完成
112     }
113 
114     //GongJi功能徹底採用基類版本，即daxia->GongJi()，仍是交由所聚合的類完成
115 };
116 
117 int main()
118 {
119     ZhangFengXia *zfx = new ZhangFengXia();   //張鳳霞
120     ShuoDaXia *sdx = new ShuoDaXia(zfx);   //將張鳳霞「嵌入」到具備說裝飾的大俠實例中，構造出具備說裝飾的張鳳霞
121     TiaoDaXia *tdx = new TiaoDaXia(sdx);//將具備說裝飾的張鳳霞「嵌入」到具備跳裝飾的大俠實例中，使得最終的大俠具備跳裝飾和說裝飾
122     tdx->GongJi();//攻擊
123     tdx->YinShen();//隱身
124     delete tdx;
125     tdx = NULL;
126     sdx = NULL;
127     zfx = NULL;
128 
129     return 0;
130 }

趙四（洋洋得意地）：來，走一波！（趙四運行了程序）

趙四（自豪地）：看到了吧，咱們構造出的大俠具備了跳裝飾和說裝飾。

劉能（懵懂地）：仍是不太懂……

趙四（故做不耐煩）：好吧，我就再啓發你一下。（又拿出一張紙）

趙四：如上圖所示，ZhangFengXia實例嵌入到ShuoDaXia實例中（即ShuoDaXia的daxia成員指向ZhuangFengXia實例），ShuoDaXia實例嵌入到TiaoDaXia實例中。當執行tdx->GongJi()時，執行代碼

virtual void GongJi()  
{  
    Tiao();  
    daxia->GongJi();  //具體的攻擊功能交由所聚合的類完成   
}

 即先調用Tiao()，輸出「跳一下」,而後執行daxia指向的實例的GongJi()函數，而此時的daxia（即this->daxia）指向的是ShuoDaXia實例，而ShuoDaXia類中的GongJi()函數依然採用的是從它的基類ZhuangShiDaXia繼承過來的GongJi()函數，即依然執行daxia->GongJi()，而此時的daxia指向ZhangFengXia實例，因而調用ZhangFengXia類的GongJi()函數，輸出「來自張鳳霞的攻擊！」。

 tdx->YinShen()的執行相似。先執行TiaoDaXia類的YinShen()函數，而該函數徹底繼承自基類ZhuangShiDaXia，因而執行

virtual void YinShen()  
{  
    daxia->YinShen();  
}

而此時daxia指向ShuoDaXia實例，因而調用ShuoDaXia實例的YinShen()函數，即

virtual void YinShen()  
{  
    Shuo();  
    daxia->YinShen();   //具體的隱身功能交由所聚合的類完成  
}

因而先調用Shuo()，輸出「你來找我呀？！」，而後再調用daxia指向的實例的YinShen()函數，而此時的daxia指向ZhangFengXia實例，因而調用ZhangFengXia類的YinShen()函數，輸出「張鳳霞已隱身！」。

衆人（恍然大悟）：哦，明白了！
小瀋陽（如有所思）：也就是說，具體裝飾類只具體實現本身的裝飾部分，而其它的，都交由它所聚合的類完成。例如，對TiaoDaXia而言，它只實現具體的跳功能，並將其封裝進本身版本的GongJi()函數中，而具體的攻擊行爲和不禁它裝飾的隱身行爲，則通通採用它所聚合的類的版本。
宋小寶（搶着道）：更爲關鍵的是，若是被聚合者也一樣含有daxia指針，便是ZhuangShiDaXia的子類的話，它還會聚合其它的類，直到被聚合者不含daxia指針，如SanXia類和ZhangFengXia類。對於趙四給出的Demo，能夠抽象出這樣的「類的嵌套模型」。（舉起手中的一張紙）

劉能：沒……沒錯！（指着趙四畫的UML類圖）經過繼承和聚合，DaXia類和ZhuangShiDaXia類構成一個環，因而就能夠實現類的「遞歸嵌套」了，而「遞歸出口」就是不含daxia指針的類。
小瀋陽：而這種「遞歸嵌套」的過程，就是功能組合的過程。分析趙四給出的Demo，不難看出，從代碼的層面來看，嵌套，或者說功能組合是由內而外的，而調用是由外而內的。若是調用到的方法是具體裝飾類本身的版本，則先執行相關的裝飾功能，而後將核心功能交給「下一層」，這樣「層層委託」，直到未經裝飾的類。

劉能（激動地）：我徹……完全懂了，我還能舉……舉一反反……三呢，看，若是想要一個在攻擊以前跳兩次的大俠，這……這麼寫就可……能夠了。（說着敲出以下代碼）

ZhangFengXia *zfx = new ZhangFengXia();   //張鳳霞  
TiaoDaXia *tdx1 = new TiaoDaXia(zfx);   //跳一下  
TiaoDaXia *tdx = new TiaoDaXia(tdx1);   //再跳一下  

趙四（摸着劉能的頭）：孺子可教也！

劉能（扒拉開趙四的手）：邊去！別摸我頭！

趙四（故做高深地）：其實，還有更簡潔的寫法。（敲出以下代碼）

TiaoDaXia *tdx = new TiaoDaXia(new TiaoDaXia(new ZhangFengXia()));  

趙四：這麼寫更加簡潔，但不太好懂，因此一開始我是分開寫的。

小瀋陽（如有所思）：你別說，趙四整的這個「裝飾模式」，還挺好的。咱們知道，當須要對一個類的功能進行擴展時，通常有聚合和繼承兩種方式，前者能夠減小新增長的類的數量，但可能會帶來與客戶端接口不兼容的問題，須要修改客戶端；後者雖然保持了接口的一致性，但在變化有多種組合時，子類數量激增。裝飾模式同時採用繼承和聚合，二者相輔相成、相生相剋，既保持了各自的優勢，又克服了對方的缺點，更重要的是，因爲同時使用了繼承和聚合，能夠動態地實現類的層次嵌套和功能的自由組合，很是的靈活。

劉能：沒……沒錯！當咱們須要對核心功能進行裝飾，而這些裝飾又有不少變化和組合的時候，採用裝飾模式是極好的。並且，當增長新的變化時，徹底不用修改當前的代碼，只須要增長一個具體裝飾類就能夠。也就是說，咱們能夠很方便地、隨時隨地地擴展功能，簡直了，還有誰？very good!

宋小寶（不屑地撇嘴）：得了，消停會兒吧，又不是你發明的！

趙四（故做深沉地）：任何事物都有兩面性。拿裝飾模式來講，剛纔你們都說了它的優勢，卻忽略了它的不足。與單純的繼承相比，裝飾模式減小了項目中類的數量，但在具體應用時，卻增長了客戶端建立的對象的數量。假設咱們須要一個在攻擊前跳一下，在隱身前喊話的張鳳霞，若是採用繼承的方法，咱們會從ZhangFengXia類派生一個具備相應功能的NewZhangFengXia類，客戶端只須要建立一個NewZhangFengXia類的實例就能夠了；而若是採用裝飾模式，正如你們在我寫的Demo裏看到的，因爲咱們要組合、拼湊出相應的大俠，因此須要建立ZhangFengXia類的實例、ShuoDaXia類的實例、TiaoDaXia類的實例，共計3個實例。若是咱們的類很大很複雜，那麼，建立類的實例是比較耗時的，這樣會影響系統效率。另外，裝飾模式中對象之間是層層嵌套的，這就使得最終組合出來的對象比較複雜，一個調用會引發由外而內的一連串調用，一旦出現問題，咱們每每不知道問題具體出如今哪一個環節，只能逐層排查，顯然這是很麻煩的。再者，正如你們看到的，在裝飾模式下，客戶端構造大俠實例的代碼的可讀性比較差，對於一個不懂設計模式的人來講，是比較難看懂這些代碼的。因此，總的來講，在必定程度上，裝飾模式會下降項目的效率，增長項目的複雜度。

小瀋陽：能夠呀，趙四，沒看出來啊！有兩把刷子！

（響起深沉傷感的音樂）

趙四（緩慢而深沉地）：謝謝！（淚眼朦朧地眺望着遠方）記得那是2010年，家裏拿錢讓我上《非誠勿擾》。我剛一上場，24盞燈就呼啦全滅了。今後，我就開始了屢敗屢戰的相親征途。直到第999次相親失敗，我總算醒悟了，就我這副尊容，去相親，說白了就是浪費感情。萬念俱灰之下，我拿相親剩下的錢，買了一臺二手電腦，今後踏上了程序員這條不歸路。我不像大家，都是加里敦、地理賽這些名牌大學的高材生，我是半路出家。因而，我是時時受欺負、到處被鄙視，但是（使勁揮拳），我不甘心！雖然我尚未媳婦，但我也是個男人！我也有尊嚴！因此，我必定要用實力證實本身！因而，我想方設法、處心積慮、不擇手段地學習！終於，皇天不負苦心人，我作到了！

小瀋陽（揉着眼睛，嗚咽着說）：太感人了！四兒呀，對不起，之前是大哥很差，之後，大哥不再欺負你了！

劉能（擤了把鼻涕）：太……太勵志了！四兒呀，對……對不起，之前是二……二哥很差，之後，二哥不再鄙……鄙視你了！

（宋小寶悄悄向門口退去，卻不當心碰倒了垃圾桶，因而被小瀋陽和劉能發覺）

小瀋陽、劉能（追着跑在前面的宋小寶）：宋小寶，你給我站住！

（完）