C#设计模式（12）－Decorator Pattern

一、 装饰（Decorator）模式

装饰（Decorator）模式又名包装（Wrapper）模式[GOF95]。装饰模式以对客户端透明的方式扩展对象的功能，是继承关系的一个替代方案。

引言

孙悟空有七十二般变化，他的每一种变化都给他带来一种附加的本领。他变成鱼儿时，就可以到水里游泳；他变成雀儿时，就可以在天上飞行。而不管悟空怎么变化，在二郎神眼里，他永远是那只猢狲。

装饰模式以对客户透明的方式动态地给一个对象附加上更多的责任。换言之，客户端并不会觉得对象在装饰前和装饰后有什么不同。装饰模式可以在不使用创造更多子类的情况下，将对象的功能加以扩展。

二、 装饰模式的结构

装饰模式使用原来被装饰的类的一个子类的实例，把客户端的调用委派到被装饰类。装饰模式的关键在于这种扩展是完全透明的。

在孙猴子的例子里，老孙变成的鱼儿相当于老孙的子类，这条鱼儿与外界的互动要通过"委派"，交给老孙的本尊，由老孙本尊采取行动。

装饰模式的类图如下图所示：

// Decorator pattern -- Structural example
using System;

// "Component"
abstract class Component

// "ConcreteComponent"
class ConcreteComponent : Component

// "Decorator"
abstract class Decorator : Component

// "ConcreteDecoratorA"
class ConcreteDecoratorA : Decorator

// "ConcreteDecoratorB"
class ConcreteDecoratorB : Decorator

public class Client
new Decorator1(
new Decorator2(
new Decorator3(
new ConcreteComponent()
)
)
)
装饰模式常常被称为包裹模式，就是因为每一个具体装饰类都将下一个具体装饰类或者具体构件类包裹起来。

四、 装饰模式应当在什么情况下使用

在以下情况下应当使用装饰模式：

需要扩展一个类的功能，或给一个类增加附加责任。
需要动态地给一个对象增加功能，这些功能可以再动态地撤销。
需要增加由一些基本功能的排列组合而产生的非常大量的功能，从而使继承关系变得不现实。

五、 装饰模式实际应用的例子

该例子演示了通过装饰模式为图书馆的图书与录像带添加"可借阅"装饰。

// Decorator pattern -- Real World example
using System;
using System.Collections;

// "Component"
abstract class LibraryItem

// "ConcreteComponent"
class Book : LibraryItem

// "ConcreteComponent"
class Video : LibraryItem

// "Decorator"
abstract class Decorator : LibraryItem

// "ConcreteDecorator"
class Borrowable : Decorator

public class DecoratorApp
Component c = new ConcreteComponent()；
Component c1 = new ConcreteDecorator1(c)；
Component c2 = new ConcreteDecorator(c1)；
而下面的做法是不对的：

ConcreteComponent c = new ConcreteDecorator()；
这就是前面所说的，装饰模式对客户端是完全透明的含义。

用孙悟空的例子来说，必须永远把孙悟空的所有变化都当成孙悟空来对待，而如果把老孙变成的雀儿当成雀儿，而不是老孙，那就被老孙骗了，而这是不应当发生的。

下面的做法是不对的：

大圣本尊 c = new 大圣本尊()；
雀儿 bird = new 雀儿 (c)；
半透明的装饰模式

然而，纯粹的装饰模式很难找到。装饰模式的用意是在不改变接口的前提下，增强所考虑的类的性能。在增强性能的时候，往往需要建立新的公开的方法。即便是在孙大圣的系统里，也需要新的方法。比如齐天大圣类并没有飞行的能力，而雀儿有。这就意味着雀儿应当有一个新的fly()方法。

这就导致了大多数的装饰模式的实现都是"半透明"（semi-transparent）的，而不是完全"透明"的。换言之，允许装饰模式改变接口，增加新的方法。即声明ConcreteDecorator类型的变量，从而可以调用ConcreteDecorator类中才有的方法：

齐天大圣 c = new 大圣本尊()；
雀儿 bird = new 雀儿(c)；
bird.fly()；
齐天大圣接口根本没有fly()这个方法，而雀儿接口里有这个方法。

九、 装饰模式在.NET中的应用

.net中存在如下类模型：

// 生成ConcreteComponent（内存流ms）
MemoryStream ms = new MemoryStream();

// 用XmlTextWriter对内存流 ms 进行装饰
// 此处使用了半透明的装饰模式
XmlTextWriter xtw = new XmlTextWriter(ms, Encoding.UTF8);
xtw.Formatting = Formatting.Indented;

// 对装饰xtw的操作会转而操作本体－内存流ms
xmlDoc.Save(xtw);

byte[] buf = ms.ToArray();
txtResult.Text = Encoding.UTF8.GetString(buf,0,buf.Length);
xtw.Close();