子类复子类，子类何其多
假如我们需要为游戏中开发一种坦克，除了各种不同型号的坦克外，我们还希望在不同场合中为其增加以下一种或多种功能;比如红外线夜视功能，比如水陆两栖功能，比如卫星定位功能等等。
按类继承的作法如下： //抽象坦克
public abstract class Tangk { public abstract void Shot(); public abstract void Run(); }
各种型号：
////// T50型号 /// public class T50 : Tangk { public override void Shot() { Console.WriteLine("T50坦克平均每秒射击5发子弹"); } public override void Run() { Console.WriteLine("T50坦克平均每时运行30公里"); } } ////// T75型号 /// public class T75 : Tangk { public override void Shot() { Console.WriteLine("T75坦克平均每秒射击10发子弹"); } public override void Run() { Console.WriteLine("T75坦克平均每时运行35公里"); } } ////// T90型号 /// public class T90 { public override void Shot() { Console.WriteLine("T90坦克平均每秒射击10发子弹"); } public override void Run() { Console.WriteLine("T90坦克平均每时运行40公里"); } }
各种不同功能的组合：比如IA具有红外功能接口、IB具有水陆两栖功能接口、IC具有卫星定位功能接口。
////// IA具有红外功能接口 /// interface IA { void Shot_红外线(); } ////// IB具有水陆两栖功能接口 /// interface IB { void Shot_水陆两栖(); } ////// IC具有卫星定位功能接口 /// interface IC { void Show_卫星定位(); }
//T50坦克各种功能的组合
public class T50A : T50, IA{ // T50坦克功能的组合 具有红外功能 } public class T50B : T50, IB{ // T50坦克功能的组合 具有水陆两栖功能 } public class T50C : T50, IC{ // T50坦克功能的组合 具有卫星定位功能接口 } public class T50AB : T50, IA, IB { } public class T50AC : T50, IA, IC { } public class T50BC : T50, IB, IC { } public class T50ABC : T50, IA, IB, IC { }
//T75各种不同型号坦克各种功能的组合
public class T75A : T75, IA{ // T75坦克功能的组合 具有红外功能 } public class T75B : T75, IB{ // T75坦克功能的组合 具有水陆两栖功能 } public class T75C : T75, IC{ // T75坦克功能的组合 具有卫星定位功能接口 } public class T75AB : T75, IA, IB { } public class T75AC : T75, IA, IC { } public class T75BC : T75, IB, IC { } public class T75ABC : T75, IA, IB, IC { }
//T90各种不同型号坦克各种功能的组合
public class T90A : T90, IA{ // T90坦克功能的组合 具有红外功能 } public class T90B : T90, IB{ // T90坦克功能的组合 具有水陆两栖功能 } public class T90C : T90, IC{ // T90坦克功能的组合 具有卫星定位功能接口 } public class T90AB : T90, IA, IB { } public class T90AC : T90, IA, IC { } public class T90BC : T90, IB, IC { } public class T90ABC : T90, IA, IB, IC { }
由此可见，如果用类继承实现，子类会爆炸式地增长。
动机(Motivate)： 上述描述的问题根源在于我们“过度地使用了继承来扩展对象的功能”，由于继承为类型引入的静态物质，使得这种扩展方式缺乏灵活性;并且随着子类的增多（扩展功能的增多），各种子类的组合（扩展功能组合）会导致更多子类的膨胀（多继承）。 如何使“对象功能的扩展”能够根据需要来动态地实现？同时避免“扩展功能的增多”带来的子类膨胀问题？从而使得任何“功能扩展变化”所导致的影响将为最低？意图(Intent): 动态地给一个对象添加一些额外的职责。就增加功能来说，Decorator模式相比生成子类更为灵活。 ------《设计模式》GOF结构图(Struct):
生活中的例子： 
适用性： 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。实现代码： public abstract class Tank { public abstract void Shot(); public abstract void Run(); }
////// T50型号 /// public class T50 : Tank { public override void Shot() { Console.WriteLine("T50坦克平均每秒射击5发子弹"); } public override void Run() { Console.WriteLine("T50坦克平均每时运行30公里"); } } ////// T75型号 /// public class T75 : Tank { public override void Shot() { Console.WriteLine("T75坦克平均每秒射击10发子弹"); } public override void Run() { Console.WriteLine("T75坦克平均每时运行35公里"); } } ////// T90型号 /// public class T90 : Tank { public override void Shot() { Console.WriteLine("T90坦克平均每秒射击10发子弹"); } public override void Run() { Console.WriteLine("T90坦克平均每时运行40公里"); } }
public abstract class Decorator : Tank { private Tank tank; public Decorator(Tank tank) { this.tank = tank; } public override void Shot() { tank.Shot(); } public override void Run() { tank.Run(); } }
public class DecoratorA : Decorator { public DecoratorA(Tank tank) : base(tank) { } public override void Shot() { //Do some extension //功能扩展 且有红外功能 base.Shot(); } public override void Run() { base.Run(); } }
class DecoratorB : Decorator { public DecoratorB(Tank tank) : base(tank) { } public override void Shot() { //Do some extension //功能扩展 且有水陆两栖功能 base.Shot(); } public override void Run() { base.Run(); } }
class DecoratorC : Decorator { public DecoratorC(Tank tank) : base(tank) { } public override void Shot() { //Do some extension //功能扩展 且有卫星定位功能 base.Shot(); } public override void Run() { base.Run(); } }
class Program { static void Main(string[] args) { Tank tank = new T50(); DecoratorA da = new DecoratorA(tank); //且有红外功能 DecoratorB db = new DecoratorB(da); //且有红外和水陆两栖功能 DecoratorC dc = new DecoratorC(db); //且有红外、水陆两栖、卫星定们三种功能 dc.Shot(); dc.Run(); } }
Decorator模式的几个要点： 通过采用组合、而非继承的手法，Decorator模式实现了在运行时动态地扩展对象功能的能力，而且可以根据需要扩展多个功能。避免了单独使用继承带来的“灵活性差"和"多子类衍生问题"。 Component类在Decorator模式中充当抽象接口的角色，不应该去实现具体的行为。而且Decorator类对于Component类应该透明---换言之Component类无需知道Decorator类，Decorator类是从外部来扩展Component类的功能。 Decorator类在接口上表现为is-a Component的继承关系，即Decorator类继承了Component类所且有的接口。但在实现上又表现has a Component的组合关系，即Decorator类又使用了另外一个Component类。我们可以使用一个或者多个Decorator对象来“装饰”一个Component对象，且装饰后的对象仍然是一个Component对象。 Decorator模式并非解决”多子类衍生的多继承“问题，Decorator模式应用的要点在于解决“主体类在多个方向上的扩展功能”------是为“装饰”的含义。Decorator在.NET(Stream)中的应用：
可以看到， BufferedStream和CryptoStream其实就是两个包装类，这里的Decorator模式省略了抽象装饰角色（Decorator），示例代码如下： 1 class Program 2 3 { 4 5 public static void Main(string[] args) 6 7 { 8 9 MemoryStream ms = 10 11 new MemoryStream(new byte[] { 100,456,864,222,567}); 12 13 14 15 //扩展了缓冲的功能 16 17 BufferedStream buff = new BufferedStream(ms); 18 19 20 21 //扩展了缓冲，加密的功能 22 23 CryptoStream crypto = new CryptoStream(buff); 24 25 } 26 27 }
通过反编译，可以看到BufferedStream类的代码（只列出部分），它是继承于Stream类：
1 public sealed class BufferedStream : Stream 2 3 { 4 5 // Methods 6 7 private BufferedStream(); 8 9 public BufferedStream(Stream stream); 10 11 public BufferedStream(Stream stream, int bufferSize); 12 13 // Fields 14 15 private int _bufferSize; 16 17 private Stream _s; 18 19 }