装饰器模式 - 技术栈

一、装饰器模式概述

装饰器模式允许我们通过将对象包装在装饰器对象中，动态地给一个对象添加一些额外的职责。就增加功能来说，装饰器模式相比生成子类更为灵活。装饰器模式是一种用于代替继承的技术，无需通过增加子类就能扩展对象的新功能。使用装饰器模式，我们可以将一个对象与具体的装饰器关联起来，以动态地给一个对象添加一些额外的职责。就增加功能来说，装饰器模式相比生成子类更为灵活。

简单来说，就像moba游戏里的英雄。没有装备的英雄不能吸血，不能暴击。你给它吸血装备他就能吸血，给他暴击装备他就能暴击，吸血暴击装都给了能吸血能暴击。

二、游戏开发中装饰器模式的应用场景

角色装备与技能系统

在游戏开发中，角色的装备和技能系统是装饰器模式的一个典型应用场景。角色可以通过装备不同的武器、防具和饰品来改变其属性，如攻击力、防御力和生命值等。同时，角色还可以通过学习或升级技能来增加新的战斗能力。通过使用装饰器模式，我们可以将装备和技能作为装饰器附加到角色对象上，从而在不修改角色类的情况下实现功能的扩展。

游戏效果与状态

游戏中的临时效果，如加速、隐身、无敌状态等，也可以通过装饰器模式来实现。这些效果可以看作是对游戏对象行为的临时装饰，通过将其附加到对象上，我们可以改变对象的行为方式。例如，一个角色在获得加速效果后，其移动速度会暂时提升。

游戏AI策略

对于游戏中的NPC或其他智能体，我们可能需要根据不同的场景或任务为它们设置不同的AI策略。通过使用装饰器模式，我们可以将不同的AI策略作为装饰器附加到智能体对象上，从而轻松地在运行时切换或组合不同的策略。

三、装饰器模式的优势

灵活性

装饰器模式允许我们在运行时动态地改变对象的行为，这使得游戏更加具有可玩性和趣味性。我们可以根据玩家的选择或游戏的状态来添加或移除装饰器，从而改变游戏对象的功能和表现。

开放性

装饰器模式具有良好的扩展性，我们可以根据需要添加新的装饰器类来实现新的功能。这使得游戏开发更加灵活和可维护，能够应对不断变化的需求。

解耦

通过装饰器模式，我们可以将游戏对象的核心功能和扩展功能分离开来，降低它们之间的耦合度。这使得代码更加清晰和易于理解，同时也方便了后续的修改和扩展。

四、装饰器模式的实现

装饰器模式主要元素：

定义组件接口：首先，我们需要定义一个组件接口，它描述了被装饰对象的核心功能。这个接口是装饰器模式和被装饰对象之间的契约，确保它们之间可以相互协作。
实现具体组件：接下来，我们实现具体的组件类，这些类实现了组件接口，并提供了核心功能的实现。这些类通常代表游戏中的基础对象，如角色、道具等。
定义装饰器接口：装饰器接口通常与组件接口相同，以确保装饰器可以透明地替代组件。装饰器接口允许我们在不改变对象结构的情况下，将装饰器附加到组件上。
实现具体装饰器：具体装饰器类实现了装饰器接口，并持有对组件对象的引用。它们可以在组件对象的基础上添加新的功能或修改现有功能。装饰器类通常通过委托调用组件对象的方法来实现核心功能，并在调用前后添加额外的逻辑。

这里使用装饰器模式实现角色使用不同装备来触发不同效果的功能

首先，我们定义一个ICharacter接口(定义组件接口)，它代表游戏中的角色：

csharp 复制代码

public interface ICharacter
{
    string Name { get; }
    void Attack();
}

接着，我们实现一个具体的角色类Warrior(实现具体组件)，它继承了ICharacter接口：

csharp 复制代码

public class Warrior : ICharacter
{
    public string Name { get; private set; }

    public Warrior(string name)
    {
        Name = name;
    }

    public void Attack()
    {
        Console.WriteLine($"{Name} use normal attack.");
    }
}

现在，我们定义一个Equipment类作为装饰器基类(定义装饰器接口)，它也继承了ICharacter接口：

csharp 复制代码

public abstract class Equipment : ICharacter
{
    protected ICharacter Character { get; private set; }

    public Equipment(ICharacter character)
    {
        Character = character;
    }

    public string Name => Character.Name;

    public abstract void Attack();
}

接下来，我们实现具体的装备类，比如Sword和Shield(实现具体装饰器)，它们继承自Equipment类：

csharp 复制代码

public class Sword : Equipment
{
    public Sword(ICharacter character) : base(character)
    {
    }

    public override void Attack()
    {
        Console.WriteLine($"{Name} attacks with a sharp sword.");
        // 调用原始角色的攻击方法，可以添加装备带来的额外效果
        Character.Attack();
    }
}

public class Shield : Equipment
{
    public Shield(ICharacter character) : base(character)
    {
    }

    public override void Attack()
    {
        // 假设装备盾牌后，攻击会带有额外的防御效果
        Console.WriteLine($"{Name} attacks with shield protection.");
        Character.Attack();
    }
}

最后，我们可以创建一个角色对象，并通过装备来动态地增强其能力：

csharp 复制代码

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        // 创建一个战士角色
        ICharacter warrior = new Warrior("Brave Warrior");
        
        // 给战士装备一把剑
        Equipment sword = new Sword(warrior);
        sword.Attack(); // 输出: Brave Warrior attacks with a sharp sword. Brave Warrior use normal attack.
        
        // 再给战士装备一面盾牌
        Equipment shield = new Shield(sword); // 注意：这里我们将已经装备了剑的战士对象传递给盾牌装饰器
        shield.Attack(); // 输出: Brave Warrior attacks with shield protection. Brave Warrior attacks with a sharp sword. Brave Warrior use normal attack.
    }
}

在这个例子中，Warrior类代表了一个基本的角色，它有一个简单的攻击方法。Sword和Shield类作为装饰器，分别增强了战士的攻击能力和防御能力。通过将这些装饰器应用到角色对象上，我们可以动态地改变角色的行为，而无需修改原始角色类的代码。这为我们提供了在游戏运行时灵活地为角色添加或移除装备的能力。

五、装饰器模式的注意事项

性能开销：由于每个装饰器都会增加一层对象封装，因此在使用多个装饰器时可能会引入一定的性能开销。在性能敏感的游戏开发中，需要权衡装饰器带来的好处和性能损失。
递归装饰：装饰器模式允许我们递归地应用装饰器，即一个装饰器本身可以被另一个装饰器装饰。然而，过度使用递归装饰可能导致代码结构变得复杂且难以理解。因此，在使用时需要谨慎控制装饰的层次和深度。
接口一致性：装饰器接口与组件接口的一致性是关键。如果装饰器接口与组件接口不一致，将导致装饰器无法透明地替代组件，从而破坏装饰器模式的优势。因此，在定义接口时需要确保它们具有相同的方法和属性。

六、总结

装饰器模式就像炒饭加配菜，根据不同人的需求添加不同的配菜。加酱油变成酱油炒饭；加鸡蛋变成蛋炒饭；加火腿变成火腿炒饭。并且可以任意搭配，鸡蛋火腿炒饭，鸡蛋青菜炒饭。但加的越多，分量就越多，负担越大。