C#设计模式--装饰器模式（Decorator Pattern）

夜空晚星灿烂2024-12-09 15:21

装饰器模式是一种结构型设计模式，它允许在运行时动态地给一个对象添加职责，而不需要修改对象的结构。
装饰器模式通过创建一个包装对象来包裹真实的对象，从而在不改变对象接口的情况下增加新的行为或责任。

案例 1：日志记录器

场景描述

在日志记录系统中，我们可能需要在不同的地方记录日志，例如控制台、文件、数据库等。使用装饰器模式可以动态地添加不同的记录方式，而不需要修改原有的日志记录逻辑。

代码实现

csharp 复制代码 
using System;
using System.IO;

// 抽象的日志记录器接口
public interface ILogger
{
    void Log(string message);
}

// 具体的日志记录器实现
public class ConsoleLogger : ILogger
{
    public void Log(string message)
    {
        Console.WriteLine($"Console: {message}");
    }
}

// 装饰器基类
public abstract class LoggerDecorator : ILogger
{
    protected readonly ILogger _logger;

    public LoggerDecorator(ILogger logger)
    {
        _logger = logger;
    }

    public virtual void Log(string message)
    {
        _logger.Log(message);
    }
}

// 文件日志记录器装饰器
public class FileLoggerDecorator : LoggerDecorator
{
    public FileLoggerDecorator(ILogger logger) : base(logger) { }

    public override void Log(string message)
    {
        base.Log(message);
        using (StreamWriter writer = new StreamWriter("log.txt", true))
        {
            writer.WriteLine($"File: {message}");
        }
    }
}

// 数据库日志记录器装饰器
public class DatabaseLoggerDecorator : LoggerDecorator
{
    public DatabaseLoggerDecorator(ILogger logger) : base(logger) { }

    public override void Log(string message)
    {
        base.Log(message);
        // 假设这里有一个数据库连接
        Console.WriteLine($"Database: {message}");
    }
}

// 使用示例
public class Program
{
    public static void Main()
    {
        ILogger logger = new ConsoleLogger();
        logger = new FileLoggerDecorator(logger);
        logger = new DatabaseLoggerDecorator(logger);

        logger.Log("This is a log message.");
        // 输出:
        // Console: This is a log message.
        // File: This is a log message.
        // Database: This is a log message.
    }
}

类型图：

ILogger +void Log(string message) ConsoleLogger +void Log(string message) LoggerDecorator -ILogger _logger +void Log(string message) FileLoggerDecorator +void Log(string message) DatabaseLoggerDecorator +void Log(string message)

代码解析

  1. ILogger 接口：定义了日志记录的基本方法。
  2. ConsoleLogger 类：实现了 ILogger 接口，将日志记录到控制台。
  3. LoggerDecorator 类：装饰器基类，包含一个 ILogger 对象，并提供了默认的 Log 方法。
  4. FileLoggerDecorator 类：具体的装饰器，将日志记录到文件。
  5. DatabaseLoggerDecorator 类：具体的装饰器，将日志记录到数据库。
  6. 客户端代码：创建日志记录器，并通过装饰器动态地添加不同的记录方式。

案例 2：咖啡店的饮料装饰

场景描述

在一家咖啡店中，顾客可以选择不同的基础饮料（如咖啡、茶），并可以添加不同的调料（如糖、奶）。使用装饰器模式可以动态地添加调料，而不需要为每一种组合创建一个新的类。

代码实现

csharp 复制代码 
using System;

// 抽象的饮料接口
public interface IBeverage
{
    string Description { get; }
    double Cost { get; }
}

// 具体的饮料实现
public class Coffee : IBeverage
{
    public string Description => "Coffee";
    public double Cost => 2.00;
}

public class Tea : IBeverage
{
    public string Description => "Tea";
    public double Cost => 1.50;
}

// 装饰器基类
public abstract class BeverageDecorator : IBeverage
{
    protected readonly IBeverage _beverage;

    public BeverageDecorator(IBeverage beverage)
    {
        _beverage = beverage;
    }

    public virtual string Description => _beverage.Description;
    public virtual double Cost => _beverage.Cost;
}

// 添加糖的装饰器
public class SugarDecorator : BeverageDecorator
{
    public SugarDecorator(IBeverage beverage) : base(beverage) { }

    public override string Description => $"{_beverage.Description}, Sugar";
    public override double Cost => _beverage.Cost + 0.50;
}

// 添加奶的装饰器
public class MilkDecorator : BeverageDecorator
{
    public MilkDecorator(IBeverage beverage) : base(beverage) { }

    public override string Description => $"{_beverage.Description}, Milk";
    public override double Cost => _beverage.Cost + 0.75;
}

// 使用示例
public class Program
{
    public static void Main()
    {
        IBeverage coffee = new Coffee();
        coffee = new SugarDecorator(coffee);
        coffee = new MilkDecorator(coffee);

        Console.WriteLine($"{coffee.Description}: ${coffee.Cost}");
        // 输出: Coffee, Sugar, Milk: $3.25
    }
}

类型图：

IBeverage +string Description +double Cost Coffee +string Description +double Cost Tea +string Description +double Cost BeverageDecorator -IBeverage _beverage +string Description +double Cost SugarDecorator +string Description +double Cost MilkDecorator +string Description +double Cost

代码解析

  1. IBeverage 接口：定义了饮料的基本属性和方法。
  2. Coffee 类 和 Tea 类：具体的饮料实现。
  3. BeverageDecorator 类：装饰器基类，包含一个 IBeverage 对象，并提供了默认的 Description 和 Cost 方法。
  4. SugarDecorator 类 和 MilkDecorator 类：具体的装饰器，分别添加糖和奶。
  5. 客户端代码：创建饮料，并通过装饰器动态地添加调料。

案例 3：用户权限管理

场景描述

在用户权限管理系统中，用户可能有不同的角色（如普通用户、管理员），并且每个角色可能有额外的权限（如审核、删除）。使用装饰器模式可以动态地为用户添加不同的权限，而不需要为每一种角色创建一个新的类。

代码实现

csharp 复制代码 
using System;
using System.Collections.Generic;

// 抽象的用户接口
public interface IUser
{
    string Name { get; }
    List<string> Permissions { get; }
    void GrantPermission(string permission);
}

// 具体的用户实现
public class BasicUser : IUser
{
    public string Name { get; }
    public List<string> Permissions { get; } = new List<string>();

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

    public void GrantPermission(string permission)
    {
        Permissions.Add(permission);
    }
}

// 装饰器基类
public abstract class UserDecorator : IUser
{
    protected readonly IUser _user;

    public UserDecorator(IUser user)
    {
        _user = user;
    }

    public virtual string Name => _user.Name;
    public virtual List<string> Permissions => _user.Permissions;
    public virtual void GrantPermission(string permission) => _user.GrantPermission(permission);
}

// 管理员装饰器
public class AdminDecorator : UserDecorator
{
    public AdminDecorator(IUser user) : base(user) { }

    public override void GrantPermission(string permission)
    {
        base.GrantPermission(permission);
        if (!Permissions.Contains("Admin"))
        {
            Permissions.Add("Admin");
        }
    }
}

// 审核员装饰器
public class AuditorDecorator : UserDecorator
{
    public AuditorDecorator(IUser user) : base(user) { }

    public override void GrantPermission(string permission)
    {
        base.GrantPermission(permission);
        if (!Permissions.Contains("Audit"))
        {
            Permissions.Add("Audit");
        }
    }
}

// 使用示例
public class Program
{
    public static void Main()
    {
        IUser user = new BasicUser("John Doe");
        user = new AdminDecorator(user);
        user = new AuditorDecorator(user);

        user.GrantPermission("Read");
        user.GrantPermission("Write");

        Console.WriteLine($"{user.Name} has permissions: {string.Join(", ", user.Permissions)}");
        // 输出: John Doe has permissions: Read, Write, Admin, Audit
    }
}

类型图：

IUser +string Name +List Permissions +void GrantPermission(string permission) BasicUser +string Name +List Permissions +void GrantPermission(string permission) UserDecorator -IUser _user +string Name +List Permissions +void GrantPermission(string permission) AdminDecorator +void GrantPermission(string permission) AuditorDecorator +void GrantPermission(string permission)

代码解析

  1. IUser 接口：定义了用户的属性和方法。
  2. BasicUser 类：具体的用户实现，包含基本的权限管理。
  3. UserDecorator 类：装饰器基类，包含一个 IUser 对象，并提供了默认的属性和方法。
  4. AdminDecorator 类 和 AuditorDecorator 类：具体的装饰器，分别为用户添加管理员和审核员权限。
  5. 客户端代码：创建用户，并通过装饰器动态地添加不同的权限。

优点

  1. 灵活性：可以在运行时动态地添加或移除职责，增加了系统的灵活性。
  2. 扩展性：通过装饰器类可以轻松地扩展对象的功能，而不需要修改原有的类。
  3. 符合开闭原则：装饰器模式遵循开闭原则，即对扩展开放，对修改关闭。

缺点

  1. 类的数量增加：每个装饰器都是一个类，随着装饰器数量的增加，类的数量也会增加，可能导致系统复杂度上升。
  2. 调试困难：由于装饰器的嵌套层次可能较深，调试时可能会比较困难。
  3. 性能开销：每次调用装饰器的方法时都会有一定的性能开销，尤其是在多层装饰器的情况下。
    通过以上三个案例，我们可以看到装饰器模式在实际开发中的应用及其优缺点。希望这些示例能帮助你更好地理解和应用装饰器模式。
相关推荐
凌盛羽1 小时前
C#对Excel表csv文件的读写操作
开发语言·windows·物联网·microsoft·c#·excel
CV大法好3 小时前
刘铁猛p3 C# 控制台程序引用System.Windows.Forms报错，无法引用程序集 解决方法
开发语言·c#
VinciYan4 小时前
C#中通过ObjectPool重用对象提高程序性能
c#·asp.net·.net·.netcore
西岭千秋雪_4 小时前
设计模式の单例&工厂&原型模式
java·单例模式·设计模式·简单工厂模式·工厂方法模式·抽象工厂模式·原型模式
m0_748251726 小时前
Spring Boot 经典九设计模式全览
java·spring boot·设计模式
小码编匠7 小时前
C#上位机实现高效示波器功能
后端·c#·.net
小码编匠7 小时前
WPF 制作雷达扫描图
后端·c#·.net
qq_10799104057 小时前
E172 ASP.NET+SQL+C#+LW+图书管理系统的设计与实现 配置 源码 文档 全套资料
sql·c#·asp.net
fuvuof8 小时前
设计模式——单例模式和工厂模式
python·单例模式·设计模式
热门推荐
01Windows11 Copilot助手开启教程(免费GPT-4)0204 - matlab m_map地学绘图工具基础函数 - 设置网格03玄机平台应急响应—webshell查杀04『手写ahooks系列-useClickAway』一个hook解决监听点击元素外部05【halcon】halcon字符识别——OCR06(欧拉)openEuler系统添加网卡文件配置流程、(欧拉)openEuler系统手动配置ipv6地址流程、(欧拉)openEuler系统网络管理说明07支付宝短视频平台创作分成激励项目08百度云盘发展历程与影响09Docker 夺命连环 15 问10MacBook外接键盘修改键位