设计模式：3. 装饰者模式

笔者目前正在阅读《Head First设计模式》，首先对该书发表我的个人观点，非常有趣生动的一本书，在阅读这本书之前，我一直对设计模式抱有畏惧的心理，阅读该书之后，才发现设计模式可以这么通俗易懂，推荐各位去阅读原书。为加深知识印象，对书中内容进行梳理总结，书中的案例均由Java实现，而笔者本人目前主要使用C++，因此该文章通过C++来描述案例。由于本人水平有限，表达会有欠佳处，若要深入理解设计模式，还是推荐读者能够阅读原书。

这次我们要为奶茶店设计一个订单系统，用户选择产品后能够正确显示价格。根据面向对象的设计思想，我们设计了一个奶茶抽象类。

c++ 复制代码

class MilkTea
{
public:
  virtual std::string getDescription()
  {
    return m_description;
  }
  virtual float cost() = 0; // 返回奶茶的价格
protected:
  std::string m_description; // 奶茶的描述 
};

具体的奶茶会实现这个接口

c++ 复制代码

class OriginalMilkTea: public MilkTea
{
// 原味奶茶
public:
  float cost() override
  {
    return 8.0;
  }
};

c++ 复制代码

class BlackTeaMilkTea: public MilkTea
{
// 红茶
public:
  float cost() override
  {
    return 10.0;
  }
};

这样看起来不错，不过用户在选择奶茶的时候，可以选择添加小料，那么如何根据用户选择的小料计给出实际价格呢。总不能将增加了小料的奶茶视作一个全新的类型吧，像OriginalMilkTeaWithBubble(加了珍珠的原味奶茶)或OriginalMilkTeaWithPudding（加了布丁的原味奶茶）。如果这么设计，需要创建的类太多太多了，明显不可行。

那么，如果将小料作为奶茶的成员变量来处理呢？像这样。

c++ 复制代码

class MilkTea
{
public:
  virtual std::string getDescription()
  {
    return m_description;
  }
  virtual float cost() = 0; // 返回奶茶的价格
protected:
  std::string m_description; // 奶茶的描述 
  // 通过bool判断有没有增加小料
  bool m_hasBubble; 
  bool m_hasPudding;
};

在计算价格时，就需要增加一系列的判断。

c++ 复制代码

class OriginalMilkTea: public MilkTea
{
// 原味奶茶
public:
  float cost() override
  {
    float price = 8.0;
    if (m_hasBubble)
    {
      price += 2.0;
    }
    if (m_hasPudding)
    {
      price += 3.0;
    }
    return price;
  }
};

如果这么写，会有新的问题出现。当增添新的小料，或者小料的价格发生改变时，还需要修改奶茶的代码；又或者用户想要点两份布丁呢？这显然违背了开闭原则。

那么，有没有一种办法，能够动态地"装饰"奶茶（添加小料），且装饰后的奶茶仍然保持奶茶的类型（因为我们依然需要通过统一的 cost() 函数获取价格），同时又能叠加自己的行为（改变价格和描述）？这正是装饰者模式的用武之地。

为了实现这种层层包装的效果，我们需要设计一个抽象装饰器（CondimentDecorator）。它有两个关键职责：

它必须继承自 MilkTea，因为它本身也要表现得像一杯奶茶，以便能被继续装饰或被外部调用。
它内部需要持有一个 MilkTea* 指针，用来接收并包裹被装饰的奶茶本体。

c++ 复制代码

// 抽象装饰器：所有配料的父类
class CondimentDecorator: public MilkTea
{
protected:
    MilkTea* m_milkTea; // 持有被装饰对象的引用
public:
    explicit CondimentDecorator(MilkTea* milkTea) : m_milkTea(milkTea) {}
    virtual ~CondimentDecorator() = default;
};

c++ 复制代码

class Bubble: public CondimentDecorator
{
public:
    explicit Bubble(MilkTea* milkTea): CondimentDecorator(milkTea){}
    float cost() override
    {
        return 2.0 + m_milkTea->cost();
    }
};

这样，就可以不断地进行装饰，得到需要的奶茶了。

c++ 复制代码

int main()
{
  MilkTea* milk1 = new OriginalMilkTea();
  MilkTea* milk2 = new Bubble(milk1);
  MilkTea* milk3 = new Pudding(milk2);
  std::cout << "final price: " << milk3->cost() << std::endl;
  return 0;
}

你可能会有疑问：要计算不同加料的奶茶价格，我直接在奶茶类里创建一个容器（如 vector）来存储小料，计算价格时遍历容器累加不就可以了吗？

当然可以！但这仅仅解决了"价格累加"的问题。装饰者模式最核心的优势在于：它允许我们在委托给被装饰者的行为之前或之后，灵活地附加自己的额外行为。 比如在计算价格之前，我还可以更新小票上的信息。

复制代码

class Bubble: public CondimentDecorator
{
public:
  Bubble(MilkTea* milkTea):m_milkTea(milkTea){}
  float cost() override
  {
    updateReceiptInfo(); // 在小票中增加小料的信息
    return 2.0 + m_milkTea->cost();
  }
private:
  MilkTea* m_milkTea;
};

最后，给出装饰者模式的定义：动态地将责任附加到对象上。想要扩展功能，装饰者提供有别于继承的另一种选择。