[Design Pattern] Decorator 裝飾者模式

第 11 屆 iThome 鐵人賽

DAY 6

Software Development

什麼？又是／不只是 Design Patterns!?系列第 6 篇

11th鐵人賽 design patterns 設計模式 decorator piccollage

Piccollage

2019-09-21 19:15:21

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今天的主題來到了 Decorator Pattern 修飾模式，在進入內文前，讓我們先看一下 GoF 四人幫為它下的定義。

將額外權責動態附加於物件身上，不必衍生子類別及可彈性擴增功能。

（取自物件導向設計模式−可再利用物件導向軟體之要素）

繼續往下之前，想請讀者先記得上面這段定義的幾個重點，分別是，額外、動態、物件、不必衍生子類別、彈性擴增。唔，好像整段話都是畫重點了。（毆飛）

製卡工廠的故事

想像你正經營著一間製卡工廠，為了方便工人的操作，所有的製卡器都只有一個 make() 介面，看起來像下圖。

05_decorator_01

工廠剛開始經營的時候，只主要生產三種樣式，點點卡（Dotted）、條紋卡（Striped）以及純色卡(Filled)。為此我們有三種卡片製造器，看起來像下面這張。

05_decorator_02

過了段時間，為了增加產品多樣性，我們決定多生產兩種卡片，分別是點點條紋相間卡（DottedStriped）以及點點純色卡（DottedFilled）兩種，所以我們又新增加了兩種機器。

05_decorator_03

因為想要更加的多元，因此又新增了條紋全色卡（StripedFilled）和點點條紋全色卡（DottedStripedFilled）

05_decorator_04

隨著生產越來越多樣的卡片，加入系統的製卡器也越來越多；然而，我們注意到當我們需要製造新的卡片類型的時候，需要對系統進行修改，要對原有系統增加製造新產品的功能，並且不能讓製卡器壞掉。

看起來，透過繼承（Inheritance）來新增不同的製卡器似乎有點不太好維護啊。

發生了什麼事？該怎麼辦呢？

當某類別有了一些行為需要被改變的時候，我們經常會自然地選擇繼承（Inheritance），在物件導向程式開發的過程中這是很常見的狀況。然而我們必須要記得下面兩件事。

繼承是靜態的，我們不能在執行中動態地改變物件的行為，只能更換成另一種物件。
在多數的物件導向語言中的繼承，一個類別只能有一種父類別。

因此，當我們在使用繼承的時候，要注意這父類別跟子類別是不是真的有行為上以及屬性上的相依。如果新增子類別的目的是擴增父類別既有的行為，但兩者基本上並沒有直接的關連，通常使用聚合（Aggregation）或組合（Composition）會是更好的選擇。

分析一下

讓我們回頭看看故事中可以觀察到的事情，在圖二和圖三中新增的製卡器在製造卡片時，與最一開始的三種製卡器並沒有絕對性的不同；更甚者，新增的製卡器更像是基於其中一種製卡器的結果，再拿去給另一種製卡器加工。

例如，點點條紋卡可以是先製造點點卡，再把這張卡拿去當作條紋卡製造機的輸入。這使得點點條紋卡製卡器像是把點點卡製卡器包裝進條紋卡製卡器在裡面。相同的，點點全色卡就像是把全色卡製卡器放進點點卡製卡器裡。可以發現，越複雜多樣的製卡器，其實只是把其他的製卡器包裝起來，並且可以透過不同的包裝順序，組合出不一樣的輸出成果。

類似這種設計，擁有同一種介面的每一個類別，都能夠被使用來去修飾（decorate）另一個類別的輸出時，就是所謂的 Decorator Pattern 修飾模式–它也有個別名是 Wrapper。

來了解一下 Decorator Pattern 的經典樣式

一般而言， Decorator Pattern 的設計如下面這張類別圖，對主程式來說，它只需知道有一種元件會回應operation()方法。

05_decorator_05

而程式執行的時候，會像是下面這張圖。

05_decorator_06

來看看套用了 Decorator Pattern 的製卡器實作吧！

class Worker
  def operate(card_maker)
    card_maker.make if card_maker
  end
end

# Decorator
class Card
end

class CardMaker
  attr_reader :other_maker

  def initialize(other_maker)
    @other_maker = other_maker
  end

  def make
    if @other_maker
      @other_maker.make
    else
      Card.new
    end
  end
end

class DottedCardMaker < CardMaker
  def make
    card = super
    print_dots(card)
    card
  end

  def print_dots(card)
    ...
  end
end

class StripedCardMaker < CardMaker
  def make
    card = super
    print_strips(card)
    card
  end

  def print_strips(card)
    ...
  end
end

class FilledCardMaker < CardMaker
  def make
    card = super
    fill_color(card)
    card
  end

  def fill_color(card)
    ...
  end
end


custom_card_maker = DottedCardMaker.new(FilledCardMaker.new)

worker = Worker.new
worker.operate(custom_card_maker)