“单一职责”模式

在软件组件的设计中，如果责任划分的不清晰，使用继承得到的结果往往是随着需求的变化，子类急剧膨胀，同时充斥着重复代码，这时候的关键是划清责任。

典型模式

Decorator

Bridge

Decorator装饰模式

动态（组合）地给一个对象增加一些额外的职责。就增加功能而言，Decorator模式比生成子类（继承）更为灵活（消除重复代码、减少子类个数）。

动机

在某些情况下，我们可能会“过度地使用继承来扩展对象的功能”，由于继承为类型引入的静态特质，使得这种拓展方式缺乏灵活性；并且随着子类的增多（扩展功能的增多），各种子类的组合（扩展功能的组合）会导致更多子类的膨胀。

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“扩展功能地增多”带来的子类膨胀问题？从而使得任何“功能拓展变化”所导致的影响降为最低？

类图

Component
抽象类，定义了对象的接口，可以给这些对象动态增加职责（方法）。

ConcreteComponent
具体实例对象，实现抽象类Component的声明的方法，装饰器可以给它增加额外的职责（方法）

Decorator
抽象装饰类，用于给ConcreteComponent增加职责，定义职责的接口。内部定义一个指向Component的引用，通过该引用可以调用装饰之前ConcreteComponent对象的方法，并通过下面的子类扩展该方法，以达到装饰的目的。

ConcreteDecorator
具体装饰类，是Decorator的子类，负责向构件添加新的职责。每一个具体装饰类都定义一些新的行为去装饰接收进来的所有的父类为Component的子类对象

非Decorator装饰模式软件设计流程

//业务操作
//Stream.cpp
class Stream{
public：
    virtual char Read(int number)=0;
    virtual void Seek(int position)=0;
    virtual void Write(char data)=0;
    virtual ~Stream(){}
};
//主体类
//FileStream.cpp
class FileStream: public Stream{
public:
    virtual char Read(int number){
        //读文件流
    }
    virtual void Seek(int position){
        //定位文件流
    }
    virtual void Write(char data){
        //写文件流
    }
};
//NetworkStream.cpp
class NetworkStream :public Stream{
public:
    virtual char Read(int number){
        //读网络流
    }
    virtual void Seek(int position){
        //定位网络流
    }
    virtual void Write(char data){
        //写网络流
    }
};
//MemoryStream.cpp
class MemoryStream :public Stream{
public:
    virtual char Read(int number){
        //读内存流
    }
    virtual void Seek(int position){
        //定位内存流
    }
    virtual void Write(char data){
        //写内存流
    } 
};
//扩展操作
//CryptoFileStream.cpp
class CryptoFileStream :public FileStream{
public:
    virtual char Read(int number){ 
        //额外的加密操作...
        FileStream::Read(number);//读文件流     
    }
    virtual void Seek(int position){
        //额外的加密操作...
        FileStream::Seek(position);//定位文件流
        //额外的加密操作...
    }
    virtual void Write(byte data){
        //额外的加密操作...
        FileStream::Write(data);//写文件流
        //额外的加密操作...
    }
};
//CryptoNetworkStream.cpp
class CryptoNetworkStream : :public NetworkStream{
public:
    virtual char Read(int number){
        //额外的加密操作...
        NetworkStream::Read(number);//读网络流
    }
    virtual void Seek(int position){
        //额外的加密操作...
        NetworkStream::Seek(position);//定位网络流
        //额外的加密操作...
    }
    virtual void Write(byte data){
        //额外的加密操作...
        NetworkStream::Write(data);//写网络流
        //额外的加密操作...
    }
};
//CryptoMemoryStream.cpp
class CryptoMemoryStream : public MemoryStream{
public:
    virtual char Read(int number){   
        //额外的加密操作...
        MemoryStream::Read(number);//读内存流
    }
    virtual void Seek(int position){
        //额外的加密操作...
        MemoryStream::Seek(position);//定位内存流
        //额外的加密操作...
    }
    virtual void Write(byte data){
        //额外的加密操作...
        MemoryStream::Write(data);//写内存流
        //额外的加密操作...
    }
};
//BufferedFileStream.cpp
class BufferedFileStream : public FileStream{
    //...
};
//BufferedNetworkStream.cpp
class BufferedNetworkStream : public NetworkStream{
    //...
};
//BufferedMemoryStream.cpp
class BufferedMemoryStream : public MemoryStream{
    //...
}
//CryptoBufferedFileStream.cpp
class CryptoBufferedFileStream :public FileStream{
public:
    virtual char Read(int number){   
        //额外的加密操作...
        //额外的缓冲操作...
        FileStream::Read(number);//读文件流
    }
    virtual void Seek(int position){
        //额外的加密操作...
        //额外的缓冲操作...
        FileStream::Seek(position);//定位文件流
        //额外的加密操作...
        //额外的缓冲操作...
    }
    virtual void Write(byte data){
        //额外的加密操作...
        //额外的缓冲操作...
        FileStream::Write(data);//写文件流
        //额外的加密操作...
        //额外的缓冲操作...
    }
};
//Process.cpp
void Process(){
        //编译时装配
    CryptoFileStream *fs1 = new CryptoFileStream();
    BufferedFileStream *fs2 = new BufferedFileStream();
    CryptoBufferedFileStream *fs3 =new CryptoBufferedFileStream();
}

Decorator装饰模式软件设计流程

//业务操作
//Stream.cpp
class Stream{
public：
    virtual char Read(int number)=0;
    virtual void Seek(int position)=0;
    virtual void Write(char data)=0;  
    virtual ~Stream(){}
};
//主体类
//FileStream.cpp
class FileStream: public Stream{
public:
    virtual char Read(int number){
        //读文件流
    }
    virtual void Seek(int position){
        //定位文件流
    }
    virtual void Write(char data){
        //写文件流
    }
};
//NetworkStream .cpp
class NetworkStream :public Stream{
public:
    virtual char Read(int number){
        //读网络流
    }
    virtual void Seek(int position){
        //定位网络流
    }
    virtual void Write(char data){
        //写网络流
    }
};
//MemoryStream .cpp
class MemoryStream :public Stream{
public:
    virtual char Read(int number){
        //读内存流
    }
    virtual void Seek(int position){
        //定位内存流
    }
    virtual void Write(char data){
        //写内存流
    }
};
//扩展操作
//DecoratorStream.cpp
class DecoratorStream: public Stream{
protected:
    Stream* stream;//...
    DecoratorStream(Stream * stm):stream(stm){
    } 
};
//CryptoStream.cpp
class CryptoStream: public DecoratorStream {
public:
    CryptoStream(Stream* stm):DecoratorStream(stm){
    } 
    virtual char Read(int number){  
        //额外的加密操作...
        stream->Read(number);//读文件流
    }
    virtual void Seek(int position){
        //额外的加密操作...
        stream::Seek(position);//定位文件流
        //额外的加密操作...
    }
    virtual void Write(byte data){
        //额外的加密操作...
        stream::Write(data);//写文件流
        //额外的加密操作...
    }
};
//BufferedStream.cpp
class BufferedStream : public DecoratorStream{   
    Stream* stream;//...   
public:
    BufferedStream(Stream* stm):DecoratorStream(stm){    
    }
    //...
};
//Process.cpp
void Process(){
    //运行时装配
    FileStream* s1=new FileStream();   
    CryptoStream* s2=new CryptoStream(s1);
    BufferedStream* s3=new BufferedStream(s1); 
    BufferedStream* s4=new BufferedStream(s2);
}

Decorator装饰模式要点总结

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拓展对象功能的能力，而且可以根据需要拓展多个功能。避免了使用继承带来的“灵活性差”和“多子类衍生问题”。

Decorator类在接口上变现为is-a Component的继承关系，即Decorator继承了Component类所具有的接口。但在实现上又变现为has-a Component的组合关系，即Decorator类又使用了另外一个Component类。

Decorator模式的目的并非解决“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”---视为“装饰”的含义。

Bridge桥模式

将抽象部分（业务功能）与实现部分（平台实现）分离，使它们都可以独立地改变。

动机

由于某些类型的固有的实现逻辑，使得他们具有两个变化的维度，乃至多个维度的变化。

如何应对这种“多维度的变化”？如何利用面向对象技术来使得类型可以轻松地沿着两个乃至多个方向变化，而不引入额外的复杂度？

类图

Abstraction

抽象化角色，抽象化给出的定义，并保存一个对实现化对象的引用。

RefineAbstraction

修正抽象化角色，拓展抽象化角色，改变和修正父类对抽象化的定义。

Implementor

实现化角色，这个角色给出实现化角色的接口，但是不给出具体的实现。必须指出的是，这个接口不一定和抽象化角色的定义相同，实际上，这两个接口可以非常不一样。实现化角色应当只给出底层操作，而抽象化角色应当只给出基于底层操作的更高一层的操作。

ConcreteImplementor

具体实现化角色，这个角色给出实现化角色接口的具体实现。

非Bridge模式软件设计流程

//Messager.cpp
class Messager{
public:
    virtual void Login(string username, string password)=0;
    virtual void SendMessage(string message)=0;
    virtual void SendPicture(Image image)=0;
    virtual void PlaySound()=0;
    virtual void DrawShape()=0;
    virtual void WriteText()=0;
    virtual void Connect()=0;  
    virtual ~Messager(){}
};
//平台实现
//PCMessagerBase.cpp
class PCMessagerBase : public Messager{
public: 
    virtual void PlaySound(){
        //**********
    }
    virtual void DrawShape(){
        //**********
    }
    virtual void WriteText(){
        //**********
    }
    virtual void Connect(){
        //**********
    }
};
//MobileMessagerBase.cpp
class MobileMessagerBase : public Messager{
public:  
    virtual void PlaySound(){
        //==========
    }
    virtual void DrawShape(){
        //==========
    }
    virtual void WriteText(){
        //==========
    }
    virtual void Connect(){
        //==========
    }
};
//业务抽象
//PCMessagerLite.cpp
class PCMessagerLite : public PCMessagerBase {
public: 
    virtual void Login(string username, string password){        
        PCMessagerBase::Connect();
        //........
    }
    virtual void SendMessage(string message){      
        PCMessagerBase::WriteText();
        //........
    }
    virtual void SendPicture(Image image){       
        PCMessagerBase::DrawShape();
        //........
    }
};
//PCMessagerPerfect .cpp
class PCMessagerPerfect : public PCMessagerBase {
public:   
    virtual void Login(string username, string password){       
        PCMessagerBase::PlaySound();
        //********
        PCMessagerBase::Connect();
        //........
    }
    virtual void SendMessage(string message){        
        PCMessagerBase::PlaySound();
        //********
        PCMessagerBase::WriteText();
        //........
    }
    virtual void SendPicture(Image image){        
        PCMessagerBase::PlaySound();
        //********
        PCMessagerBase::DrawShape();
        //........
    }
};
//MobileMessagerLite .cpp
class MobileMessagerLite : public MobileMessagerBase {
public:
    virtual void Login(string username, string password){       
        MobileMessagerBase::Connect();
        //........
    }
    virtual void SendMessage(string message){        
        MobileMessagerBase::WriteText();
        //........
    }
    virtual void SendPicture(Image image){        
        MobileMessagerBase::DrawShape();
        //........
    }
};
//MobileMessagerPerfect .cpp
class MobileMessagerPerfect : public MobileMessagerBase {
public: 
    virtual void Login(string username, string password){      
        MobileMessagerBase::PlaySound();
        //********
        MobileMessagerBase::Connect();
        //........
    }
    virtual void SendMessage(string message){        
        MobileMessagerBase::PlaySound();
        //********
        MobileMessagerBase::WriteText();
        //........
    }
    virtual void SendPicture(Image image){       
        MobileMessagerBase::PlaySound();
        //********
        MobileMessagerBase::DrawShape();
        //........
    }
};
//Process.cpp
void Process(){
        //编译时装配
        Messager *m =
            new MobileMessagerPerfect();
}

Bridge模式软件设计流程

//Messager.cpp
class Messager{
protected:
     MessagerImp* messagerImp;//...
public:
    virtual void Login(string username, string password)=0;
    virtual void SendMessage(string message)=0;
    virtual void SendPicture(Image image)=0; 
    virtual ~Messager(){}
};
//MessagerImp.cpp
class MessagerImp{
public:
    virtual void PlaySound()=0;
    virtual void DrawShape()=0;
    virtual void WriteText()=0;
    virtual void Connect()=0;
    virtual MessagerImp(){}
    virtual ~MessagerImp(){}
};
//平台实现 n
//PCMessagerImp.cpp
class PCMessagerImp : public MessagerImp{
public: 
    virtual void PlaySound(){
        //**********
    }
    virtual void DrawShape(){
        //**********
    }
    virtual void WriteText(){
        //**********
    }
    virtual void Connect(){
        //**********
    }
};
//MobileMessagerImp.cpp
class MobileMessagerImp : public MessagerImp{
public:
    virtual void PlaySound(){
        //==========
    }
    virtual void DrawShape(){
        //==========
    }
    virtual void WriteText(){
        //==========
    }
    virtual void Connect(){
        //==========
    }
};
//业务抽象 m
//类的数目：1+n+m
//MessagerLite.cpp
class MessagerLite :public Messager { 
public:
    virtual void Login(string username, string password){  
        messagerImp->Connect();
        //........
    }
    virtual void SendMessage(string message){  
        messagerImp->WriteText();
        //........
    }
    virtual void SendPicture(Image image){    
        messagerImp->DrawShape();
        //........
    }
};
//MessagerPerfect.cpp
class MessagerPerfect  :public Messager { 
public:
    virtual void Login(string username, string password){      
        messagerImp->PlaySound();
        //********
        messagerImp->Connect();
        //........
    }
    virtual void SendMessage(string message){     
        messagerImp->PlaySound();
        //********
        messagerImp->WriteText();
        //........
    }
    virtual void SendPicture(Image image){        
        messagerImp->PlaySound();
        //********
        messagerImp->DrawShape();
        //........
    }
};
//Process.cpp
void Process(){
    //运行时装配
    MessagerImp* mImp=new PCMessagerImp();
    Messager *m =new Messager(mImp);
}

Bridge桥模式要点总结

Bridge桥模式使用“对象间的组合关系”解耦了抽象与实现间固有的绑定关系，使得抽象和实现可以沿着各自的维度来变化。所谓抽象和实现沿着各自的维度来变化，即“子类化”它们。

Bridge模式有时候类似于多继承方案，但是多继承方案往往违背单一职责原则（即一个类只有一个变化的原因），复用性比较差。Bridge模式是比多继承方案更好的解决方法。

Bridge模式的应用一般在“两个非常强的变化维度”，有时一个类也有多于两个的变化维度，这时可以使用Bridge的扩展模式。