学习记录：《C++设计模式——李建忠主讲》4.“单一职责”模式

单一职责模式：在软件组件的设计中，若是责任划分的不清晰，使用继承获得的结果每每是随着需求的变化，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：装饰模式（Decorator）、桥接模式（Bridge）。

1、装饰模式

1.动机

在某些状况下咱们可能会“过分地使用继承来扩展对象的功能”，因为继承为类型引入的静态特质，使得这种扩展方式缺少灵活性；而且随着子类的增多（扩展功能的增多），各类子类的组合（扩展功能的组合）会致使更多子类的膨胀。

2.做用

使“对象功能的扩展”可以根据须要来动态地实现；同时避免“扩展功能的增多”带来的子类膨胀问题，使得任何“功能扩展变化”所致使的影响降为最低。

3.定义

动态（组合）地给一个对象增长一些额外的职责。就增长功能而言，Decorator模式比生成子类（继承）更为灵活（消除重复代码、减小子类个数）。

4.代码

//原有代码
//业务操做
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 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  } }; class NetworkStream :public Stream{ public: //... }; class MemoryStream :public Stream{ public: //... }; //扩展操做 class CryptoFileStream :public FileStream{ public: virtual char Read(int number){ //额外的加密操做... FileStream::Read(number);//读文件流  } virtual void Seek(int position){ //额外的加密操做... FileStream::Seek(position);//定位文件流  } virtual void Write(byte data){ //额外的加密操做... FileStream::Write(data);//写文件流  } }; class CryptoNetworkStream : :public NetworkStream{ public: //... }; class CryptoMemoryStream : public MemoryStream{ public: //... }; //额外的缓冲操做... class BufferedFileStream : public FileStream{ //... }; class BufferedNetworkStream : public NetworkStream{ //... }; class BufferedMemoryStream : public MemoryStream{ //... } //额外的加密缓存操做... class CryptoBufferedFileStream :public FileStream{ public: virtual char Read(int number){ //额外的加密操做... //额外的缓冲操做... FileStream::Read(number);//读文件流  } virtual void Seek(int position){ //额外的加密操做... //额外的缓冲操做... FileStream::Seek(position);//定位文件流  } virtual void Write(byte data){ //额外的加密操做... //额外的缓冲操做... FileStream::Write(data);//写文件流  } }; void Process(){ //编译时装配 CryptoFileStream *fs1 = new CryptoFileStream(); BufferedFileStream *fs2 = new BufferedFileStream(); CryptoBufferedFileStream *fs3 =new CryptoBufferedFileStream(); }

//运用装饰模式后的代码
//业务操做
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 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  } }; class NetworkStream :public Stream{ public: //... }; class MemoryStream :public Stream{ public: //... }; //扩展操做 DecoratorStream: public Stream{ protected: Stream* stream;//... DecoratorStream(Stream * stm):stream(stm){ } }; class CryptoStream: public DecoratorStream { public: CryptoStream(Stream* stm):DecoratorStream(stm){ } virtual char Read(int number){ //额外的加密操做... stream->Read(number);//读文件流  } virtual void Seek(int position){ //额外的加密操做... stream::Seek(position);//定位文件流  } virtual void Write(byte data){ //额外的加密操做... stream::Write(data);//写文件流  } }; class BufferedStream : public DecoratorStream{ Stream* stream;//... public: BufferedStream(Stream* stm):DecoratorStream(stm){ } //... }; void Process(){ //运行时装配 FileStream* s1=new FileStream(); CryptoStream* s2=new CryptoStream(s1); BufferedStream* s3=new BufferedStream(s1); CryptoBufferedFileStream* s4=new BufferedStream(s2); }

 5.解析

       这是一个内容流程序，有读、定位（搜索）和写等功能，在业务上有文件流、网络流和内存流等，扩展出的功能包括额外加密操做和缓存操做等。

       在原有代码中，以继承的方法扩展这些功能，很详细也很好理解，但存在如下问题：继承引入了静态特质，使得这种扩展方式缺少灵活性；而且随着子类的增多（扩展功能的增多），各类子类的组合会致使更多子类的膨胀，以下图所示。假设一级功能有n种，二级功能有m种，则该程序一共有（1+n+X）个类。（思考X用n和m怎么表示）。

       在运用装饰模式后的代码中，经过动态（组合）地给一个对象增长一些额外的职责，其结构如图所示，则该程序一共有（1+n+1+m）个类，相比以前大大减少了类的个数，且经过动态组合，将编译时依赖转化为运行时依赖。

6.结构

其中，Component（抽象类，如Stream）：

      1.定义一个对象接口，能够给这些对象动态地添加职责。

ConcreteComponent（具体类，如FileStream、NetworkStream）

      1.定义一个对象，能够给这个对象添加一些职责

Decorator（装饰抽象类，如DecoratorStream）

      1.维持一个指向Component对象的指针，并定义一个与Component接口一致的接口。

ConcreteDecorator（具体装饰类，如CryptoStream、BufferedStream）

      1.向组件添加职责

7.总结   

     1.经过采用组合而非继承的手法，Decorator模式实现了在运行时动态扩展对象功能的能力，并且能够根据须要扩展多个功能。避免了使用继承带来的“灵活性差”和“多子类衍生问题”。

     2.Decorator类在接口上表现为is-a Component的继承关系，即Decorator类继承了Component类所具备的接口。但在实现上又表现为has-a Component的组合关系，即Decorator类又使用了另一个Component类。

     3.Decorator模式的目的并不是解决“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”——是为“装饰”的含义。

2、桥接模式

1.动机

因为某些类型固有的实现逻辑，使得它们具备两个变化的维度，乃至多个纬度的变化。

2.做用

使得该类型能够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，以应对这种“多维度的变化”。

3.定义

将抽象部分（业务功能）与实现部分（平台实现）分离，使它们均可以独立地变化。

4.代码

//原有代码
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 class PCMessagerBase : public Messager{ public: virtual void PlaySound(){ //**********  } virtual void DrawShape(){ //**********  } virtual void WriteText(){ //**********  } virtual void Connect(){ //**********  } }; class MobileMessagerBase : public Messager{ public: //********** }; //业务抽象 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(); } }; 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(); } }; class MobileMessagerLite : public MobileMessagerBase { public: //********** }; class MobileMessagerPerfect : public MobileMessagerBase { public: //********** }; void Process(){ //编译时装配 Messager *m = new MobileMessagerPerfect(); }

//运用桥接模式后代码
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(){} }; class MessagerImp{ public: virtual void PlaySound()=0; virtual void DrawShape()=0; virtual void WriteText()=0; virtual void Connect()=0; virtual MessagerImp(){} }; //平台实现 n class PCMessagerImp : public MessagerImp{ public: virtual void PlaySound(){ //**********  } virtual void DrawShape(){ //**********  } virtual void WriteText(){ //**********  } virtual void Connect(){ //**********  } }; class MobileMessagerImp : public MessagerImp{ public: //********** }; //业务抽象 m //类的数目：1+n+m 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(); } }; 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(); } }; void Process(){ //运行时装配 MessagerImp* mImp=new PCMessagerImp(); Messager *m =new Messager(mImp); }

 5.解析 

        这是一个关于在不一样平台（PC和Moblie）上，实现不一样业务（MessagerLite、MessagerPerfect）的程序。

        原有的代码与装饰模式中原有代码相似，经过不断地继承以扩展功能，但缺点也是显而易见的，容易形成子类的庞大不灵活。

        在运用桥接模式的代码中，将抽象部分（业务功能）与实现部分（平台实现）分离，使得抽象和实现能够沿着各自的维度来变化。

6.结构

 其中，     

       1.Abstraction：定义抽象类的接口；维护一个指向Implementtor类型对象的指针；

       2.RefinedAbstraction：扩充由Abstraction定义的接口；

       3.Implementor：定义实现类的接口，该接口不必定要与Abstraction的接口彻底一致，甚至能够彻底不一样；

       4.ConcreteImplementor：实现Implementor接口并定义它的具体实现。

7.总结

       1.Bridge模式使用“对象间的组合关系”解耦了抽象和实现之间固有的绑定关系，使得抽象和实现能够沿着各自的维度来变化。所谓抽象和实现沿着各自纬度的变化，即“子类化”它们。

       2.Bridge模式有时候相似于多继承方案，可是多继承方案每每违背单一职责原则（即一个类只有一个变化的缘由），复用性比较差。 Bridge模式是比多继承方案更好的解决方法。

       3.Bridge模式的应用通常在“两个很是强的变化维度”，有时一个类也有多于两个的变化维度，这时可使用Bridge的扩展模式。