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淺談設(shè)計模式之結(jié)構(gòu)型模式

 

本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號「 泰斗賢若如」，轉(zhuǎn)載本文請聯(lián)系 泰斗賢若如公眾號。

前言

通過學習設(shè)計模式，我們知道根據(jù)目的、用途的不同，把設(shè)計模式分為創(chuàng)建型模式、結(jié)構(gòu)型模式、行為型模式。

  • 創(chuàng)建型模式主要用于創(chuàng)建對象;
  • 結(jié)構(gòu)型模式主要用于處理類和對象的組合;
  • 行為型模式主要用于描述類或?qū)ο蟮慕换ヒ约奥氊煼峙?/li>

本篇，我想對結(jié)構(gòu)型模式進行一番總結(jié)、探討。

認識結(jié)構(gòu)型模式

結(jié)構(gòu)型模式所描述的是如何將類和對象結(jié)合在一起來形成一個更大的結(jié)構(gòu)，它描述兩種不同的事物：類和對象，根據(jù)這一點，可分為類結(jié)構(gòu)型和對象結(jié)構(gòu)型模式。類結(jié)構(gòu)型模式關(guān)心類的組合，由多個類可以組合成一個更大的系統(tǒng)，在類結(jié)構(gòu)型模式中一般只存在繼承關(guān)系和實現(xiàn)關(guān)系;對象結(jié)構(gòu)型模式關(guān)心類與對象的組合，通過關(guān)聯(lián)關(guān)系使得在一個類中定義另一個類的實例對象，然后通過該對象調(diào)用其方法。根據(jù)“合成復用原則”，在系統(tǒng)中盡量使用關(guān)聯(lián)關(guān)系來替代繼承關(guān)系，因此大部分結(jié)構(gòu)型模式都是對象結(jié)構(gòu)型模式

結(jié)構(gòu)型模式的實例

  • 適配器模式：將一個類的接口轉(zhuǎn)換成客戶希望的另外一種接口，這樣就能實現(xiàn)已有接口的復用。適配器主要有類適配器和對象適配器兩種實現(xiàn)方式，通常情況下，推薦優(yōu)先使用對象適配器方式。
  • 橋接模式：將抽象部分與實現(xiàn)部分分離，使它們都可以獨立地變化。它主要用于應對多維度變化點問題，通過對象組合的方式，可以極大地減少子類的數(shù)目，同時還能讓不同維度獨立擴展變化。
  • 組合模式：將對象組合成樹形結(jié)構(gòu)以表示“整合-部分”的層次結(jié)構(gòu)，從而使得用戶對單個對象和組合對象的使用具有一致性，也就是客戶端能夠透明地無區(qū)別地操作兩者。
  • 裝飾模式：動態(tài)地給一個對象添加一些額外的職責，就增加功能來說，裝飾模式相比生成子類更為靈活。假若使用多繼承的方式來完成職責的添加，將會不可避免地造成子類數(shù)目的“爆炸性”增長，此外，因為是靜態(tài)增加的，那也就不可能在運行狀態(tài)時動態(tài)地添加或者刪除額外職責呢。
  • 外觀模式：為子系統(tǒng)中的一組接口提供一個一致的接口，外觀模式定義了一個高層接口，這個接口使得這一子系統(tǒng)更加容易使用。這樣原來需要客戶直接與復雜的子系統(tǒng)打交道、交互，現(xiàn)在這一過程將完全將交由外觀對象來完成，極大地方便了客戶端的調(diào)用。
  • 享元模式：運用共享技術(shù)有效地支持大量細粒度的對象。享元模式關(guān)鍵是將對象的內(nèi)部狀態(tài)和外部狀態(tài)分離，盡可能地對“穩(wěn)定”的內(nèi)部狀態(tài)進行共享，而將會隨運用場景而改變的狀態(tài)通過外部狀態(tài)傳入。
  • 代理模式：為其他對象提供一種代理以控制對這個對象的訪問。主要是在客戶端和目標對象間增加一層間接層，通過這個間接層來完成對目標對象的種種控制操作，所以也就形成了不同功能類型的代理呢，比如遠程代理、保護代理和虛代理等等。
  • ···

以適配器模式為例，代碼解析

說到適配器，我們最熟悉的莫過于電源適配器了，也就是手機的充電頭。它就是適配器模式的一個應用。

大家可以試想一下，如果你有一條連接電腦和手機的 USB 數(shù)據(jù)線，連接電腦的一端從電腦接口處接收 5V 的電壓，連接手機的一端向手機輸出 5V 的電壓，并且它們都工作良好。

我們常用的家用電壓都是 220V，所以 USB 數(shù)據(jù)線不能直接拿來給手機充電，這時候我們有兩種方案：

  • 一、單獨制作手機充電器，接收 220V 家用電壓，輸出 5V 電壓。
  • 二、添加一個適配器，將 220V 家庭電壓轉(zhuǎn)化為類似電腦接口的 5V 電壓，再連接數(shù)據(jù)線給手機充電。

如果你使用過早期的手機，就會知道以前的手機廠商采用的就是第一種方案：早期的手機充電器都是單獨制作的，充電頭和充電線是連在一起的,但現(xiàn)在的手機都采用了電源適配器加數(shù)據(jù)線的方案。

現(xiàn)在我要說的適配器模式，就是將一個類的接口轉(zhuǎn)換成客戶希望的另外一個接口，使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的那些類能一起工作。

適配的意思是適應、匹配。通俗地講，適配器模式適用于有相關(guān)性但不兼容的結(jié)構(gòu)，源接口通過一個中間件轉(zhuǎn)換后才可以適用于目標接口，這個轉(zhuǎn)換過程就是適配，這個中間件就稱之為適配器。

家用電源和 USB 數(shù)據(jù)線有相關(guān)性：家用電源輸出電壓，USB 數(shù)據(jù)線輸入電壓。但兩個接口無法兼容，因為一個輸出 220V，一個輸入 5V，通過適配器將輸出 220V 轉(zhuǎn)換成輸出 5V 之后才可以一起工作。

接下來，我用程序模擬一下這個過程：

家庭電源提供220V的電壓

HomeBattery類：

 
 
 
    
  
  
  
  1. class HomeBattery { 
    2. 
  
  
  
  2.     int supply() { 
    3. 
  
  
  
  3.         // 家用電源提供一個 220V 的輸出電壓 
    4. 
  
  
  
  4.         return 220; 
    5. 
  
  
  
  5.     } 
    6. 
  
  
  
  6. } 
    7.

USB 數(shù)據(jù)線只接收 5V 的充電電壓

USBLine類：

 
 
 
    
  
  
  
  1. class USBLine { 
    2. 
  
  
  
  2.     void charge(int volt) { 
    3. 
  
  
  
  3.         // 如果電壓不是 5V，拋出異常 
    4. 
  
  
  
  4.         if (volt != 5) throw new IllegalArgumentException("只能接收 5V 電壓"); 
    5. 
  
  
  
  5.         // 如果電壓是 5V，正常充電 
    6. 
  
  
  
  6.         System.out.println("正常充電"); 
    7. 
  
  
  
  7.     } 
    8. 
  
  
  
  8. } 
    9.

先來看看適配之前，用戶如果直接用家庭電源給手機充電：

User類

 
 
 
    
  
  
  
  1. public class User { 
    2. 
  
  
  
  2.     @Test 
    3. 
  
  
  
  3.     public void chargeForPhone() { 
    4. 
  
  
  
  4.         HomeBattery homeBattery = new HomeBattery(); 
    5. 
  
  
  
  5.         int homeVolt = homeBattery.supply(); 
    6. 
  
  
  
  6.         System.out.println("家庭電源提供的電壓是 " + homeVolt + "V"); 
    7. 
  
  
  
  7.  
    8. 
  
  
  
  8.         USBLine usbLine = new USBLine(); 
    9. 
  
  
  
  9.         usbLine.charge(homeVolt); 
    10. 
  
  
  
  10.     } 
    11. 
  
  
  
  11. } 
    12.

運行結(jié)果如下：

  • 家庭電源提供的電壓是 220V
  • java.lang.IllegalArgumentException: 只能接收 5V 電壓

這時，如果加入電源適配器：

Adapter類

 
 
 
    
  
  
  
  1. class Adapter { 
    2. 
  
  
  
  2.     int convert(int homeVolt) { 
    3. 
  
  
  
  3.         // 適配過程：使用電阻、電容等器件將其降低為輸出 5V 
    4. 
  
  
  
  4.         int chargeVolt = homeVolt - 215; 
    5. 
  
  
  
  5.         return chargeVolt; 
    6. 
  
  
  
  6.     } 
    7. 
  
  
  
  7. } 
    8.

然后，用戶再使用適配器將家庭電源提供的電壓轉(zhuǎn)換為充電電壓：

User類

 
 
 
    
  
  
  
  1. public class User { 
    2. 
  
  
  
  2.     @Test 
    3. 
  
  
  
  3.     public void chargeForPhone() { 
    4. 
  
  
  
  4.         HomeBattery homeBattery = new HomeBattery(); 
    5. 
  
  
  
  5.         int homeVolt = homeBattery.supply(); 
    6. 
  
  
  
  6.         System.out.println("家庭電源提供的電壓是 " + homeVolt + "V"); 
    7. 
  
  
  
  7.  
    8. 
  
  
  
  8.         Adapter adapter = new Adapter(); 
    9. 
  
  
  
  9.         int chargeVolt = adapter.convert(homeVolt); 
    10. 
  
  
  
  10.         System.out.println("使用適配器將家庭電壓轉(zhuǎn)換成了 " + chargeVolt + "V"); 
    11. 
  
  
  
  11.  
    12. 
  
  
  
  12.         USBLine usbLine = new USBLine(); 
    13. 
  
  
  
  13.         usbLine.charge(chargeVolt); 
    14. 
  
  
  
  14.     } 
    15. 
  
  
  
  15. } 
    16.

運行結(jié)果如下：

  • 家庭電源提供的電壓是 220V
  • 使用適配器將家庭電壓轉(zhuǎn)換成了 5V
  • 正常充電

這就是適配器模式。在我們?nèi)粘５拈_發(fā)中經(jīng)常會使用到各種各樣的 Adapter，都屬于適配器模式的應用。

但適配器模式并不推薦多用。因為未雨綢繆好過亡羊補牢，如果事先能預防接口不同的問題，不匹配問題就不會發(fā)生，只有遇到源接口無法改變時，才應該考慮使用適配器。比如現(xiàn)代的電源插口中很多已經(jīng)增加了專門的充電接口，讓我們不需要再使用適配器轉(zhuǎn)換接口，這又是社會的一個進步。

總結(jié)

以上內(nèi)容是我對結(jié)構(gòu)型模式做的一次簡單的總結(jié)，讓大家對結(jié)構(gòu)型模式整體上有一些理解和認識，文中我以結(jié)構(gòu)型模式中的適配器模式為例，進行了代碼演示，也能讓大家進一步進行了解結(jié)構(gòu)型模式，程序是一個不斷改進的過程，希望我們學了設(shè)計模式之后能夠?qū)W以致用，優(yōu)化自己的程序。


新聞名稱：淺談設(shè)計模式之結(jié)構(gòu)型模式
轉(zhuǎn)載來源：http://uogjgqi.cn/article/djghdcc.html
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