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前言

通過(guò)學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)模式，我們知道根據(jù)目的、用途的不同，把設(shè)計(jì)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(duì)象;
• 結(jié)構(gòu)型模式主要用于處理類和對(duì)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?zé)分配

本篇，我想對(duì)結(jié)構(gòu)型模式進(jìn)行一番總結(jié)、探討。

認(rèn)識(shí)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(duì)象結(jié)合在一起來(lái)形成一個(gè)更大的結(jié)構(gòu)，它描述兩種不同的事物：類和對(duì)象，根據(jù)這一點(diǎn)，可分為類結(jié)構(gòu)型和對(duì)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(gè)類可以組合成一個(gè)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(shí)現(xiàn)關(guān)系;對(duì)象結(jié)構(gòu)型模式關(guān)心類與對(duì)象的組合，通過(guò)關(guān)聯(lián)關(guān)系使得在一個(gè)類中定義另一個(gè)類的實(shí)例對(duì)象，然后通過(guò)該對(duì)象調(diào)用其方法。根據(jù)“合成復(fù)用原則”，在系統(tǒng)中盡量使用關(guān)聯(lián)關(guān)系來(lái)替代繼承關(guān)系，因此大部分結(jié)構(gòu)型模式都是對(duì)象結(jié)構(gòu)型模式

結(jié)構(gòu)型模式的實(shí)例

• 適配器模式：將一個(gè)類的接口轉(zhuǎn)換成客戶希望的另外一種接口，這樣就能實(shí)現(xiàn)已有接口的復(fù)用。適配器主要有類適配器和對(duì)象適配器兩種實(shí)現(xiàn)方式，通常情況下，推薦優(yōu)先使用對(duì)象適配器方式。
• 橋接模式：將抽象部分與實(shí)現(xiàn)部分分離，使它們都可以獨(dú)立地變化。它主要用于應(yīng)對(duì)多維度變化點(diǎn)問(wèn)題，通過(guò)對(duì)象組合的方式，可以極大地減少子類的數(shù)目，同時(shí)還能讓不同維度獨(dú)立擴(kuò)展變化。
• 組合模式：將對(duì)象組合成樹(shù)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(duì)單個(gè)對(duì)象和組合對(duì)象的使用具有一致性，也就是客戶端能夠透明地?zé)o區(qū)別地操作兩者。
• 裝飾模式：動(dòng)態(tài)地給一個(gè)對(duì)象添加一些額外的職責(zé)，就增加功能來(lái)說(shuō)，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(lái)完成職責(zé)的添加，將會(huì)不可避免地造成子類數(shù)目的“爆炸性”增長(zhǎng)，此外，因?yàn)槭庆o態(tài)增加的，那也就不可能在運(yùn)行狀態(tài)時(shí)動(dòng)態(tài)地添加或者刪除額外職責(zé)呢。
• 外觀模式：為子系統(tǒng)中的一組接口提供一個(gè)一致的接口，外觀模式定義了一個(gè)高層接口，這個(gè)接口使得這一子系統(tǒng)更加容易使用。這樣原來(lái)需要客戶直接與復(fù)雜的子系統(tǒng)打交道、交互，現(xiàn)在這一過(guò)程將完全將交由外觀對(duì)象來(lái)完成，極大地方便了客戶端的調(diào)用。
• 享元模式：運(yùn)用共享技術(shù)有效地支持大量細(xì)粒度的對(duì)象。享元模式關(guān)鍵是將對(duì)象的內(nèi)部狀態(tài)和外部狀態(tài)分離，盡可能地對(duì)“穩(wěn)定”的內(nèi)部狀態(tài)進(jìn)行共享，而將會(huì)隨運(yùn)用場(chǎng)景而改變的狀態(tài)通過(guò)外部狀態(tài)傳入。
• 代理模式：為其他對(duì)象提供一種代理以控制對(duì)這個(gè)對(duì)象的訪問(wèn)。主要是在客戶端和目標(biāo)對(duì)象間增加一層間接層，通過(guò)這個(gè)間接層來(lái)完成對(duì)目標(biāo)對(duì)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(yuǎn)程代理、保護(hù)代理和虛代理等等。
• ···

以適配器模式為例，代碼解析

說(shuō)到適配器，我們最熟悉的莫過(guò)于電源適配器了，也就是手機(jī)的充電頭。它就是適配器模式的一個(gè)應(yīng)用。

大家可以試想一下，如果你有一條連接電腦和手機(jī)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(jī)的一端向手機(jī)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(lái)給手機(jī)充電，這時(shí)候我們有兩種方案：

• 一、單獨(dú)制作手機(jī)充電器，接收 220V 家用電壓，輸出 5V 電壓。
• 二、添加一個(gè)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(jī)充電。

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

現(xiàn)在我要說(shuō)的適配器模式，就是將一個(gè)類的接口轉(zhuǎn)換成客戶希望的另外一個(gè)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(yīng)、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(guò)一個(gè)中間件轉(zhuǎn)換后才可以適用于目標(biāo)接口，這個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程就是適配，這個(gè)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(gè)接口無(wú)法兼容，因?yàn)橐粋€(gè)輸出 220V，一個(gè)輸入 5V，通過(guò)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(lái)，我用程序模擬一下這個(gè)過(guò)程：

家庭電源提供220V的電壓

HomeBattery類：

class HomeBattery { 
    int supply() { 
        // 家用電源提供一個(gè) 220V 的輸出電壓 
        return 220; 
    } 
} 

USB 數(shù)據(jù)線只接收 5V 的充電電壓

USBLine類：

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

先來(lái)看看適配之前，用戶如果直接用家庭電源給手機(jī)充電：

User類

public class User { 
    @Test 
    public void chargeForPhone() { 
        HomeBattery homeBattery = new HomeBattery(); 
        int homeVolt = homeBattery.supply(); 
        System.out.println("家庭電源提供的電壓是 " + homeVolt + "V"); 
 
        USBLine usbLine = new USBLine(); 
        usbLine.charge(homeVolt); 
    } 
} 

運(yùn)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(shí)，如果加入電源適配器：

Adapter類

class Adapter { 
    int convert(int homeVolt) { 
        // 適配過(guò)程：使用電阻、電容等器件將其降低為輸出 5V 
        int chargeVolt = homeVolt - 215; 
        return chargeVolt; 
    } 
} 

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

public class User { 
    @Test 
    public void chargeForPhone() { 
        HomeBattery homeBattery = new HomeBattery(); 
        int homeVolt = homeBattery.supply(); 
        System.out.println("家庭電源提供的電壓是 " + homeVolt + "V"); 
 
        Adapter adapter = new Adapter(); 
        int chargeVolt = adapter.convert(homeVolt); 
        System.out.println("使用適配器將家庭電壓轉(zhuǎn)換成了 " + chargeVolt + "V"); 
 
        USBLine usbLine = new USBLine(); 
        usbLine.charge(chargeVolt); 
    } 
} 

運(yùn)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_(kāi)發(fā)中經(jīng)常會(huì)使用到各種各樣的 Adapter，都屬于適配器模式的應(yīng)用。

但適配器模式并不推薦多用。因?yàn)槲从昃I繆好過(guò)亡羊補(bǔ)牢，如果事先能預(yù)防接口不同的問(wèn)題，不匹配問(wèn)題就不會(huì)發(fā)生，只有遇到源接口無(wú)法改變時(shí)，才應(yīng)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(huì)的一個(gè)進(jìn)步。

總結(jié)

以上內(nèi)容是我對(duì)結(jié)構(gòu)型模式做的一次簡(jiǎn)單的總結(jié)，讓大家對(duì)結(jié)構(gòu)型模式整體上有一些理解和認(rèn)識(shí)，文中我以結(jié)構(gòu)型模式中的適配器模式為例，進(jìn)行了代碼演示，也能讓大家進(jìn)一步進(jìn)行了解結(jié)構(gòu)型模式，程序是一個(gè)不斷改進(jìn)的過(guò)程，希望我們學(xué)了設(shè)計(jì)模式之后能夠?qū)W以致用，優(yōu)化自己的程序。