前言

結(jié)構(gòu)型設(shè)計(jì)模式，主要研究：

• 主要有哪些場(chǎng)景使用結(jié)構(gòu)型設(shè)計(jì)模式；
• 每種場(chǎng)景應(yīng)該使用何種設(shè)計(jì)模式；
• 以程序中的功能為核心，研究程序功能的組織結(jié)構(gòu)。所以這一章，我們要把“功能結(jié)構(gòu)”作為研究的核心。

下面分別對(duì)幾種結(jié)構(gòu)型模式加以說(shuō)明。

1. 適配器模式

示例：適配器模式

使用場(chǎng)景

想要在系統(tǒng)中添加某個(gè)功能，類似的功能在其他項(xiàng)目中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，而且經(jīng)過(guò)分析，舊的接口可以經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)姆庋b，轉(zhuǎn)換成新的適用于當(dāng)前系統(tǒng)的接口。這樣可以最大程度地復(fù)用已有的模塊。

原理

通過(guò)適配器將已有功能的舊的接口，轉(zhuǎn)換為新的接口，從而實(shí)現(xiàn)使已有的功能為新的系統(tǒng)服務(wù)的目的。

不適用的情況

以下情況下，不要使用適配器模式：

• 舊的接口無(wú)法轉(zhuǎn)換成新的接口；
• 寫適配器的工作量幾乎可以重寫所需的功能時(shí)。

使用須知

適配器模式其實(shí)是一種取巧的做法，在使用時(shí)需要慎重考慮。已有功能通過(guò)適配器集成到新的系統(tǒng)后，如果出現(xiàn)問(wèn)題或者需要進(jìn)行功能擴(kuò)展，其維護(hù)成本是一個(gè)需要考慮的問(wèn)題。例如，已有功能是否使用了過(guò)時(shí)的技術(shù)，或者資料不全，都可能成為項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)所在。

本質(zhì)

適配器模式本質(zhì)上是通過(guò)將一接口封裝成另一種接口，實(shí)現(xiàn)了模塊功能復(fù)用。

2. 橋接模式

示例：橋接模式

使用場(chǎng)景

橋接模式是少用繼承，多用組合的第一例。
拿菜鳥教程中的例子來(lái)說(shuō)，假如我們現(xiàn)在要實(shí)現(xiàn)圓類，包括紅色圓和綠色圓兩種圓。
首先容易想到的方法是，先寫一個(gè)圓基類，并添加一個(gè)虛(virtual)的繪制函數(shù)。然后分別派生出紅色圓類和綠色圓類，在子類中分別重新實(shí)現(xiàn)繪制函數(shù)，將圓繪制成指定的顏色。
在這種簡(jiǎn)單的例子中，使用繼承是沒什么問(wèn)題的。但是假如圓基類還有一個(gè)虛函數(shù)，此虛函數(shù)用于對(duì)圓進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)分為兩種，順時(shí)針和逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。我們想要四種類型的圓：

• 順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的紅色圓
• 順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的綠色圓
• 逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的紅色圓
• 逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的綠色圓

如何使用繼承來(lái)實(shí)現(xiàn)呢？難道要派生出四個(gè)子類嗎？如果還有其他功能組合呢？要多少個(gè)類呢？這樣下去無(wú)疑會(huì)導(dǎo)致“類的數(shù)量爆炸”問(wèn)題。

原理

結(jié)構(gòu)型模式是研究程序功能組織方法的設(shè)計(jì)模式。當(dāng)程序中需要對(duì)幾種功能相互組合時(shí)，應(yīng)該用組合，不要用繼承。
橋接模式下，對(duì)于每個(gè)功能，應(yīng)該提取出一個(gè)接口類，這個(gè)接口類可以有不同的實(shí)現(xiàn)。而代表不同的功能接口，可以作為主體類（此例中為圓類）的成員變量，放在一起。需要什么功能，就new哪種接口子類，保存在接口變量中，這樣就可以把不同的功能組合起來(lái)。
這樣一來(lái)，類的數(shù)量會(huì)保持在最低水平。

相對(duì)于繼承，橋接模式相當(dāng)于把主體類中的每個(gè)虛函數(shù)都單獨(dú)提取出來(lái)，構(gòu)成 一個(gè)接口類。這個(gè)接口類連接了具體實(shí)現(xiàn)和主體類，所以這個(gè)模式叫橋接模式。這個(gè)名字其實(shí)不是很能反映此模式的內(nèi)涵，其實(shí)叫“功能組合模式”更為貼切。

可能有的小伙伴會(huì)說(shuō)，上面的功能其實(shí)用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)不是更簡(jiǎn)單嗎？

• 用一個(gè)結(jié)構(gòu)體代表圓，有半徑、邊框?qū)挾鹊葘傩?#xff1b;
• 每種功能就是一個(gè)函數(shù)，參數(shù)為圓的結(jié)構(gòu)體。

這不就完成了嗎？是的！
這個(gè)場(chǎng)景下，確實(shí)使用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)單，不需要使用C++面向?qū)ο蟮娜魏翁匦约纯蓪?shí)現(xiàn)。可以看出，C++的面向?qū)ο蟮奶匦?#xff0c;并不是萬(wàn)能的，并不是在所有情況下都是最優(yōu)的，甚至有時(shí)候不如C語(yǔ)言簡(jiǎn)單直接。從另一個(gè)角度說(shuō)明，大家在面向?qū)ο缶幊痰臅r(shí)候，不要把自己的思維局限于面向?qū)ο?#xff0c;面向?qū)ο笏枷朐谝恍r(shí)候，是不如面向過(guò)程的，甚至?xí)压δ芙Y(jié)構(gòu)復(fù)雜化，設(shè)計(jì)到最后導(dǎo)致代碼難以維護(hù)都是有可能的。

使用須知

橋接模式會(huì)導(dǎo)致代碼中存在設(shè)計(jì)模式的代碼，會(huì)增加代碼的理解難度。相對(duì)來(lái)說(shuō)，積極作用還是遠(yuǎn)大于副作用的。

本質(zhì)

橋接模式的本質(zhì)是：

如果項(xiàng)目中出現(xiàn)了功能組合的場(chǎng)景，使用繼承封裝功能是錯(cuò)誤做法，要把功能單獨(dú)提取出來(lái)分別封裝好以后，再進(jìn)行組合。

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3. 過(guò)濾器模式

示例：過(guò)濾器模式

使用場(chǎng)景

現(xiàn)有一組對(duì)象，我們想要根據(jù)不同的過(guò)濾條件，篩選出符合條件的一部分對(duì)象。

一般寫法

最簡(jiǎn)單粗暴的方法是，在需要進(jìn)行篩選過(guò)濾的地方，直接遍歷對(duì)象數(shù)組，在循環(huán)體內(nèi)進(jìn)行條件判斷。這種寫法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單直接，缺點(diǎn)是如果有多個(gè)地方需要使用篩選過(guò)濾功能，則需要在多個(gè)地方編寫重復(fù)的代碼，這會(huì)降低代碼的復(fù)用性和可維護(hù)性。

推薦寫法

使用過(guò)濾器模式，把篩選功能封裝起來(lái)使用即可。接口也很好定義，輸入對(duì)象數(shù)組，輸出符號(hào)條件的對(duì)象數(shù)組。

本質(zhì)

過(guò)濾器模式的本質(zhì)是：

當(dāng)需要從一組對(duì)象中過(guò)濾出一部分符合條件的對(duì)象時(shí)，可以考慮將每種過(guò)濾功能都封裝為一個(gè)類，提高代碼復(fù)用性和可維護(hù)性。

4. 組合模式

示例：組合模式

組合模式是一種樹形的對(duì)象組織結(jié)構(gòu)，在建造者模式已有相關(guān)說(shuō)明，這里不再贅述。

5. 裝飾器模式

示例：裝飾器模式

使用場(chǎng)景

裝飾器模式的研究對(duì)象有兩個(gè)：

• 已有功能
• 擴(kuò)展功能

當(dāng)我們需要擴(kuò)展一個(gè)類的功能，但是又不想直接在此類上進(jìn)行改動(dòng)時(shí)，一般的做法是使用繼承來(lái)實(shí)現(xiàn)。繼承出來(lái)的子類具有父類的屬性和方法，在父類基礎(chǔ)上可以添加新的功能。
除了繼承，還可以使用裝飾器模式。裝飾器模式是指，新建一個(gè)擴(kuò)展類，將被擴(kuò)展類的對(duì)象作為擴(kuò)展類的成員變量保存，在擴(kuò)展類中，操作被擴(kuò)展類，實(shí)現(xiàn)新的方法和功能。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，裝飾器模式就是新建一個(gè)類把已有類的功能包裝起來(lái)，實(shí)現(xiàn)新的功能。

使用須知

裝飾器模式和繼承各有優(yōu)缺點(diǎn)，使用時(shí)要加以權(quán)衡，選擇最優(yōu)的方案。

本質(zhì)

從本質(zhì)上說(shuō)：

裝飾器模式通過(guò)將已有功能作為成員變量整個(gè)封裝（包裝）起來(lái)，擴(kuò)展的新功能，和已有功能耦合最小，互不影響。

6. 外觀模式

示例：裝飾器模式

本質(zhì)

這個(gè)模式比較簡(jiǎn)單不再贅述。其本質(zhì)是：

將已有功能封裝起來(lái)，提供更易于使用的接口，屏蔽更多實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，等于是加了一個(gè)中間層。

7. 享元模式

示例：享元模式

按照我們的分類，此模式應(yīng)該屬于創(chuàng)建型模式。它是借助工廠模式來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)對(duì)象緩沖池，減少對(duì)象數(shù)量 ，加速創(chuàng)建速度。這里不再贅述。

8. 代理模式

示例：代理模式

應(yīng)用場(chǎng)景

代理模式就是中介模式。例如我們想要租房，原本租房是發(fā)生在租客和房東之間的事務(wù)，但中介的出現(xiàn)，雖然會(huì)有一定的費(fèi)用（損耗），但是整個(gè)過(guò)程的推進(jìn)會(huì)更加順利。代理模式，用來(lái)將兩個(gè)比較難以直接溝通的功能主體關(guān)聯(lián)起來(lái)，實(shí)現(xiàn)二者交互。

使用須知

和租房找中介一樣，只有在必要的時(shí)候才找，否則就是浪費(fèi)資源，只有在非用不可的時(shí)候才建議使用代理模式。

本質(zhì)

代理模式的本質(zhì)是：

代理模式封裝了溝通所需的所有功能，將兩個(gè)難以直接溝通的功能主體連接起來(lái)，起到了橋梁作用。

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結(jié)語(yǔ)

結(jié)構(gòu)型模式，就是以功能為核心，研究功能轉(zhuǎn)換、功能調(diào)用、功能組合、功能封裝等各種情形下，將哪些功能封裝到哪些類中，更加高效地實(shí)現(xiàn)需求，提升代碼的可維護(hù)性。

創(chuàng)作挑戰(zhàn)賽新人創(chuàng)作獎(jiǎng)勵(lì)來(lái)咯，堅(jiān)持創(chuàng)作打卡瓜分現(xiàn)金大獎(jiǎng)

總結(jié)

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