设计模式-结构型模式的要点/结构/适用范围

序言

通过这篇文章总结结构型模式的要点、结构和适用范围。接下来会就具体每一种设计模式进行学习。

结构型模式的分类

适配器模式

桥接模式

组合模式/合成模式

装饰模式

外观模式/门面模式

享元模式

代理模式

1. 适配器模式

• 结构
  
  

类适配器使用多重继承对一个接口和另一个接口进行适配

对象适配器依赖于对象组合

• 举例

  充电器（手机和220V电压）

  jdbc-odbc桥

• 要点

  • 将一个类的接口转换成客户希望的另外一个接口。使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的那些类可以一起工作。

  • 将两个不兼容的类纠合在一起使用，属于结构型模式。需要Adaptee(被适配者)和Adaptor(适配器)两个身份。

• 适用范围

  • 你想使用一个已经存在的类，而它的接口不符合你的需求。

  • 你想创建一个可以复用的类，该类可以与其他不相关的类或不可预见的类（即那些接口可能不一定兼容的类）协同工作。

  • （仅适用于对象Adapter）你想使用一些已经存在的子类，但是不可能对每一个都进行子类化以匹配它们的接口。对象适配器可以适配它的父类接口。

2. 桥接模式

• 结构
  
  

桥接模式示意图

• 举例

  jdbc驱动程序

• 要点

  • 将抽象部分与它的实现部分分离，使它们都可以独立的变化。

  • 将两者之间的强关联变成弱关联，也就是指在一个软件系统的抽象化和实现化之间使用组合/聚合关系而不是继承关系，从而使两者可以独立的变化。

• 适用范围

  • 你不希望在抽象和它的实现部分之间有一个固定的绑定关系。例如这种情况可能是因为，在程序运行时刻实现部分应可以被选择或者切换。

  • 类的抽象以及它的实现都可以通过生成子类的方法加以扩充。这时桥接模式使你可以对不同的抽象接口和实现部分进行组合，并分别对它们进行扩充。

  • 对一个抽象的实现部分的修改应对客户不产生影响，即客户的代码不必重新编译。

  • （C++）你想对客户完全隐藏抽象的实现部分。在C++中，类的表示在类接口中是可见的。

  • 你想在多个对象之间共享实现（可能使用引用计数），但同时要求客户不知道这一点。

3. 组合模式

• 结构
  
  

组合模式示意图

典型的Composite对象结构如下图所示

• 举例

  Windows的目录树（文件系统）

• 要点

  • 将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。Composite使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。

• 适用范围

  • 你想表示对象的部分-整体层次结构。

  • 你希望用户忽略组合对象和单个对象的不同，用户将统一地使用组合结构中的所有对象。

4. 装饰模式

• 结构
  
  

装饰模式示意图

• 举例

  在visio中文件可以使用背景进行装饰

  变废为宝

• 要点

  • 动态地给一个对象添加一些额外的职责。就增加功能来说，Decorator模式相比生成子类更加灵活。

  • 这些功能/职责需要由用户动态决定加入的方式和时机。Decorator提供了”即插即用”的方法，在运行期间决定何时增加何种功能。

• 适用范围

  • 在不影响其他对象的情况下，以动态、透明的方式给单个对象添加职责。

  • 处理那些可以撤销的职责。

  • 当不能采用生成子类的方法进行扩充时。一种情况是，可能有大量独立的扩展，为支持每一种组合将产生大量的子类，使得子类数目呈爆炸式增长。另一种情况可能是因为类定义被隐藏，或类定义不能用于生成子类。

5. 门面/外观模式

• 结构
  
  

门面模式示意图

门面模式举例

• 举例

  Facade典型应用就是数据库JDBC的应用和Session的应用

• 要点

  • 为子系统中的一组接口提供一个一致的界面，Facade模式定义了一个高层接口，这个接口使得这个子系统更容易使用。

  • 外部与一个子系统的通信必须通过一个统一的门面对象进行。

• 适用范围

  • 当你要为一个复杂子系统一共一个简单接口时。子系统往往因为不断演化而变得越来越复杂。大多数模式使用时都会产生更多更小的类。这使得子系统更具可重用性，也更容易对子系统进行定制，但这也给那些不需要定制子系统的用户带来一些使用上的困难。Facade可以提供一个简单的缺省视图，这一视图对大多数用户来说已经足够，而那些需要更多的可定制性的用户可以越过Facade层。

  • 客户程序与抽象类的实现部分之间存在很大的依赖性。引入Facade将这个子系统与客户以及其他的子系统分离，可以提高子系统的独立性和可移植性。

  • 当你需要构建一个层次结构的子系统时，使用Facade模式定义子系统中每层的入口点。如果子系统之间相互依赖，你可以让它们仅通过Facade进行通讯，从而简化了它们之间的依赖关系。

6. 享元模式

• 结构
  
  

享元模式示意图

享元模式的共享方法

• 举例

  字体的26个字母和各自的斜体等

  （物理上每个字符共享一个flyweight对象，而这个对象出现在文档结构中的不同地方。一个特定字符对象的每次出现都指向同一个实例，这个实例位于flyweight对象的共享池中）

• 要点

  • 运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。

• 适用范围
  Flyweight模式的有效性很大程度上取决于如何使用它以及在何处使用它。当以下情况都成立时使用Flyweight模式

  • 一个应用程序使用了大量的对象。

  • 完全由于使用大量的对象，造成很大的存储开销。

  • 对象的大多数状态都可变为外部状态。

  • 如果删除对象的外部状态，那么可以用相对较少的共享对象取代很多组对象。

  • 应用程序不依赖于对象标识。由于享元模式对象可以被共享，对于概念上明显有别的对象，标识测试将返回真值。

7. 代理模式

• 结构
  
  

代理模式示意图

代理模式结构

• 举例

  用代理服务器连接出网

  销售代理（厂商）

  律师代理（客户）

  枪手

  foxmail

• 要点

  • 为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。

  • 代理模式可以并不知道真正的被代理对象，而仅仅持有一个被代理对象的接口，这时候代理对象不能够创建被代理对象，被代理对象必须有系统的其他角色代为创建并传入。

• 适用范围
  在需要用比较通用和复杂的对象指针代替简单的指针的时候，使用代理模式。下面是一些可以使用代理模式常见情况：

  • 远程代理（remote proxy）为一个对象在不同的地址空间提供局部代表。

  • 虚代理（virtual proxy）根据需要创建开销很大的对象。

  • 保护代理（protection proxy）控制对原始对象的访问。保护代理用于对象应该有不同的访问权限的时候。

  • 智能指引（smart reference）取代了简单的指针，它在访问对象时执行一些附加操作。典型用途包括：

    • 对指向实际对象的引用计数，这样当该对象没有引用时，可以自动释放它（也称为smart pointers）
    • 当第一次引用一个持久对象时，将它装入内存
    • 在访问一个实际对象前，检查是否已经锁定了它，以确保其他对象不能改变它。

Acknoeledgements:
http://blog.csdn.net/mr_rog/article/details/41456373
《设计模式-可复用面向对象软件的基础》，机械工业出版社，GoF.

2017.08.20