设计模式分类：结构型模式

在上一篇文章中，我们介绍了设计模式的基本概念和分类，以及创建型模式。本文将介绍结构型模式，它们描述如何将类或者对象结合在一起形成更大的结构，就像搭积木，可以通过简单积木的组合形成复杂的、功能更为强大的结构。

结构型模式

结构型模式（Structural Pattern）描述如何将类或者对象结合在一起形成更大的结构，就像搭积木，可以通过简单积木的组合形成复杂的、功能更为强大的结构。结构型模式不仅仅关注类和对象的组成，而且重点关注它们之间的关联关系。

根据其意图或目的，结构型模式可以分为两大类：

• 类结构型模式（Class Structural Pattern）：类的结构型模式使用继承机制来组合多个类，以实现一个新功能的组合。
• 对象结构型模式（Object Structural Pattern）：对象的结构型模式使用组合或者聚合关系来组合多个对象，以实现一个新功能的组合。

根据“合成复用原则”，系统中要尽量使用关联关系来取代继承关系，因此大部分结构型设计模式都属于对象结构型设计模式。

下面我们来看看每一类中包含哪些具体的设计模式，并举一些简单的例子来说明它们的作用。

类结构型模式

类结构型模式包括以下一种：

• 适配器模式（Adapter Pattern）：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能一起工作。
  • 例如：你有一个旧版本的电视机，它只有一个AV接口，但是你想要用HDMI接口连接电脑或者游戏机。你可以使用一个AV转HDMI的适配器，将电视机和电脑或者游戏机连接起来。这个适配器就是适配器模式的一个应用。

对象结构型模式

对象结构型模式包括以下六种：

• 桥接模式（Bridge Pattern）：将抽象部分与实现部分分离，使它们都可以独立地变化。
  • 例如：你想要绘制不同形状和颜色的图形，你可以将形状和颜色分别抽象出来，然后通过桥接关系将它们组合起来。这样你就可以灵活地创建各种形状和颜色的图形。
• 组合模式（Composite Pattern）：将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次关系。使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。
  • 例如：你想要管理一个公司的员工信息，你可以将员工抽象为一个接口，然后定义两种实现类：普通员工和经理。普通员工没有下属，经理有若干下属。这样你就可以将员工组织成一棵树形结构，表示公司的层级关系。你可以对员工进行统一的操作，比如计算工资、打印报表等。
• 装饰模式（Decorator Pattern）：动态地给一个对象添加一些额外的职责。就增加功能来说，装饰模式比生成子类更为灵活。
  • 例如：你想要给一个文本编辑器添加一些额外的功能，比如语法高亮、自动补全、错误提示等。你可以使用装饰模式，定义一个抽象的编辑器接口，然后定义一个基本的编辑器实现类，以及若干装饰类，每个装饰类都实现编辑器接口，并且持有一个编辑器对象的引用。这样你就可以动态地给基本的编辑器添加不同的装饰类，实现不同的功能。
• 外观模式（Facade Pattern）：为子系统中的一组接口提供一个一致的界面，外观模式定义了一个高层接口，这个接口使得这一子系统更加容易使用。
  • 例如：你想要使用电脑完成一些操作，比如打开浏览器、输入网址、浏览网页等。你不需要了解电脑内部的各种硬件和软件的细节，只需要通过电脑提供的简单的界面来操作即可。这个简单的界面就是外观模式的一个应用。
• 享元模式（Flyweight Pattern）：运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。
  • 例如：你想要在一个文档中显示大量的字符，如果每个字符都是一个独立的对象，那么内存开销会很大。你可以使用享元模式，将字符对象设计成享元类，使得相同的字符对象可以被共享使用。这样就可以减少对象的数量，节省内存空间。
• 代理模式（Proxy Pattern）：为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。
  • 例如：你想要访问一个远程服务器上的资源，但是由于网络延迟或者安全限制，你不能直接访问。你可以使用代理模式，创建一个代理服务器，让代理服务器去访问远程服务器上的资源，并将结果返回给你。这样你就可以通过代理服务器来间接地访问远程服务器上的资源。