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設計模式詳解之結構型設計模式——配接器、裝飾器

2022-04-27 08:21:33 軟體設計

結構型設計模式

創建型設計模式主要是為了解決創建物件的問題,而結構型設計模式則是為了解決已有物件的使用問題,

配接器模式

配接器模式比較好理解,因為在我們的日常生活中就很常見,如耳機轉換線、充電器配接器、插座等,舉個最常見的例子:

插座

插座就是個配接器,將一個介面擴展為多個介面,將墻上的雙孔介面轉換為三孔介面,而這也就是配接器的作用:將一個介面轉換為用戶期望的另一個介面,

配接器的使用場景:

  • 需要使用第三方SDK的核心功能,但其介面或者功能不符合需求,這時可以使用配接器對其進行兼容和擴展
  • 隨著業務發展,舊介面已經不能滿足需求,但重寫代價又太大,這時可以使用配接器對介面功能進行擴展

注意:配接器是對已有資源進行兼容和擴展,屬于一種折中的方式,如果可以的話,盡量重構系統而不是使用配接器

繼承器的實作有兩種方式:繼承組合,基于合成復用的原則,組合優于繼承,所以應盡量使用組合的方式實作配接器,類圖如下:

配接器類圖

實作代碼:

    //已有的舊介面,不兼容于現在的系統
    public interface IAmericanElectrictService
    {
        int Get110VElectric();
    }
    
    //adaptee,需要適配的SDK
    public class AmericanElectrictService : IAmericanElectrictService
    {
        public int Get110VElectric()
        {
            Console.WriteLine("美國的電壓是110v,只能提供110V的電壓");
            return 110;
        }
    }
    
    //已有介面,現在的系統需要使用這個介面
    public interface IChineseElectricService
    {
        int Get220VElectric();
    }
    
    //配接器,采取組合的方式
    //這里是為了適配已有介面,所以實作了這個介面
    public class AdapterPattern : IChineseElectricService
    {
        private readonly IAmericanElectrictService _service;

        public AdapterPattern(IAmericanElectrictService service)
        {
            this._service = service;
        }
        public int Get220VElectric()
        {
            var electric = this._service.Get110VElectric();
            Console.WriteLine("劈里啪啦劈里啪啦,經過一番操作,現在電壓轉換為220V的了");
            return electric + 110;
        }
    }
    
    //使用配接器,將110V電壓轉換成220V
    public class AdapterRunner : IRunner
    {
        public void Run()
        {
            //實際情況中,adaptee有可能是已有SDK,有可能是interface,通過IOC容器對應具體實作類
            var americanElectric = new AmericanElectrictService();
            var electric = americanElectric.Get110VElectric();
            Console.WriteLine($"獲得了{electric}V電壓");
            Console.WriteLine("使用配接器");
            var adapter = new AdapterPattern(americanElectric);
            electric = adapter.Get220VElectric();
            Console.WriteLine($"使用配接器后獲得了{electric}V電壓");
        }
    }
    //輸出
    //------------------------------------
    //美國的電壓是110v,只能提供110V的電壓
    //獲得了110V電壓
    //使用配接器
    //美國的電壓是110v,只能提供110V的電壓
    //劈里啪啦劈里啪啦,經過一番操作,現在電壓轉換為220V的了
    //使用配接器后獲得了220V電壓

總結

優點:

  • 可以擴展和兼容現有類,靈活性高
  • 提高了類的復用,原本不能使用的類適配后能使用

缺點:

  • 配接器本質是套一層,如果使用過多,可能導致系統混亂,甚至出現套中套的復雜情況

裝飾器模式

利用繼承和組合,在不改變現有結構的情況下對功能進行擴展的模式稱為裝飾器模式

裝飾器模式和配接器模式很像,但側重點不一樣,配接器的重心在于兼容已有系統,而裝飾器的重心在于功能擴展,裝飾器的類圖如下:

裝飾器

上圖中,基礎裝飾器繼承抽象類,每個裝飾器繼承前一個裝飾器,一步一步添加功能,并且所有裝飾器都用到具體實作類,因為需要擴展具體功能,

這里其實就能看出一些裝飾器和配接器的區別,配接器和裝飾器都使用組合來包裝已有類,不同的是裝飾器用到了繼承,裝飾器的核心原則是里氏替換原則,即父類一定能被子類替換而不影響現有代碼,實作代碼如下:

//抽象基礎類
public abstract class AbstractStudent
{
    public abstract void Study();
}

//具體實作類
public class Student : AbstractStudent
{
    public override void Study()
    {
        Console.WriteLine("我正在學習!!!");
    }
}
 
//基礎裝飾器,什么也不做
//注意,這里標記為抽象類,此后的裝飾器以此為基礎
public abstract class BaseDecorator : AbstractStudent
{
    private readonly AbstractStudent _student;
    public BaseDecorator(AbstractStudent student)
    {
        this._student = student;
    }
    //這里使用override還是Virtual取決于AbstractStudent基礎類是抽象類還是介面
    public override void Study()
    {
        this._student.Study();
    }
}

//前綴裝飾器,在呼叫具體功能前做點什么
 public class PreDecorator : BaseDecorator
{
    public PreDecorator(AbstractStudent student) : base(student)
    {
    }
    public override void Study()
    {
        Console.WriteLine("學習前看會兒小說");
        base.Study();
    }
}

//后綴裝飾器,在呼叫具體功能后做點什么
public class NextDecorator : PreDecorator
{
    public NextDecorator(AbstractStudent student) : base(student)
    {
    }
    public override void Study()
    {
        base.Study();
        Console.WriteLine("學習辛苦啦,獎勵自己一包辣條");
    }
}

//測驗代碼
public class DecoratorRunner : IRunner
{
    public void Run()
    {
        Console.WriteLine("沒有用裝飾器的基本功能:");
        var student = new Student();
        student.Study();
        Console.WriteLine();
        
        Console.WriteLine("使用前綴裝飾器在基礎功能之前做點什么");
        var preDecorator = new PreDecorator(student);
        preDecorator.Study();
        Console.WriteLine();
        
        Console.WriteLine("使用后綴裝飾器在前綴裝飾器功能之后做點什么");
        //注意:這里傳入的前綴裝飾器,在前綴裝飾器的基礎之上做擴展
        var nextDecorator = new NextDecorator(student);
        nextDecorator.Study();
    }
}

//輸出:  
//沒有用裝飾器的基本功能:
//我正在學習!!!
//
//使用前綴裝飾器在基礎功能之前做點什么
//學習前看會兒小說
//我正在學習!!!
//
//使用后綴裝飾器在前綴裝飾器功能之后做點什么
//學習前看會兒小說
//我正在學習!!!
//學習辛苦啦,獎勵自己一包辣條 

可以看出,裝飾器其實就是利用組合+繼承(實作)+override不斷包裝和更新物件,使其功能得到擴展,裝飾器是用于替換繼承的設計模式,主要使用場景如下:

  • 想擴展實作類的功能,又不想添加太多子類
  • 需要動態增加和撤銷功能(例如游戲技能)

裝飾器的優點在于靈活,耦合性低,且不會改變現有結構,缺點則是嵌套過多會增加系統復雜度,

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