設計模式詳解之結構型設計模式——適配器、裝飾器

来源:https://www.cnblogs.com/damocleses/archive/2022/04/26/16194597.html
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解釋器模式是什麼 解釋器是一種行為型設計模式,指給分析對象定義一個語言,並定義該語言的文法表示,再設計一個解析器來解釋語言中的句子。也就是說,用編譯語言的方式來分析應用中的實例。這種模式實現了文法表達式處理的介面,該介面解釋一個特定的上下文。 為什麼用解釋器模式 在軟體開發中,會遇到有些問題多次重覆 ...


結構型設計模式

創建型設計模式主要是為瞭解決創建對象的問題,而結構型設計模式則是為瞭解決已有對象的使用問題。

適配器模式

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

插座

插座就是個適配器,將一個介面擴展為多個介面,將牆上的雙孔介面轉換為三孔介面。而這也就是適配器的作用:將一個介面轉換為用戶期望的另一個介面。

適配器的使用場景:

  • 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,這時可以使用適配器對其進行相容和擴展
  • 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,這時可以使用適配器對介面功能進行擴展

註意:適配器是對已有資源進行相容和擴展,屬於一種折中的方式,如果可以的話,儘量重構系統而不是使用適配器

繼承器的實現有兩種方式:繼承組合,基於合成復用的原則,組合優於繼承,所以應儘量使用組合的方式實現適配器。類圖如下:

適配器類圖

實現代碼:

    //已有的舊介面,不相容於現在的系統
    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();
    }
    
    //適配器,採取組合的方式
    //這裡是為了適配已有介面,所以實現了這個介面
    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;
        }
    }
    
    //使用適配器,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容器對應具體實現類
            var americanElectric = new AmericanElectrictService();
            var electric = americanElectric.Get110VElectric();
            Console.WriteLine($"獲得了{electric}V電壓");
            Console.WriteLine("使用適配器");
            var adapter = new AdapterPattern(americanElectric);
            electric = adapter.Get220VElectric();
            Console.WriteLine($"使用適配器後獲得了{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
    //使用適配器
    //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
    //使用適配器後獲得了220V電壓

總結

優點:

  • 可以擴展和相容現有類,靈活性高
  • 提高了類的復用,原本不能使用的類適配後能使用

缺點:

  • 適配器本質是套一層,如果使用過多,可能導致系統混亂,甚至出現套中套的複雜情況

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

裝飾器模式和適配器模式很像,但側重點不一樣。適配器的重心在於相容已有系統,而裝飾器的重心在於功能擴展。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,並且所有裝飾器都用到具體實現類,因為需要擴展具體功能。

這裡其實就能看出一些裝飾器和適配器的區別,適配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。實現代碼如下:

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

//具體實現類
public class Student : AbstractStudent
{
    public override void Study()
    {
        Console.WriteLine("我正在學習!!!");
    }
}
 
//基礎裝飾器,什麼也不做
//註意,這裡標記為抽象類,此後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;
    }
    //這裡使用override還是Virtual取決於AbstractStudent基礎類是抽象類還是介面
    public override void Study()
    {
        this._student.Study();
    }
}

//首碼裝飾器,在調用具體功能前做點什麼
 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();
    }
}

//尾碼裝飾器,在調用具體功能後做點什麼
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");
    }
}

//測試代碼
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("使用首碼裝飾器在基礎功能之前做點什麼");
        var preDecorator = new PreDecorator(student);
        preDecorator.Study();
        Console.WriteLine();
        
        Console.WriteLine("使用尾碼裝飾器在首碼裝飾器功能之後做點什麼");
        //註意:這裡傳入的首碼裝飾器,在首碼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!!!
//
//使用首碼裝飾器在基礎功能之前做點什麼
//學習前看會兒小說
//我正在學習!!!
//
//使用尾碼裝飾器在首碼裝飾器功能之後做點什麼
//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(實現)+override不斷包裝和更新對象,使其功能得到擴展。裝飾器是用於替換繼承的設計模式,主要使用場景如下:

  • 想擴展實現類的功能,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)

裝飾器的優點在於靈活,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複雜度。


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