结构型模式

结构型设计模式：核心思想与应用场景解析

一、适配器模式

图片来自：https://refactoringguru.cn/design-patterns/adapter

适配器模式是一种结构型设计模式，它将一个类的接口转换为客户端所期望的另一种接口，从而解决接口不兼容的问题，使得原本因接口不匹配而无法协作的类能够一起工作。

适用场景：

• 系统需要使用现有类，但其接口不符合当前需求。
• 希望创建一个可复用的类，该类可以与多个不相关或不可预见的类协同工作。
• 需要统一多个类的接口，以简化客户端调用。

类比理解：

假设你需要用同一台电脑连接华为、苹果和摩托罗拉手机，它们分别需要Type-C、Lightning和Micro-USB接口。如果没有适配器，你需要三根不同的数据线；而使用适配器（转接头），你只需一根线加上对应的转接头即可实现兼容。

与工厂模式的区别：

适配器模式关注的是接口转换，而工厂模式关注的是对象的创建。在上面的例子中，适配器相当于“转接头”，工厂则负责“生产不同的转接头”。

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二、桥接模式

图片来自：https://refactoringguru.cn/design-patterns/bridge

桥接模式通过将抽象部分与其实现部分分离，使它们可以独立变化，从而避免因多层继承导致的类爆炸问题，提升系统的灵活性和可扩展性。

核心价值：

假设你要组装一台电脑，需要选择CPU、显卡、电源等多个部件。如果不使用桥接模式，每增加一种品牌或型号，就需要创建大量组合类（M × N × Y）。而使用桥接模式，只需分别为每个维度创建类（M + N + Y），再通过“桥”将它们组合起来。

优点：

• 解耦抽象与实现，便于独立扩展。
• 符合开闭原则，新增维度无需修改原有代码。
• 减少子类数量，避免类层次过于复杂。

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三、组合模式

图片来自：https://refactoringguru.cn/design-patterns/composite

组合模式允许你以一致的方式处理单个对象与对象组合，使得客户端无需关心当前操作的是单个对象还是整个对象树。

核心思想：

将对象组织成树形结构，使得对单个对象和组合对象的操作具有一致性。例如：

• 文件系统中，文件和文件夹都是“存储单元”。
• 组织架构中，员工和部门都是“组织单元”。

典型应用：

• 图形界面中的容器与组件
• 菜单与菜单项
• 树形数据结构的统一处理

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四、装饰器模式

图片来自：https://refactoringguru.cn/design-patterns/decorator

装饰器模式允许你动态地为对象添加新的行为或责任，而无需通过继承修改原有类结构。它提供了一种灵活的功能扩展方式，比继承更具弹性。

与继承的区别：

• 继承是静态的，在编译时确定行为。
• 装饰器是动态的，可以在运行时组合多个装饰器，实现功能的叠加。

适用场景：

• 需要在不影响其他对象的情况下，为单个对象添加功能。
• 不适合使用继承扩展功能，或继承会导致类爆炸。

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五、外观模式

图片来自：https://refactoringguru.cn/design-patterns/facade

外观模式为复杂的子系统提供一个统一的高层接口，使得子系统更易于使用。它隐藏了系统的内部复杂性，客户端只需与外观类交互。

核心价值：

• 降低客户端与子系统之间的耦合。
• 简化调用过程，提升代码可读性和易用性。

现实类比：

早期网站注册需要填写大量信息（姓名、邮箱、住址等），如今只需一键授权（如微信登录、手机号登录）。服务端通过外观模式封装多个接口，统一获取用户信息，提升注册体验。

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六、享元模式

图片来自：https://refactoringguru.cn/design-patterns/flyweight

享元模式通过共享相似对象来减少内存占用，特别适用于存在大量重复对象的场景。

典型实现：

• Integer.valueOf() 的缓存机制（-128~127）
• String 常量池
• 线程池、连接池等资源池技术

适用条件：

• 系统中存在大量相似对象
• 对象的大部分状态可以外部化
• 使用享元后不影响业务逻辑

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七、代理模式

图片来自：https://refactoringguru.cn/design-patterns/proxy

代理模式为其他对象提供一种代理以控制对该对象的访问。代理对象在客户端与目标对象之间起到中介作用，常用于访问控制、延迟加载、日志记录等场景。

常见代理类型：

• 静态代理：手动编写代理类
• 动态代理：运行时生成代理对象（如JDK动态代理、CGLIB）
• 远程代理、虚拟代理、保护代理等

与装饰器模式的区别：

• 代理模式控制访问，装饰器模式增强功能。
• 代理通常知道被代理对象的生命周期，装饰器则更关注功能的叠加。

应用案例：

MyBatis 通过动态代理实现 DAO 接口的数据库访问，无需编写实现类即可完成SQL映射与执行。