【设计模式】之（二）结构型

适配器模式

适配器模式将某个类的接口转换成客户端期望的另一个接口表示，目的是消除由于接口不匹配所造成的类的兼容性问题。主要分为三类：类的适配器模式、对象的适配器模式、接口的适配器模式。

类的适配器：

核心思想：有一个Source类，拥有一个方法，待适配，目标接口是Targetable，通过Adapter类，将Source的功能扩展到Targetable里。

public class Source{
    public void method1(){
        System.out.println("原始方法");
    }
}

public interface Targetable{
    public void method1();//与原类中的方法相同
    public void method2();//新类方法
}

/**
    适配器Adapter继承原始资源Source，并实现目标接口Targetable
*/
public class Adapter extends Source implements Targetable{
    @Override
    public void method2(){
        
    }
}

public class AdapterTest{
    public static void main(String[] args){
        Targetable target = new Adapter();
        target.method1();  //这样 Targetable 接口的实现类就具有了 Source 类的功能
        target.method2();
    }
}

对象的适配器：

基本思路和类的适配器模式相同，只是将 Adapter 类作修改，这次不继承 Source 类，而是持
有 Source 类的实例，以达到解决兼容性的问题。

只需要修改Adapter类

public class Wrapper implements Targetable{
    private Source source;
    public Wrapper(Source source){
        this.source = source;
    }
    
    @Override
    public void method2(){
        System.out.println("targetable method");
    }
    @Override
    public void method1(){
        source.method1();
    }
}

public class AdapterTest{
    public static void main(String[] args){
        Source source = new Source();
        Targetable target = new Wrapper(source);
        target.method1();
        target.method2();
    }
}

接口的适配器：

我们写的一个接口中有多个抽象方法，当我们写该接口的实现类时，必须实现该接口的所有方法，这明显有时比较浪费，因为并不是所有的方法都是我们需要的，有时只需要某一些，此处为了解决这个问题，我们引入了接口的适配器模式，借助于一个抽象类，该抽象类实现了该接口，实现了所有的方法而我们不和原始的接口打交道，只和该抽象类取得联系，所以我们写一个类，继承该抽象类，重写我们需要的方法就行。

public interface Sourceable{   //接口因为实现类需要实现所有的方法，有些方法不需要
    public void method1();
    public void method2();
}

public abstract class Wrapper2 implements Sourceable{//引入抽象类做个过渡
    public void method1(){}
    public void method2(){}
}

public class SourceSub extends Wrapper2{
    public void method1(){
        System.out.println("helloworld");
    }
}

三种适配器模式的应用场景：

类的适配器模式：当希望将一个类转换成满足另一个新接口的类时，可以使用类的适配器模式，创建一个新类，继承原有的类，实现新的接口即可。
对象的适配器模式：当希望将一个对象转换成满足另一个新接口的对象时，可以创建一个Wrapper 类，持有原类的一个实例，在 Wrapper 类的方法中，调用实例的方法就行。
接口的适配器模式：当不希望实现一个接口中所有的方法时，可以创建一个抽象类 Wrapper，实现所有方法，我们写别的类的时候，继承抽象类即可。

装饰模式

装饰模式就是给一个对象增加一些新的功能，而且是动态的，要求装饰对象和被装饰对象实现同一个接口，装饰对象持有被装饰对象的实例

Source 类是被装饰类，Decorator 类是一个装饰类，可以为 Source 类动态的添加一些功能

public interface Sourceable{
    public void method();
}

public class Source implements Sourceable{
    @Override
    public void method(){
        System.out.println("原始功能");
    }
}

public class Decorator implements Sourceable{
    private Sourceable source;   //装饰器持有对原始类的引用
    public Decorator(Sourceable source){
        super();
        this.source=source;
    }
    @Override
    public void method(){
        //装饰代理类
        System.out.println("原始类之前功能");
        source.method();
        System.out.println("原始类之后功能");
    }
}

public class DecoratorTest{
    public static void main(String[] args){
        Sourceable source = new Source();
        Sourceable obj = new Decorator(source);
        obj.method();
    }
}

装饰器模式的应用场景：
1、需要扩展一个类的功能。
2、动态的为一个对象增加功能，而且还能动态撤销。（继承不能做到这一点，继承的功能是
静态的，不能动态增删。）
缺点：产生过多相似的对象，不易排错！

IO流实现细节：

---Component抽象构建角色：InputStream OutputStream Reader Writer

---ConcreteComponent具体构建角色：FileInputStream FileOutputStream

---Decorator装饰角色：持有一个抽象构建的引用FilterInputStream FilterOutputStream

---ConcreteDecorator：具体装饰角色负责给构建对象增加新的责任。IO流中的BufferedOutputStream BufferedInputStream

代理模式

public interface Sourceable{
    public void method();
}

public class Source implements Sourceable{
    @Override
    public void method(){
        System.out.println("原始功能");
    }
}

public class Proxy implements Sourceable{
    private Source source;
    public Proxy(){
        super();
        this.source = new Source();
    }
    @Override
    public void method(){
        before();
        source.method();
        after();
    }
    private void after(){
        System.out.println("代理之后功能");
    }
    private void before(){
        System.out.println("代理之前功能");
    }
}

public class ProxyTest{
    public static void main(String[] args){
        Sourceable source = new Proxy();
        source.method();
    }
}

代理模式的应用场景：
如果已有的方法在使用的时候需要对原有的方法进行改进，此时有两种办法：
1、修改原有的方法来适应。这样违反了“对扩展开放，对修改关闭”的原则。
2、就是采用一个代理类调用原有的方法，且对产生的结果进行控制。这种方法就是代理模式。
使用代理模式，可以将功能划分的更加清晰，有助于后期维护！

外观模式

外观模式是为了解决类与类之家的依赖关系的，像 spring 一样，可以将类和类之间的关系配置到配置文件中，而外观模式就是将他们的关系放在一个 Facade 类中，降低了类类之间的耦合度，该模式中没有涉及到接口

一个软件实体应当尽可能少的与其他实体发生相互作用。

public class CPU{
    public void startup(){
        System.out.println("CPU start");
    }
    public void shutdown(){
        System.out.println("CPU shutdown");
    }
}

public class Memory{
    public void startup(){
        System.out.println("Memory startup");
    }
    public void shutdown(){
        System.out.println("Memory shutdown");
    }
}

public class Disk{
    public void startup(){
        System.out.println("Disk startup");
    }
    public void shutdown(){
        System.out.println("Disk shutdown");
    }
}

public class Computer{
    private CPU cpu;
    private Memory memory;
    private Disk disk;
    
    public Computer(){
        cpu = new CPU();
        memory = new Memory();
        disk = new Disk();
    }
    
    public void startup(){
        System.out.println("start ths computer");
        cpu.startup();
        memory.startup();
        disk.startup();
        System.out.println("start computer finished!");
    }
    public void shutdown(){
        System.out.println("begin to close the computer");
        cpu.shutdown();
        memory.shutdown();
        disk.shutdown();
        System.out.println("computer close");
    }
}

public class User{
    public static void main(String[] args){
        Computer computer = new Computer();
        computer.startup();
        computer.shutdown();
    }
}

如果我们没有 Computer 类，那么，CPU、Memory、Disk 他们之间将会相互持有实例，产生关系，这样会造成严重的依赖，修改一个类，可能会带来其他类的修改，这不是我们想要看到的，有了 Computer 类，他们之间的关系被放在了 Computer 类里，这样就起到了解耦的作用，这就是外观模式！

桥接模式

桥接模式就是把事物和其具体实现分开，使他们可以各自独立的变化。桥接的用意是：将抽象化与实现化解耦，使得二者可以独立变化，像我们常用的 JDBC 桥 DriverManager 一样，JDBC进行连接数据库的时候，在各个数据库之间进行切换，基本不需要动太多的代码，甚至丝毫不用动，原因就是 JDBC 提供统一接口，每个数据库提供各自的实现，用一个叫做数据库驱动的程序来桥接就行了。

扩展性问题（类个数膨胀问题）：

如果要增加一个新的业务类，则需要同时增加其他相关的类，主要是违反单一原则，一个类会引起两个以上类的变化。

桥接模式代替多重层次继承带来的一系列问题

//定义接口
public interface Sourceable{
    public void method();
}

//定义两个实现类
public class SourceSub1 implements Sourceable{
    @Override
    public void method(){
        System.out.println("this is the first sub!");
    }
}

public class SourceSub2 implements Sourceable{
    @Override
    public void method(){
        System.out.println("this is the second sub!");
    }
}

//定义一个桥，持有Sourceable的一个实例
public abstract class Bfidge{
    private Sourceable source;
    public void method(){
        source.method();
    }
    public Sourceable getSource(){
        return source;
    }
    public void setSource(Sourceable source){
        this.source = source;
    }
}

public class MyBridge extends Bridge{
    public void method(){
        getSource().method();
    }
}

public class BridgeTest{
    public static void main(String[] args){
        Bridge bridge = new MyBridge();
        
        //调用第一个对象
        Sourceable source1 = new SourceSub1();
        bridge.setSource(source1);
        bridge.method();
        
        //调用第二个对象
        Sourceable source2 = new SourceSub2();
        bridge.setSource(source2);
        bridge.method();
    }
}

这样，就通过对 Bridge 类的调用，实现了对接口 Sourceable 的实现类 SourceSub1 和SourceSub2 的调用。接下来我再画个图，大家就应该明白了，因为这个图是我们 JDBC 连接的原理，有数据库学习基础的，一结合就都懂了。

组合模式

组合模式有时又叫部分- 整体模式在处理类似树形结构的问题时比较方便。

组合模式核心：

---抽象构建（Component）角色：定义了叶子和容器构建的共同点

---叶子（Leaf）构建角色：无子节点

---容器（Composite）：有容器特征，可以包含子节点

public class TreeNode{
    private String name;
    private TreeNode parent;
    private Vector<TreeNode> children = new Vector<TreeNode>();
    
    public TreeNode(String name){
        this.name = name;
    }
    public String getName(){
        return name;
    }
    public void setName(String name){
        this.name=name;
    }
    public TreeNode getParent(){
        return parent;
    }
    public void setParent(TreeNode parent){
        this.parent = parent;
    }
    
    //添加孩子节点
    public void add(TreeNode node){
        children.add(node);
    }
    //删除孩子节点
    public void remove(TreeNode node){
        children.remove(node);
    }
    //取得孩子节点
    public Enumeration<TreeNode> getChildren(){
        return children.elements();
    }
}

public class Tree{
    TreeNode root = null;
    public Tree(String name){
        root = new TreeNode(name);
    }
    public static void main(String[] args){
        Tree tree = new Tree("A");
        TreeNode nodeB = new TreeNode("B");
        TreeNode nodeC = new TreeNode("C");
        
        nodeB.add(nodeC);
        tree.root.add(nodeB);
        System.out.println("build the tree finished!");
    }
}

使用场景：将多个对象组合在一起进行操作，常用于表示树形结构中，例如二叉树，数等。
从而使客户端可以使用统一的方式进行处理部分对象和整体对象。

享元模式

享元模式的主要目的是实现对象的共享，即共享池，当系统中对象多的时候可以减少内存的开销，通常与工厂模式一起使用。

FlyWeightFactory 负责创建和管理享元单元，当一个客户端请求时，工厂需要检查当前对象池中是否有符合条件的对象，如果有，就返回已经存在的对象，如果没有，则创建一个新对象，
FlyWeight 是超类。一提到共享池，我们很容易联想到 Java 里面的 JDBC 连接池，想想每个连接的特点，我们不难总结出：适用于作共享的一些个对象，他们有一些共有的属性，就拿数据库连接池来说，url、driverClassName、username、password 及 dbname，这些属性对于每个连接来说都是一样的，所以就适合用享元模式来处理，建一个工厂类，将上述类似属性作为内部数据，其它的作为外部数据，在方法调用时，当做参数传进来，这样就节省了空间，减少了实例的数量。

ConcreteFlyWeight具体享元类，为内部状态提供成员变量进行存储

UnsharedConcreteFlyWeight非共享享元类，不能被共享的子类可以设计为给共享享元类。

public class ConnectionPool{
    private Vector<Connection> pool;
    
    private String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/test";
    private String username = "root";
    private String password = "root";
    private String dirverClassName = "com.mycql.jdbc.Driver";
    
    private int poolSize = 100;
    private static ConnectionPool instance = null;
    Connection conn = null;
    
    //构造方法，做一些初始化工作
    private ConnctionPool(){
        pool=new Vector<Connection>(poolSize);
        for(int i = 1;i<poolSize;i++){
            try{
                Class.forName(driverClassName);
                conn=DirverManager.getConnection(url,username,password);
                pool.add(conn);
            }catch(Excetion e){
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    
    //返回连接到连接池
    public synchronized void release(){
        pool.add(conn);
    }
    
    //返回连接池中的一个数据库连接
    public synchronized Connection getConnection(){
        if(pool.size()>0){
            connection conn=pool.get(0);
            pool.remove(conn);
            return conn;
        }else{
            return null;
        }
    }
}

通过连接池的管理，实现了数据库连接的共享，不需要每一次都重新创建连接，节省了数据库重新创建的开销，提升了系统的性能！