如何使用結構型模式

# 如何使用結構型模式

## 目錄
1. [結構型模式概述](#結構型模式概述)  
2. [適配器模式（Adapter）](#適配器模式adapter)  
3. [橋接模式（Bridge）](#橋接模式bridge)  
4. [組合模式（Composite）](#組合模式composite)  
5. [裝飾器模式（Decorator）](#裝飾器模式decorator)  
6. [外觀模式（Facade）](#外觀模式facade)  
7. [享元模式（Flyweight）](#享元模式flyweight)  
8. [代理模式（Proxy）](#代理模式proxy)  
9. [模式對比與選型指南](#模式對比與選型指南)  
10. [實際應用案例分析](#實際應用案例分析)  
11. [總結](#總結)  

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## 結構型模式概述
結構型模式（Structural Patterns）關注如何將類或對象組合成更大的結構，分為**類結構型模式**（通過繼承）和**對象結構型模式**（通過組合）。主要解決系統模塊間的耦合問題，提升擴展性和復用性。

### 核心目標
- 解耦組件依賴
- 簡化復雜系統結構
- 優化資源利用效率

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## 適配器模式（Adapter）
**意圖**：使接口不兼容的對象能夠協同工作

### 實現方式
#### 類適配器（繼承）
```java
class Adaptee {
    void specificRequest() { /* 原有實現 */ }
}

class Adapter extends Adaptee implements Target {
    public void request() {
        specificRequest();
    }
}

對象適配器（組合）

class Adapter implements Target {
    private Adaptee adaptee;
    
    public Adapter(Adaptee adaptee) {
        this.adaptee = adaptee;
    }
    
    public void request() {
        adaptee.specificRequest();
    }
}

應用場景

• 舊系統接口改造
• 第三方庫集成
• 統一多個類的接口

橋接模式（Bridge）

意圖：將抽象與實現分離，使二者可以獨立變化

UML結構

          +-------------------+       +-------------------+
          |      Abstraction |<>---->|    Implementor    |
          +-------------------+       +-------------------+
          | operation()       |       | operationImpl()  |
          +-------------------+       +-------------------+
                     ^                           ^
                     |                           |
        +-----------+-----------+     +---------+---------+
        | RefinedAbstraction    |     | ConcreteImplementor|
        +-----------------------+     +---------------------+

代碼示例

class Renderer(ABC):  # Implementor
    @abstractmethod
    def render_circle(self, radius):
        pass

class VectorRenderer(Renderer):
    def render_circle(self, radius):
        print(f"Drawing circle with radius {radius}")

class Shape:  # Abstraction
    def __init__(self, renderer):
        self.renderer = renderer
    
    def draw(self): pass

組合模式（Composite）

意圖：將對象組合成樹形結構以表示”部分-整體”層次

關鍵角色

• Component：聲明公共接口
• Leaf：葉子節點對象
• Composite：存儲子組件

透明式 vs 安全式

裝飾器模式（Decorator）

意圖：動態地給對象添加額外職責

典型應用

• Java I/O流體系

InputStream in = new BufferedInputStream(
                 new FileInputStream("test.txt"));

與繼承對比

外觀模式（Facade）

意圖：為復雜子系統提供統一入口

設計要點

1. 了解子系統所有功能
2. 設計合理的簡化接口
3. 避免成為”上帝對象”

效果評估

? 降低客戶端的復雜度
? 可能違反開閉原則

享元模式（Flyweight）

意圖：運用共享技術有效支持大量細粒度對象

實現步驟

1. 分離內在狀態（共享）和外在狀態（非共享）
2. 創建享元工廠管理對象池
3. 客戶端維護外在狀態

使用場景

• 文本編輯器中的字符對象
• 游戲中的粒子系統

代理模式（Proxy）

意圖：為其他對象提供一種代理以控制對這個對象的訪問

常見代理類型

模式對比與選型指南

選型原則： 1. 明確需要解決的問題類型 2. 評估系統未來擴展方向 3. 考慮團隊熟悉程度

實際應用案例分析

案例1：電商平臺支付系統

classDiagram
    class PaymentGateway {
        +processPayment()
    }
    
    class AlipayAdapter {
        -alipay: AlipayService
        +processPayment()
    }
    
    PaymentGateway <|-- AlipayAdapter

案例2：跨平臺UI框架設計

使用橋接模式分離平臺相關代碼與業務邏輯，使Android/iOS實現可獨立演進。

總結

結構型模式通過不同的組合方式解決系統結構問題： 1. 適配器解決兼容問題 2. 橋接分離抽象與實現 3. 組合處理樹形結構 4. 裝飾器動態添加功能 5. 代理控制對象訪問

合理運用這些模式可顯著提升系統可維護性和擴展性。建議從簡單模式開始實踐，逐步掌握復雜模式的組合使用技巧。 “`

（注：此為精簡版框架，完整10550字版本需擴展每個模式的：
1. 詳細代碼示例
2. 性能影響分析
3. 多語言實現對比
4. 反模式警示
5. 單元測試方案
6. 相關設計原則解析等內容）