第5章結(jié)構(gòu)型模式（下）內(nèi)容簡介?本章教學(xué)目標(biāo)：

進(jìn)一步理解結(jié)構(gòu)型模式的優(yōu)缺點(diǎn)；

明白裝飾模式、外觀模式、享元模式、組合模式的定義與特點(diǎn)；

掌握裝飾模式、外觀模式、享元模式、組合模式的結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)；學(xué)會使用這四種設(shè)計(jì)模式開發(fā)應(yīng)用程序；明白這四種設(shè)計(jì)模式的擴(kuò)展應(yīng)用。?本章價(jià)值引領(lǐng)：

通過裝飾模式的實(shí)例說明關(guān)注少年兒童成長教育和祖國發(fā)展的重要性，培養(yǎng)學(xué)生的慈愛心和家國情懷；

用外觀模式或組合模式的應(yīng)用實(shí)例來說明推動(dòng)鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)興旺的重要意義和實(shí)現(xiàn)方法，提升學(xué)生的專業(yè)技術(shù)水平和家國情懷；

利用享元模式在圍棋中的應(yīng)用實(shí)例，介紹為國爭光的棋手事跡，激發(fā)學(xué)生的愛國情感。軟件設(shè)計(jì)模式（Java版）、作者：程細(xì)柱ISBN：978-7-115-47788-0人民郵電出版社(和)5.1裝飾(Decorator)模式5.1.1模式的定義與特點(diǎn)

定義：指在不改變現(xiàn)有對象結(jié)構(gòu)的情況下，動(dòng)態(tài)地給該對象增加一些職責(zé)（即增加其額外功能）的模式，它屬于對象結(jié)構(gòu)型模式。

優(yōu)點(diǎn)：

1）采用裝飾模式擴(kuò)展對象的功能比采用繼承方式更加靈活；2）可以設(shè)計(jì)出多個(gè)不同的具體裝飾類，創(chuàng)造出多個(gè)不同行為的組合。缺點(diǎn)：裝飾模式增加了許多子類，如果過度使用會使程序變得很復(fù)雜。軟件設(shè)計(jì)模式（Java版）、作者：程細(xì)柱ISBN：978-7-115-47788-0人民郵電出版社(和)5.1裝飾(Decorator)模式（續(xù)）5.1.2模式的結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)

1.模式的結(jié)構(gòu)裝飾模式主要包含以下角色：⑴抽象構(gòu)件（Component）角色：定義一個(gè)抽象接口以規(guī)范準(zhǔn)備接收附加責(zé)任的對象。⑵具體構(gòu)件（ConcreteComponent）角色：實(shí)現(xiàn)抽象構(gòu)件，通過裝飾角色為其添加一些職責(zé)。⑶抽象裝飾（Decorator）角色：繼承抽象構(gòu)件，并包含具體構(gòu)件的實(shí)例，可以通過其子類擴(kuò)展具體構(gòu)件的功能。⑷具體裝飾（ConcreteDecorator）角色：實(shí)現(xiàn)抽象裝飾的相關(guān)方法，并給具體構(gòu)件對象添加附加的責(zé)任。軟件設(shè)計(jì)模式（Java版）、作者：程細(xì)柱ISBN：978-7-115-47788-0人民郵電出版社(和)5.1裝飾(Decorator)模式（續(xù)）5.1.2模式的結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)

1.模式的結(jié)構(gòu)右邊是其結(jié)構(gòu)圖：

2.模式的實(shí)現(xiàn)

//該模式的實(shí)現(xiàn)代碼見附件軟件設(shè)計(jì)模式（Java版）、作者：程細(xì)柱ISBN：978-7-115-47788-0人民郵電出版社(和)5.1裝飾(Decorator)模式（續(xù)）5.1.3模式的應(yīng)用實(shí)例

【例5.1】用裝飾模式設(shè)計(jì)一個(gè)反映一個(gè)學(xué)生成長變化的實(shí)例。

分析：在該實(shí)例中的Person（人）是抽象構(gòu)件，Citizen（公民）是具體構(gòu)件，Students（學(xué)生）是抽象裝飾，學(xué)生的子類Schoolchild（小學(xué)生）和MiddleStudent（中學(xué)生）是具體裝飾，右邊是其結(jié)構(gòu)圖：

注：程序代碼見附件軟件設(shè)計(jì)模式（Java版）、作者：程細(xì)柱ISBN：978-7-115-47788-0人民郵電出版社(和)5.1裝飾(Decorator)模式（續(xù)）5.1.3模式的應(yīng)用實(shí)例

【例5.2】用裝飾模式設(shè)計(jì)一個(gè)反映廣東韶關(guān)30年的發(fā)展變化的實(shí)例。右邊是其結(jié)構(gòu)圖：注：程序代碼見附件軟件設(shè)計(jì)模式（Java版）、作者：程細(xì)柱銷售電話學(xué)資源網(wǎng)址：/book/details/84025.1裝飾(Decorator)模式（續(xù)）5.1.3模式的應(yīng)用實(shí)例

【例5.2】用裝飾模式設(shè)計(jì)一個(gè)反映廣東韶關(guān)30年的發(fā)展變化的實(shí)例。

右邊是程序的運(yùn)行結(jié)果軟件設(shè)計(jì)模式（Java版）、作者：程細(xì)柱銷售電話學(xué)資源網(wǎng)址：/book/details/84025.1裝飾(Decorator)模式（續(xù)）5.1.4模式的應(yīng)用場景裝飾模式通常在以下幾種情況使用：1）當(dāng)需要給一個(gè)現(xiàn)有類添加附加職責(zé)，而又不能采用生成子類的方法進(jìn)行擴(kuò)充時(shí)。如，該類被隱藏或者該類是終極類或者采用繼承方式會產(chǎn)生大量的子類。2）當(dāng)需要通過對現(xiàn)有的一組基本功能進(jìn)行排列組合而產(chǎn)生非常多的功能時(shí)，采用繼承關(guān)系很難實(shí)現(xiàn)，而采用裝飾模式卻很好實(shí)現(xiàn)。3）當(dāng)對象的功能要求可以動(dòng)態(tài)地添加，也可以再動(dòng)態(tài)地撤銷時(shí)。軟件設(shè)計(jì)模式（Java版）、作者：程細(xì)柱銷售電話學(xué)資源網(wǎng)址：/book/details/84025.1裝飾(Decorator)模式（續(xù)）5.1.5模式的擴(kuò)展有些應(yīng)用環(huán)境下模式是可以簡化裝飾模式，如在以下兩種情況：

①如果只有一個(gè)具體構(gòu)件而沒有抽象構(gòu)件時(shí)，可以讓抽象裝飾繼承具體構(gòu)件，右邊是其結(jié)構(gòu)圖：軟件設(shè)計(jì)模式（Java版）、作者：程細(xì)柱銷售電話學(xué)資源網(wǎng)址：/book/details/84025.1裝飾(Decorator)模式（續(xù)）5.1.5模式的擴(kuò)展

②如果只有一個(gè)具體裝飾時(shí)，可以將抽象裝飾和具體裝飾合并，右邊是其結(jié)構(gòu)圖：軟件設(shè)計(jì)模式（Java版）、作者：程細(xì)柱銷售電話學(xué)資源網(wǎng)址：/book/details/84025.2外觀(Facade)模式

在現(xiàn)實(shí)生活中，常常存在辦事較復(fù)雜的例子，如去政府機(jī)關(guān)辦房產(chǎn)證或注冊一家公司，有時(shí)要同多個(gè)部門聯(lián)系，這時(shí)要是有一個(gè)綜合部門能解決一切手續(xù)問題就好了，右圖給出了客戶去當(dāng)?shù)胤慨a(chǎn)交易中心辦理房產(chǎn)證過戶要遇到的業(yè)務(wù)處理部門：軟件設(shè)計(jì)模式（Java版）、作者：程細(xì)柱銷售電話民郵電出版社(和)5.2外觀(Facade)模式（續(xù)）5.2.1模式的定義與特點(diǎn)

定義：是一種通過為多個(gè)復(fù)雜的子系統(tǒng)提供一個(gè)一致的接口，而使這些子系統(tǒng)更加容易被訪問的模式。

優(yōu)點(diǎn)：1）降低了子系統(tǒng)與客戶端之間的耦合度，使得子系統(tǒng)的變化不會影響到調(diào)用它的客戶類；2）對客戶屏蔽了子系統(tǒng)組件，減少了客戶處理的對象數(shù)目，并使得子系統(tǒng)使用起來更加容易；3）降低了大型軟件系統(tǒng)中的編譯依賴性，簡化了系統(tǒng)在不同平臺之間的移植過程，因?yàn)榫幾g一個(gè)子系統(tǒng)不會影響其他的子系統(tǒng)，也不會影響到外觀對象。缺點(diǎn)：1）不能很好地限制客戶使用子系統(tǒng)類；2）增加新的子系統(tǒng)可能需要修改外觀類或客戶端的源代碼，違背了“開閉原則”。軟件設(shè)計(jì)模式（Java版）、作者：程細(xì)柱銷售電話民郵電出版社(和)5.2外觀(Facade)模式（續(xù)）5.2.2模式的結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)

1.模式的結(jié)構(gòu)外觀模式的結(jié)構(gòu)比較簡單，主要包含以下主要角色：⑴外觀（Facade）角色：為多個(gè)子系統(tǒng)對外提供一個(gè)共同的接口。⑵子系統(tǒng)（SubSystem）角色：實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的部分功能，客戶可以通過外觀角色訪問它。⑶客戶（client）角色：通過一個(gè)外觀角色訪問各個(gè)子系統(tǒng)的功能。軟件設(shè)計(jì)模式（Java版）、作者：程細(xì)柱銷售電話民郵電出版社(和)5.2外觀(Facade)模式（續(xù)）5.2.2模式的結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)

1.模式的結(jié)構(gòu)右邊是其結(jié)構(gòu)圖：

2.模式的實(shí)現(xiàn)

//該模式的實(shí)現(xiàn)代碼見附件軟件設(shè)計(jì)模式（Java版）、作者：程細(xì)柱銷售電話民郵電出版社(和)5.2外觀(Facade)模式（續(xù)）5.2.3模式的應(yīng)用實(shí)例

【例5.3】用“外觀模式”設(shè)計(jì)一個(gè)婺源特產(chǎn)的選購界面。

分析：本實(shí)例的外觀角色WySpecialty擁有8個(gè)子系統(tǒng)角色Specialty1...Specialty8，每個(gè)子系統(tǒng)管理一種婺源特產(chǎn)，右邊是其結(jié)構(gòu)圖：

注：程序代碼見附件軟件設(shè)計(jì)模式（Java版）、作者：程細(xì)柱銷售電話民郵電出版社(和)5.2外觀(Facade)模式（續(xù)）5.2.3模式的應(yīng)用實(shí)例

【例5.3】用“外觀模式”設(shè)計(jì)一個(gè)婺源特產(chǎn)的選購界面。

右邊是程序的運(yùn)行結(jié)果軟件設(shè)計(jì)模式（Java版）、作者：程細(xì)柱銷售電話民郵電出版社(和)5.2外觀(Facade)模式（續(xù)）5.2.4模式的應(yīng)用場景通常在以下情況下可以考慮使用外觀模式：1）對分層結(jié)構(gòu)系統(tǒng)構(gòu)建時(shí)，使用外觀模式定義子系統(tǒng)中每層的入口點(diǎn)可以簡化子系統(tǒng)之間的依賴關(guān)系。2）對于一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，其子系統(tǒng)很多，外觀模式可以為系統(tǒng)設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的接口供外界訪問。3）當(dāng)客戶端與多個(gè)子系統(tǒng)之間存在很大的聯(lián)系時(shí)，引入外觀模式可將它們分離，從而提高子系統(tǒng)的獨(dú)立性和可移植性。軟件設(shè)計(jì)模式（Java版）、作者：程細(xì)柱銷售電話民郵電出版社(和)5.2外觀(Facade)模式（續(xù)）5.2.5模式的擴(kuò)展在外觀模式中，當(dāng)增加或移除子系統(tǒng)時(shí)需要修改外觀類，這違背了“開閉原則”。如果引入抽象外觀類，則在一定程度上解決了該問題，右邊其結(jié)構(gòu)圖：軟件設(shè)計(jì)模式（Java版）、作者：程細(xì)柱銷售電話民郵電出版社(和)5.3享元(Flyweight)模式

在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)過程中，有時(shí)會面臨要?jiǎng)?chuàng)建大量相同或相似對象實(shí)例的問題。創(chuàng)建那么多的對象將會耗費(fèi)很多的系統(tǒng)資源，它是系統(tǒng)性能提高的一個(gè)瓶頸。如：圍棋和五子棋中的黑白棋子，圖像中的坐標(biāo)點(diǎn)或顏色，局域網(wǎng)中的路由器、交換機(jī)和集線器，教室里的桌子和凳子等等。這些對象有很多相似的地方，如果能把它們相同的部分提取出來共享，則能節(jié)省大量的系統(tǒng)資源，這就是享元模式的產(chǎn)生的背景。軟件設(shè)計(jì)模式（Java版）、作者：程細(xì)柱銷售電話民郵電出版社(和)5.3享元(Flyweight)模式（續(xù)）5.3.1模式的定義與特點(diǎn)

定義：運(yùn)用共享技術(shù)來有效地支持大量細(xì)粒度對象的復(fù)用。它通過共享已經(jīng)存在的對象來提高系統(tǒng)資源的利用率。

優(yōu)點(diǎn)：相同對象只要保存一份，這降低了系統(tǒng)中對象的數(shù)量，從而降低了系統(tǒng)中細(xì)粒度對象給內(nèi)存帶來的壓力。缺點(diǎn)：1）為了使對象可以共享，需要將一些不能共享的狀態(tài)外部化，這將增加程序的復(fù)雜性；2）讀取享元模式的外部狀態(tài)會使得運(yùn)行時(shí)間稍微變長。軟件設(shè)計(jì)模式（Java版）、作者：程細(xì)柱銷售電話民郵電出版社(和)5.3享元(Flyweight)模式（續(xù)）5.3.2模式的結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)

享元模式中存在以下2種狀態(tài)：1）內(nèi)部狀態(tài)：即不會隨著環(huán)境的改變而改變的可共享部分；2）外部狀態(tài)：指隨環(huán)境改變而改變的不可以共享的部分。享元模式的實(shí)現(xiàn)要領(lǐng)就是區(qū)分應(yīng)用中的這2種狀態(tài)，并將外部狀態(tài)外部化。下面我們來分析其基本結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)方法。軟件設(shè)計(jì)模式（Java版）(ISDN：9787564740634)、作者：程細(xì)柱人民郵電出版社()銷售電話：010-810552565.3享元(Flyweight)模式（續(xù)）5.3.2模式的結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)（續(xù)）

1.模式的結(jié)構(gòu)享元模式的主要角色有：⑴抽象享元（Flyweight）角色：是所有的具體享元類的基類，為具體享元規(guī)范需要實(shí)現(xiàn)的公共接口，非享元的外部狀態(tài)以參數(shù)的形式通過方法傳入。⑵具體享元(ConcreteFlyweight)角色：實(shí)現(xiàn)抽象享元角色中所規(guī)定的接口。⑶非享元(UnsharableFlyweight)角色：是不可以共享的外部狀態(tài)，它以參數(shù)的形式注入到具體享元的相關(guān)方法中。(4)享元工廠(FlyweightFactoiy)角色：負(fù)責(zé)創(chuàng)建和管理享元角色。軟件設(shè)計(jì)模式（Java版）、作者：程細(xì)柱銷售電話民郵電出版社(和)5.3享元(Flyweight)模式（續(xù)）5.3.2模式的結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)（續(xù)）

1.模式的結(jié)構(gòu)右邊是其結(jié)構(gòu)圖：

2.模式的實(shí)現(xiàn)

//該模式的實(shí)現(xiàn)代碼見附件軟件設(shè)計(jì)模式（Java版）、作者：程細(xì)柱銷售電話民郵電出版社(和)5.3享元(Flyweight)模式（續(xù)）5.3.3模式的應(yīng)用實(shí)例

【例5.4】享元模式在圍棋中的應(yīng)用。

分析：圍棋包含多個(gè)“黑”或“白”顏色的棋子，所以用享元模式比較好，右邊是其結(jié)構(gòu)圖：

注：程序代碼見附件軟件設(shè)計(jì)模式（Java版）、作者：程細(xì)柱銷售電話民郵電出版社(和)5.3享元(Flyweight)模式（續(xù)）5.3.3模式的應(yīng)用實(shí)例

【例5.4】享元模式在圍棋中的應(yīng)用。

右邊是程序的運(yùn)行結(jié)果軟件設(shè)計(jì)模式（Java版）、作者：程細(xì)柱銷售電話民郵電出版社(和)5.3享元(Flyweight)模式（續(xù)）5.3.4模式的應(yīng)用場景在以下幾種情形適合采用享元模式：1）系統(tǒng)中存在大量相同或相似的對象，這些對象耗費(fèi)大量的內(nèi)存資源。2）大部分的對象可以按照內(nèi)部狀態(tài)進(jìn)行分成組，且可將不同部分外部化，這樣每一個(gè)組只需保存一個(gè)內(nèi)部狀態(tài)。3）由于享元模式需要額外維護(hù)一個(gè)保存享元的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，所以應(yīng)當(dāng)在有足夠多的享元實(shí)例時(shí)才值得使用享元模式。軟件設(shè)計(jì)模式（Java版）、作者：程細(xì)柱銷售電話民郵電出版社(和)5.3享元(Flyweight)模式（續(xù)）5.3.5模式的擴(kuò)展存在兩種特殊的享元模式：1）單純享元模式，這種享元模式中的所有的具體享元類都是可以共享的，不存在非共享的具體享元類，右邊是其結(jié)構(gòu)圖：軟件設(shè)計(jì)模式（Java版）、作者：程細(xì)柱銷售電話民郵電出版社(和)5.3享元(Flyweight)模式（續(xù)）5.3.5模式的擴(kuò)展

2）復(fù)合享元模式，這種享元模式中的有些享元對象是由一些單純享元對象組合而成的，它們就是復(fù)合享元對象。雖然復(fù)合享元對象本身不能共享，但它們可以分解成單純享元對象再被共享，右邊是其結(jié)構(gòu)圖：軟件設(shè)計(jì)模式（Java版）、作者：程細(xì)柱銷售電話民郵電出版社(和)5.4組合(Composite)模式5.4.1模式的定義與特點(diǎn)

定義：有時(shí)又叫做部分-整體模式，它是一種將對象組合成樹狀的層次結(jié)構(gòu)的模式，用來表示“部分-整體”的關(guān)系，使用戶對單個(gè)對象和組合對象具有一致的訪問性。

優(yōu)點(diǎn)：

1）組合模式使得客戶端代碼可以一致地處理單個(gè)對象和組合對象，無需關(guān)心自己處理的是單個(gè)對象，還是組合對象，這簡化了客戶端代碼；2）更容易在組合體內(nèi)加入新的對象，客戶端不會因?yàn)榧尤肓诵碌膶ο蠖脑创a，滿足“開閉原則”。缺點(diǎn)：1）設(shè)計(jì)較復(fù)雜，客戶端需要花更多時(shí)間理清類之間的層次關(guān)系；2）不容易限制容器中的構(gòu)件；3）不容易用繼承的方法來增加構(gòu)件的新功能。軟件設(shè)計(jì)模式（Java版）、作者：程細(xì)柱銷售電話民郵電出版社(和)5.4組合(Composite)模式（續(xù)）5.4.2模式的結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)

1.模式的結(jié)構(gòu)組合模式包含以下主要角色：⑴抽象構(gòu)件（Component）角色：它的主要作用是為樹葉構(gòu)件和樹枝構(gòu)件聲明公共接口，并實(shí)現(xiàn)它們的缺省行為。在透明式的組合模式中抽象構(gòu)件還聲明訪問和管理子類的接口；在安全式的組合模式中不聲明訪問和管理子類的接口，管理工作由樹枝構(gòu)件完成。⑵樹葉構(gòu)件（Leaf）角色：是組合中的葉節(jié)點(diǎn)對象，它沒有子節(jié)點(diǎn)，用于實(shí)現(xiàn)抽象構(gòu)件角色中聲明的公共接口。⑶樹枝構(gòu)件（Composite）角色：是組合中的分支節(jié)點(diǎn)對象，它有子節(jié)點(diǎn)。它實(shí)現(xiàn)了抽象構(gòu)件角色中聲明的接口，它的主要作用是存儲和管理子部件，通常包含Add（）、Remove（）、GetChild()等方法。軟件設(shè)計(jì)模式（Java版）、作者：程細(xì)柱銷售電話民郵電出版社(和)5.4組合(Composite)模式（續(xù)）5.4.2模式的結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)（續(xù)）組合模式分為透明式的組合模式和安全式的組合模式：

1.透明式的組合模式的結(jié)構(gòu)在該方式中，由于抽象構(gòu)件聲明了所有子類中的全部方法，所以客戶端無需區(qū)別樹葉對象和樹枝對象，對于客戶端來說是透明的，右邊是其結(jié)構(gòu)圖：

//該模式的實(shí)現(xiàn)代碼見附件軟件設(shè)計(jì)模式（Java版）、作者：程細(xì)柱銷售電話民郵電出版社(和)5.4組合(Composite)模式（續(xù)）5.4.2模式的結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)（續(xù)）組合模式分為透明式的組合模式和安全式的組合模式：

2.安全式的組合模式的結(jié)構(gòu)在該方式中，將管理子構(gòu)件的方法移到樹枝構(gòu)件中，抽象構(gòu)件和樹葉構(gòu)件沒有對子對象的管理方法，客戶端在調(diào)用時(shí)要知道樹葉對象和樹枝對象的存在，所以失去了透明性，右邊是其結(jié)構(gòu)圖：

//該模式的實(shí)現(xiàn)方式見后面的實(shí)例軟件設(shè)計(jì)模式（Java版）、作者：程細(xì)柱銷售電話民郵電出版社(和)5.4組合(Composite)模式（續(xù)）5.4.3模式的應(yīng)用實(shí)例

【例5.5】用組合模式實(shí)現(xiàn)用戶在商店選購商品和計(jì)算所選商品總價(jià)的程序?qū)嵗?/p>

分析：假如李先生用1個(gè)紅色小袋子裝了2包婺源特產(chǎn)(單價(jià)7.9元)、1張婺源地圖(單價(jià)9.9元)；用1個(gè)白色小袋子裝了2包韶關(guān)香菇(單價(jià)68元)和3包韶關(guān)紅茶(單價(jià)180元)；用1個(gè)中袋子裝了前面的紅色小袋子和1個(gè)景德鎮(zhèn)瓷器(單價(jià)380元)；用1個(gè)大袋子裝了前面的中袋子、白色小袋子和1雙李寧牌運(yùn)動(dòng)鞋(單價(jià)198元)，現(xiàn)在要求編程顯示李先生放在大袋子中的所以