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wzjs 2025/7/25 23:53:23

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深入理解结构型设计模式：适配器、代理、装饰器模式（C#实例解析）

结构型设计模式专注于类和对象的组合方式，帮助开发者构建灵活、可扩展的软件架构。本文通过实际场景和C#代码示例，详细解析适配器、代理、装饰器三种常用结构型模式。

一、适配器模式（Adapter Pattern）

核心思想

充当两个不兼容接口之间的桥梁，使原本无法协同工作的类能够协同工作。

应用场景

整合第三方库或遗留代码
统一多个类的不一致接口

C#代码示例

// 目标接口（客户端期望的格式）
public interface ILogger
{void Log(string message);
}// 需要适配的类（不兼容接口）
public class FileLogger
{public void WriteToFile(string content){File.WriteAllText("log.txt", content);}
}// 适配器类
public class FileLoggerAdapter : ILogger
{private readonly FileLogger _fileLogger;public FileLoggerAdapter(FileLogger fileLogger)//通过构造方法取出FileLogger的实例{_fileLogger = fileLogger;}public void Log(string message){_fileLogger.WriteToFile($"[{DateTime.Now}] {message}");}
}// 使用示例
var adaptee = new FileLogger();
ILogger logger = new FileLoggerAdapter(adaptee);
logger.Log("System initialized"); // 统一调用Log方法

模式特点

对象适配器：通过组合实现（推荐）
类适配器：通过多继承实现（C#不支持）

二、代理模式（Proxy Pattern）

核心思想

通过代理对象控制对原始对象的访问，实现权限控制、延迟加载等功能。

应用场景

图片/文件延迟加载
访问权限控制
远程方法调用

C#代码示例

// 服务接口
public interface IImageLoader
{void DisplayImage();
}// 真实服务
public class HighResImage : IImageLoader
{private readonly string _filename;public HighResImage(string filename){// 模拟耗时加载Thread.Sleep(2000);_filename = filename;}public void DisplayImage(){Console.WriteLine($"Displaying {_filename}");}
}// 代理类
public class ImageProxy : IImageLoader
{private HighResImage _realImage;private readonly string _filename;public ImageProxy(string filename){_filename = filename;}public void DisplayImage(){_realImage ??= new HighResImage(_filename); // 延迟加载_realImage.DisplayImage();}
}// 使用示例
IImageLoader image = new ImageProxy("photo.jpg");
// 真实对象尚未创建
image.DisplayImage(); // 此时才加载真实图片

代理类型

虚拟代理：延迟创建开销大的对象
保护代理：控制访问权限
远程代理：本地代表远程对象

三、装饰器模式（Decorator Pattern）

核心思想

动态地为对象添加新功能，相比继承更加灵活。

应用场景

为对象动态添加功能
避免使用子类进行功能扩展

C#代码示例

// 组件接口
public abstract class Coffee
{public abstract string GetDescription();public abstract double GetCost();
}// 具体组件
public class SimpleCoffee : Coffee
{public override string GetDescription() => "Simple Coffee";public override double GetCost() => 1.0;
}// 装饰器基类
public abstract class CoffeeDecorator : Coffee
{protected Coffee _decoratedCoffee;protected CoffeeDecorator(Coffee coffee){_decoratedCoffee = coffee;}
}// 具体装饰器
public class MilkDecorator : CoffeeDecorator
{public MilkDecorator(Coffee coffee) : base(coffee) {}public override string GetDescription() => _decoratedCoffee.GetDescription() + ", Milk";public override double GetCost() => _decoratedCoffee.GetCost() + 0.5;
}// 使用示例
Coffee order = new SimpleCoffee();
order = new MilkDecorator(order); // 加牛奶
order = new MilkDecorator(order); // 再加一份牛奶Console.WriteLine($"{order.GetDescription()} - ${order.GetCost()}");
// 输出：Simple Coffee, Milk, Milk - $2.0