Приведи пример структурного паттерна

Структурные паттерны проектирования в Java

Отличный вопрос про паттерны, которые решают проблемы компоновки классов и объектов! Давайте разберёмся на практических примерах.

Что такое структурные паттерны?

Структурные паттерны (Structural Patterns) - это паттерны, которые помогают создавать отношения между объектами для образования более больших структур.

Они решают проблемы:

• Как скомпоновать классы и объекты в более крупные структуры?
• Как упростить дизайн, определив простые способы реализации отношений между объектами?

Паттерн Adapter (Адаптер)

Проблема: У тебя есть код, который ожидает интерфейс A, но у тебя есть класс, реализующий интерфейс B. Они несовместимы.

Решение: Создаёшь адаптер, который переводит один интерфейс в другой.

// Старая система - ожидает эту интерфейс
public interface LegacyPaymentSystem {
    void pay(String accountNumber, double amount);
}

// Новая система - использует другой интерфейс
public interface ModernPaymentGateway {
    void processPayment(String customerId, double sum);
}

// Реализация нового интерфейса
public class StripePaymentGateway implements ModernPaymentGateway {
    @Override
    public void processPayment(String customerId, double sum) {
        System.out.println("Processing $" + sum + " for customer: " + customerId);
    }
}

// АДАПТЕР - преобразует ModernPaymentGateway в LegacyPaymentSystem
public class PaymentAdapter implements LegacyPaymentSystem {
    private ModernPaymentGateway modernGateway;

    public PaymentAdapter(ModernPaymentGateway modernGateway) {
        this.modernGateway = modernGateway;
    }

    @Override
    public void pay(String accountNumber, double amount) {
        // Преобразуем старый интерфейс в новый
        modernGateway.processPayment(accountNumber, amount);
    }
}

// Использование
public class BillingService {
    private LegacyPaymentSystem paymentSystem;

    public BillingService(LegacyPaymentSystem paymentSystem) {
        this.paymentSystem = paymentSystem;
    }

    public void billCustomer(String accountNumber, double amount) {
        paymentSystem.pay(accountNumber, amount); // работает со старым интерфейсом
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // Новая система
        ModernPaymentGateway stripe = new StripePaymentGateway();

        // Адаптируем её к старой системе
        LegacyPaymentSystem adapter = new PaymentAdapter(stripe);

        // Старый код работает без изменений
        BillingService billing = new BillingService(adapter);
        billing.billCustomer("ACC123", 99.99);
        // Output: Processing $99.99 for customer: ACC123
    }
}

Паттерн Decorator (Декоратор)

Проблема: Нужно добавить функциональность к объекту динамически, без создания множества подклассов.

Решение: Создаёшь декоратор, который обёртывает объект и добавляет новое поведение.

// Базовый интерфейс - компонент
public interface DataStream {
    String read();
}

// Конкретный компонент - простой поток данных
public class FileDataStream implements DataStream {
    private String content = "Sensitive data from file";

    @Override
    public String read() {
        return content;
    }
}

// ДЕКОРАТОР 1 - добавляет шифрование
public class EncryptionDecorator implements DataStream {
    private DataStream wrappedStream;

    public EncryptionDecorator(DataStream wrappedStream) {
        this.wrappedStream = wrappedStream;
    }

    @Override
    public String read() {
        String data = wrappedStream.read();
        // Добавляем функциональность - шифруем
        return encrypt(data);
    }

    private String encrypt(String data) {
        // Простое шифрование (в реальности - используй Cipher API)
        return "[ENCRYPTED: " + data.hashCode() + "]";
    }
}

// ДЕКОРАТОР 2 - добавляет логирование
public class LoggingDecorator implements DataStream {
    private DataStream wrappedStream;

    public LoggingDecorator(DataStream wrappedStream) {
        this.wrappedStream = wrappedStream;
    }

    @Override
    public String read() {
        System.out.println("[LOG] Reading data...");
        String data = wrappedStream.read();
        System.out.println("[LOG] Data read successfully: " + data);
        return data;
    }
}

// ДЕКОРАТОР 3 - добавляет кэширование
public class CachingDecorator implements DataStream {
    private DataStream wrappedStream;
    private String cache;
    private boolean cached = false;

    public CachingDecorator(DataStream wrappedStream) {
        this.wrappedStream = wrappedStream;
    }

    @Override
    public String read() {
        if (!cached) {
            cache = wrappedStream.read();
            cached = true;
            System.out.println("[CACHE] Data loaded from source");
        } else {
            System.out.println("[CACHE] Returning cached data");
        }
        return cache;
    }
}

// Использование
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // Простой поток данных
        DataStream fileStream = new FileDataStream();
        System.out.println("Raw: " + fileStream.read());
        System.out.println();

        // Добавляем только логирование
        DataStream logged = new LoggingDecorator(fileStream);
        logged.read();
        System.out.println();

        // Комбинируем: логирование + шифрование + кэширование
        DataStream secure = new EncryptionDecorator(
            new LoggingDecorator(
                new CachingDecorator(
                    new FileDataStream()
                )
            )
        );
        System.out.println("\n--- Первый вызов ---");
        secure.read();
        System.out.println("\n--- Второй вызов (из кэша) ---");
        secure.read();
    }
}

// Output:
// Raw: Sensitive data from file
//
// [LOG] Reading data...
// [LOG] Data read successfully: Sensitive data from file
//
// --- Первый вызов ---
// [LOG] Reading data...
// [CACHE] Data loaded from source
// [LOG] Data read successfully: [ENCRYPTED: 1234567890]
// [ENCRYPTED: 1234567890]
//
// --- Второй вызов (из кэша) ---
// [LOG] Reading data...
// [CACHE] Returning cached data
// [LOG] Data read successfully: [ENCRYPTED: 1234567890]
// [ENCRYPTED: 1234567890]

Паттерн Facade (Фасад)

Проблема: У тебя сложная подсистема с множеством классов. Клиенту нужно простой интерфейс.

Решение: Создаёшь фасад, который скрывает сложность.

// Сложная подсистема
public class PaymentProcessor {
    public void validateCardDetails(String cardNumber) {
        System.out.println("Validating card: " + cardNumber);
    }
}

public class FraudDetection {
    public boolean checkFraud(String cardNumber, double amount) {
        System.out.println("Checking fraud for $" + amount);
        return false; // no fraud
    }
}

public class BankingSystem {
    public boolean authorizeTransaction(String accountNumber, double amount) {
        System.out.println("Authorizing transaction for account: " + accountNumber);
        return true;
    }
}

// ФАСАД - упрощает использование подсистемы
public class PaymentFacade {
    private PaymentProcessor paymentProcessor = new PaymentProcessor();
    private FraudDetection fraudDetection = new FraudDetection();
    private BankingSystem bankingSystem = new BankingSystem();

    public boolean processPayment(String cardNumber, String accountNumber, double amount) {
        paymentProcessor.validateCardDetails(cardNumber);

        if (fraudDetection.checkFraud(cardNumber, amount)) {
            System.out.println("Transaction blocked: Fraud detected");
            return false;
        }

        return bankingSystem.authorizeTransaction(accountNumber, amount);
    }
}

// Клиент - использует только фасад
public class ShoppingCart {
    private PaymentFacade paymentFacade = new PaymentFacade();

    public void checkout(String cardNumber, String accountNumber, double total) {
        if (paymentFacade.processPayment(cardNumber, accountNumber, total)) {
            System.out.println("Payment successful!");
        }
    }
}

Сравнение структурных паттернов

Вывод

Структурные паттерны помогают:

• Упростить дизайн (Facade скрывает сложность)
• Добавить функциональность (Decorator добавляет поведение)
• Обеспечить совместимость (Adapter связывает несовместимые интерфейсы)
• Гибкость и переиспользование (Комбинирование паттернов)

На практике: Decorator используется в Java Collections (Stream обёртки), Adapter в интеграциях, Facade в контроллерах Spring.