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  • 23种设计模式汇总整理

    万次阅读 多人点赞 2015-04-09 10:57:11
    设计模式分为三大类: 创建型模式,共五:工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、建造者模式、原型模式 结构型模式,共七:适配器模式、装饰者模式、代理模式、外观模式、桥接模式、组合模式、享元模式。 ...

    设计模式分为三大类:

    创建型模式,共五种:工厂方法模式抽象工厂模式单例模式建造者模式原型模式

    结构型模式,共七种:适配器模式装饰者模式代理模式外观模式桥接模式组合模式享元模式

    行为型模式,共十一种:策略模式模板方法模式观察者模式迭代子模式责任链模式命令模式备忘录模式状态模式访问者模式中介者模式、解释器模式

    其实还有两类:并发型模式和线程池模式。

     

    设计模式的六大原则:

    总原则-开闭原则

    对扩展开放,对修改封闭。在程序需要进行拓展的时候,不能去修改原有的代码,而是要扩展原有代码,实现一个热插拔的效果。所以一句话概括就是:为了使程序的扩展性好,易于维护和升级。

    想要达到这样的效果,我们需要使用接口和抽象类等,后面的具体设计中我们会提到这点。

     

    1、单一职责原则

    不要存在多于一个导致类变更的原因,也就是说每个类应该实现单一的职责,否则就应该把类拆分。

     

    2、里氏替换原则(Liskov Substitution Principle)

    任何基类可以出现的地方,子类一定可以出现。里氏替换原则是继承复用的基石,只有当衍生类可以替换基类,软件单位的功能不受到影响时,基类才能真正被复用,而衍生类也能够在基类的基础上增加新的行为。

    里氏代换原则是对“开-闭”原则的补充。实现“开闭”原则的关键步骤就是抽象化。而基类与子类的继承关系就是抽象化的具体实现,所以里氏代换原则是对实现抽象化的具体步骤的规范。里氏替换原则中,子类对父类的方法尽量不要重写和重载。因为父类代表了定义好的结构,通过这个规范的接口与外界交互,子类不应该随便破坏它。

     

    3、依赖倒转原则(Dependence Inversion Principle)

    面向接口编程,依赖于抽象而不依赖于具体。写代码时用到具体类时,不与具体类交互,而与具体类的上层接口交互。

     

    4、接口隔离原则(Interface Segregation Principle)

    每个接口中不存在子类用不到却必须实现的方法,如果不然,就要将接口拆分。使用多个隔离的接口,比使用单个接口(多个接口方法集合到一个的接口)要好。

     

    5、迪米特法则(最少知道原则)(Demeter Principle)

    一个类对自己依赖的类知道的越少越好。无论被依赖的类多么复杂,都应该将逻辑封装在方法的内部,通过public方法提供给外部。这样当被依赖的类变化时,才能最小的影响该类。

    最少知道原则的另一个表达方式是:只与直接的朋友通信。类之间只要有耦合关系,就叫朋友关系。耦合分为依赖、关联、聚合、组合等。我们称出现为成员变量、方法参数、方法返回值中的类为直接朋友。局部变量、临时变量则不是直接的朋友。我们要求陌生的类不要作为局部变量出现在类中。

     

    6、合成复用原则(Composite Reuse Principle)

    尽量首先使用合成/聚合的方式,而不是使用继承。

     

    之前已经陆续整理了9种设计模式,链接如下,接下来一段时间陆续把剩余的过一遍,整理出来,理解设计模式还是很重要的。

     

    创建型模式:工厂方法模式抽象工厂模式单例模式建造者模式原型模式

    结构型模式:适配器模式装饰者模式代理模式外观模式桥接模式组合模式享元模式

    行为型模式:策略模式模板方法模式观察者模式迭代子模式责任链模式命令模式备忘录模式状态模式访问者模式中介者模式、解释器模式

    还有两类:并发型模式和线程池模式。

     

     

    -------2017年8月31日更新----------------

    设计模式需要几个阶段的学习,

    没有大量项目经验的时候学习,可能只是了解,

    当有了一些项目场景的时候,才会深刻体会到其中的奥妙。

     

    上面文章有些在写的时候,“借鉴”甚至“抄袭”了很多其他博主的文章,主要也是当时自己理解的不够深刻,需要借助现有的场景去理解,接下来会抽时间梳理一下设计模式的东西,整理一遍,希望能帮到大家。

    作者:jason0539

    博客:http://blog.csdn.net/jason0539(转载请说明出处)

     

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  • JAVA设计模式之单例模式

    万次阅读 多人点赞 2014-04-16 06:51:34
    本文继续介绍23种设计模式系列之单例模式。 概念:  java中单例模式是一种常见的设计模式,单例模式的写法有好几种,这里主要介绍三种:懒汉式单例、饿汉式单例、登记式单例。  单例模式有以下特点:  1、单例类...

    本文继续介绍23种设计模式系列之单例模式。

    概念:
      java中单例模式是一种常见的设计模式,单例模式的写法有好几种,这里主要介绍三种:懒汉式单例、饿汉式单例、登记式单例。
      单例模式有以下特点:
      1、单例类只能有一个实例。
      2、单例类必须自己创建自己的唯一实例。
      3、单例类必须给所有其他对象提供这一实例。
      单例模式确保某个类只有一个实例,而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。在计算机系统中,线程池、缓存、日志对象、对话框、打印机、显卡的驱动程序对象常被设计成单例。这些应用都或多或少具有资源管理器的功能。每台计算机可以有若干个打印机,但只能有一个Printer Spooler,以避免两个打印作业同时输出到打印机中。每台计算机可以有若干通信端口,系统应当集中管理这些通信端口,以避免一个通信端口同时被两个请求同时调用。总之,选择单例模式就是为了避免不一致状态,避免政出多头。


    一、懒汉式单例

     

    //懒汉式单例类.在第一次调用的时候实例化自己 
    public class Singleton {
        private Singleton() {}
        private static Singleton single=null;
        //静态工厂方法 
        public static Singleton getInstance() {
             if (single == null) {  
                 single = new Singleton();
             }  
            return single;
        }
    }

     

    Singleton通过将构造方法限定为private避免了类在外部被实例化,在同一个虚拟机范围内,Singleton的唯一实例只能通过getInstance()方法访问。

    (事实上,通过Java反射机制是能够实例化构造方法为private的类的,那基本上会使所有的Java单例实现失效。此问题在此处不做讨论,姑且掩耳盗铃地认为反射机制不存在。)

    但是以上懒汉式单例的实现没有考虑线程安全问题,它是线程不安全的,并发环境下很可能出现多个Singleton实例,要实现线程安全,有以下三种方式,都是对getInstance这个方法改造,保证了懒汉式单例的线程安全,如果你第一次接触单例模式,对线程安全不是很了解,可以先跳过下面这三小条,去看饿汉式单例,等看完后面再回头考虑线程安全的问题:

     

    1、在getInstance方法上加同步

     

    public static synchronized Singleton getInstance() {
             if (single == null) {  
                 single = new Singleton();
             }  
            return single;
    }

     

     

     

    2、双重检查锁定

     

    public static Singleton getInstance() {
            if (singleton == null) {  
                synchronized (Singleton.class) {  
                   if (singleton == null) {  
                      singleton = new Singleton(); 
                   }  
                }  
            }  
            return singleton; 
        }

     

    3、静态内部类

     

    public class Singleton {  
        private static class LazyHolder {  
           private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();  
        }  
        private Singleton (){}  
        public static final Singleton getInstance() {  
           return LazyHolder.INSTANCE;  
        }  
    }  

    这种比上面1、2都好一些,既实现了线程安全,又避免了同步带来的性能影响。

     

     

     

     

     

     

    二、饿汉式单例

     

    //饿汉式单例类.在类初始化时,已经自行实例化 
    public class Singleton1 {
        private Singleton1() {}
        private static final Singleton1 single = new Singleton1();
        //静态工厂方法 
        public static Singleton1 getInstance() {
            return single;
        }
    }

    饿汉式在类创建的同时就已经创建好一个静态的对象供系统使用,以后不再改变,所以天生是线程安全的。

     

     

     

     

    三、登记式单例(可忽略)

    //类似Spring里面的方法,将类名注册,下次从里面直接获取。
    public class Singleton3 {
        private static Map<String,Singleton3> map = new HashMap<String,Singleton3>();
        static{
            Singleton3 single = new Singleton3();
            map.put(single.getClass().getName(), single);
        }
        //保护的默认构造子
        protected Singleton3(){}
        //静态工厂方法,返还此类惟一的实例
        public static Singleton3 getInstance(String name) {
            if(name == null) {
                name = Singleton3.class.getName();
                System.out.println("name == null"+"--->name="+name);
            }
            if(map.get(name) == null) {
                try {
                    map.put(name, (Singleton3) Class.forName(name).newInstance());
                } catch (InstantiationException e) {
                    e.printStackTrace();
                } catch (IllegalAccessException e) {
                    e.printStackTrace();
                } catch (ClassNotFoundException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            return map.get(name);
        }
        //一个示意性的商业方法
        public String about() {    
            return "Hello, I am RegSingleton.";    
        }    
        public static void main(String[] args) {
            Singleton3 single3 = Singleton3.getInstance(null);
            System.out.println(single3.about());
        }
    }

     登记式单例实际上维护了一组单例类的实例,将这些实例存放在一个Map(登记薄)中,对于已经登记过的实例,则从Map直接返回,对于没有登记的,则先登记,然后返回。 

    这里我对登记式单例标记了可忽略,我的理解来说,首先它用的比较少,另外其实内部实现还是用的饿汉式单例,因为其中的static方法块,它的单例在类被装载的时候就被实例化了。

     

    饿汉式和懒汉式区别

    从名字上来说,饿汉和懒汉,

    饿汉就是类一旦加载,就把单例初始化完成,保证getInstance的时候,单例是已经存在的了,

    而懒汉比较懒,只有当调用getInstance的时候,才回去初始化这个单例。

    另外从以下两点再区分以下这两种方式:

     

    1、线程安全:

    饿汉式天生就是线程安全的,可以直接用于多线程而不会出现问题,

    懒汉式本身是非线程安全的,为了实现线程安全有几种写法,分别是上面的1、2、3,这三种实现在资源加载和性能方面有些区别。


     

    2、资源加载和性能:

    饿汉式在类创建的同时就实例化一个静态对象出来,不管之后会不会使用这个单例,都会占据一定的内存,但是相应的,在第一次调用时速度也会更快,因为其资源已经初始化完成,

    而懒汉式顾名思义,会延迟加载,在第一次使用该单例的时候才会实例化对象出来,第一次调用时要做初始化,如果要做的工作比较多,性能上会有些延迟,之后就和饿汉式一样了。

    至于1、2、3这三种实现又有些区别,

    第1种,在方法调用上加了同步,虽然线程安全了,但是每次都要同步,会影响性能,毕竟99%的情况下是不需要同步的,

    第2种,在getInstance中做了两次null检查,确保了只有第一次调用单例的时候才会做同步,这样也是线程安全的,同时避免了每次都同步的性能损耗

    第3种,利用了classloader的机制来保证初始化instance时只有一个线程,所以也是线程安全的,同时没有性能损耗,所以一般我倾向于使用这一种。

     

    什么是线程安全?

    如果你的代码所在的进程中有多个线程在同时运行,而这些线程可能会同时运行这段代码。如果每次运行结果和单线程运行的结果是一样的,而且其他的变量的值也和预期的是一样的,就是线程安全的。

    或者说:一个类或者程序所提供的接口对于线程来说是原子操作,或者多个线程之间的切换不会导致该接口的执行结果存在二义性,也就是说我们不用考虑同步的问题,那就是线程安全的。

     

    应用

    以下是一个单例类使用的例子,以懒汉式为例,这里为了保证线程安全,使用了双重检查锁定的方式:

     

    public class TestSingleton {
    	String name = null;
    
            private TestSingleton() {
    	}
    
    	private static volatile TestSingleton instance = null;
    
    	public static TestSingleton getInstance() {
               if (instance == null) {  
                 synchronized (TestSingleton.class) {  
                    if (instance == null) {  
                       instance = new TestSingleton(); 
                    }  
                 }  
               } 
               return instance;
    	}
    
    	public String getName() {
    		return name;
    	}
    
    	public void setName(String name) {
    		this.name = name;
    	}
    
    	public void printInfo() {
    		System.out.println("the name is " + name);
    	}
    
    }

    可以看到里面加了volatile关键字来声明单例对象,既然synchronized已经起到了多线程下原子性、有序性、可见性的作用,为什么还要加volatile呢,原因已经在下面评论中提到,

    还有疑问可参考http://www.iteye.com/topic/652440
    和http://www.cs.umd.edu/~pugh/java/memoryModel/DoubleCheckedLocking.html

     

     

     

    public class TMain {
    	public static void main(String[] args){
    		TestStream ts1 = TestSingleton.getInstance();
    		ts1.setName("jason");
    		TestStream ts2 = TestSingleton.getInstance();
    		ts2.setName("0539");
    		
    		ts1.printInfo();
    		ts2.printInfo();
    		
    		if(ts1 == ts2){
    			System.out.println("创建的是同一个实例");
    		}else{
    			System.out.println("创建的不是同一个实例");
    		}
    	}
    }
    

     运行结果:

    结论:由结果可以得知单例模式为一个面向对象的应用程序提供了对象惟一的访问点,不管它实现何种功能,整个应用程序都会同享一个实例对象。

    对于单例模式的几种实现方式,知道饿汉式和懒汉式的区别,线程安全,资源加载的时机,还有懒汉式为了实现线程安全的3种方式的细微差别。

    更多设计模式:23种设计模式系列

    作者:jason0539

    博客:http://blog.csdn.net/jason0539(转载请说明出处)

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  • 23 种设计模式详解(全23种)

    万次阅读 多人点赞 2019-06-09 00:21:59
    设计模式的分类 总体来说设计模式分为三大类: 创建型模式,共五:工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、建造者模式、原型模式。 结构型模式,共七:适配器模式、装饰器模式、代理模式、外观模式、桥接模式...

    设计模式的分类

    总体来说设计模式分为三大类:

    创建型模式,共五种:工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、建造者模式、原型模式。

    结构型模式,共七种:适配器模式、装饰器模式、代理模式、外观模式、桥接模式、组合模式、享元模式。

    行为型模式,共十一种:策略模式、模板方法模式、观察者模式、迭代子模式、责任链模式、命令模式、备忘录模式、状态模式、访问者模式、中介者模式、解释器模式。

     

    A、创建模式(5种)

    工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、建造者模式、原型模式。

    1 工厂模式

    1.1 简单工厂模式

    定义:定义了一个创建对象的类,由这个类来封装实例化对象的行为。

    举例:(我们举一个pizza工厂的例子)

    pizza工厂一共生产三种类型的pizza:chesse,pepper,greak。通过工厂类(SimplePizzaFactory)实例化这三种类型的对象。类图如下:

     

    工厂类的代码:

    public class SimplePizzaFactory {
           public Pizza CreatePizza(String ordertype) {
                  Pizza pizza = null;
                  if (ordertype.equals("cheese")) {
                         pizza = new CheesePizza();
                  } else if (ordertype.equals("greek")) {
                         pizza = new GreekPizza();
                  } else if (ordertype.equals("pepper")) {
                         pizza = new PepperPizza();
                  }
                  return pizza;
           }
    }
    

    简单工厂存在的问题与解决方法: 简单工厂模式有一个问题就是,类的创建依赖工厂类,也就是说,如果想要拓展程序,必须对工厂类进行修改,这违背了开闭原则,所以,从设计角度考虑,有一定的问题,如何解决?我们可以定义一个创建对象的抽象方法并创建多个不同的工厂类实现该抽象方法,这样一旦需要增加新的功能,直接增加新的工厂类就可以了,不需要修改之前的代码。这种方法也就是我们接下来要说的工厂方法模式。

    1.2 工厂方法模式

    定义:定义了一个创建对象的抽象方法,由子类决定要实例化的类。工厂方法模式将对象的实例化推迟到子类。

    举例:(我们依然举pizza工厂的例子,不过这个例子中,pizza产地有两个:伦敦和纽约)。添加了一个新的产地,如果用简单工厂模式的的话,我们要去修改工厂代码,并且会增加一堆的if else语句。而工厂方法模式克服了简单工厂要修改代码的缺点,它会直接创建两个工厂,纽约工厂和伦敦工厂。类图如下:

     

    OrderPizza中有个抽象的方法:

    abstract Pizza createPizza();

    两个工厂类继承OrderPizza并实现抽象方法:

    public class LDOrderPizza extends OrderPizza {
           Pizza createPizza(String ordertype) {
                  Pizza pizza = null;
                  if (ordertype.equals("cheese")) {
                         pizza = new LDCheesePizza();
                  } else if (ordertype.equals("pepper")) {
                         pizza = new LDPepperPizza();
                  }
                  return pizza;
           }
    }
    public class NYOrderPizza extends OrderPizza {
    
    	Pizza createPizza(String ordertype) {
    		Pizza pizza = null;
    
    		if (ordertype.equals("cheese")) {
    			pizza = new NYCheesePizza();
    		} else if (ordertype.equals("pepper")) {
    			pizza = new NYPepperPizza();
    		}
    		return pizza;
    
    	}
    
    }

    、通过不同的工厂会得到不同的实例化的对象,PizzaStroe的代码如下:

    public class PizzaStroe {
           public static void main(String[] args) {
                  OrderPizza mOrderPizza;
                  mOrderPizza = new NYOrderPizza();
           }
    }

    解决了简单工厂模式的问题:增加一个新的pizza产地(北京),只要增加一个BJOrderPizza类:

    public class BJOrderPizza extends OrderPizza {
           Pizza createPizza(String ordertype) {
                  Pizza pizza = null;
                  if (ordertype.equals("cheese")) {
                         pizza = new LDCheesePizza();
                  } else if (ordertype.equals("pepper")) {
                         pizza = new LDPepperPizza();
                  }
                  return pizza;
           }
    }

    其实这个模式的好处就是,如果你现在想增加一个功能,只需做一个实现类就OK了,无需去改动现成的代码。这样做,拓展性较好!

    工厂方法存在的问题与解决方法:客户端需要创建类的具体的实例。简单来说就是用户要订纽约工厂的披萨,他必须去纽约工厂,想订伦敦工厂的披萨,必须去伦敦工厂。 当伦敦工厂和纽约工厂发生变化了,用户也要跟着变化,这无疑就增加了用户的操作复杂性。为了解决这一问题,我们可以把工厂类抽象为接口,用户只需要去找默认的工厂提出自己的需求(传入参数),便能得到自己想要产品,而不用根据产品去寻找不同的工厂,方便用户操作。这也就是我们接下来要说的抽象工厂模式。

    1.3 抽象工厂模式

     定义:定义了一个接口用于创建相关或有依赖关系的对象族,而无需明确指定具体类。

    举例:(我们依然举pizza工厂的例子,pizza工厂有两个:纽约工厂和伦敦工厂)。类图如下:

    工厂的接口:

    public interface AbsFactory {
           Pizza CreatePizza(String ordertype) ;
    }

    工厂的实现:

    public class LDFactory implements AbsFactory {
           @Override
           public Pizza CreatePizza(String ordertype) {
                  Pizza pizza = null;
                  if ("cheese".equals(ordertype)) {
                         pizza = new LDCheesePizza();
                  } else if ("pepper".equals(ordertype)) {
                         pizza = new LDPepperPizza();
                  }
                  return pizza;
           }
    }

    PizzaStroe的代码如下:

    public class PizzaStroe {
           public static void main(String[] args) {
                  OrderPizza mOrderPizza;
                  mOrderPizza = new OrderPizza("London");
           }
    }

    解决了工厂方法模式的问题:在抽象工厂中PizzaStroe中只需要传入参数就可以实例化对象。

    1.4 工厂模式适用的场合

    大量的产品需要创建,并且这些产品具有共同的接口 。

    1.5  三种工厂模式的使用选择

    简单工厂 : 用来生产同一等级结构中的任意产品。(不支持拓展增加产品)

    工厂方法 :用来生产同一等级结构中的固定产品。(支持拓展增加产品)   

    抽象工厂 :用来生产不同产品族的全部产品。(支持拓展增加产品;支持增加产品族)  

    简单工厂的适用场合:只有伦敦工厂(只有这一个等级),并且这个工厂只生产三种类型的pizza:chesse,pepper,greak(固定产品)。

    工厂方法的适用场合:现在不光有伦敦工厂,还增设了纽约工厂(仍然是同一等级结构,但是支持了产品的拓展),这两个工厂依然只生产三种类型的pizza:chesse,pepper,greak(固定产品)。

    抽象工厂的适用场合:不光增设了纽约工厂(仍然是同一等级结构,但是支持了产品的拓展),这两个工厂还增加了一种新的类型的pizza:chinese pizza(增加产品族)。

    所以说抽象工厂就像工厂,而工厂方法则像是工厂的一种产品生产线。因此,我们可以用抽象工厂模式创建工厂,而用工厂方法模式创建生产线。比如,我们可以使用抽象工厂模式创建伦敦工厂和纽约工厂,使用工厂方法实现cheese pizza和greak pizza的生产。类图如下:     

    总结一下三种模式:

    简单工厂模式就是建立一个实例化对象的类,在该类中对多个对象实例化。工厂方法模式是定义了一个创建对象的抽象方法,由子类决定要实例化的类。这样做的好处是再有新的类型的对象需要实例化只要增加子类即可。抽象工厂模式定义了一个接口用于创建对象族,而无需明确指定具体类。抽象工厂也是把对象的实例化交给了子类,即支持拓展。同时提供给客户端接口,避免了用户直接操作子类工厂。

     

    2 单例模式

    定义:确保一个类最多只有一个实例,并提供一个全局访问点

    单例模式可以分为两种:预加载和懒加载

    2.1 预加载

    顾名思义,就是预先加载。再进一步解释就是还没有使用该单例对象,但是,该单例对象就已经被加载到内存了。

    public class PreloadSingleton {
           
           public static PreloadSingleton instance = new PreloadSingleton();
       
           //其他的类无法实例化单例类的对象
           private PreloadSingleton() {
           };
           
           public static PreloadSingleton getInstance() {
                  return instance;
           }
    }

    很明显,没有使用该单例对象,该对象就被加载到了内存,会造成内存的浪费。

    2.2 懒加载

    为了避免内存的浪费,我们可以采用懒加载,即用到该单例对象的时候再创建。

    public class Singleton {
           
           private static Singleton instance=null;
           
           private Singleton(){
           };
           
           public static Singleton getInstance()
           {
                  if(instance==null)
                  {
                         instance=new Singleton();
                  }
                  return instance;
                  
           }
    }

    2.3 单例模式和线程安全

    (1)预加载只有一条语句return instance,这显然可以保证线程安全。但是,我们知道预加载会造成内存的浪费。

    (2)懒加载不浪费内存,但是无法保证线程的安全。首先,if判断以及其内存执行代码是非原子性的。其次,new Singleton()无法保证执行的顺序性。

    不满足原子性或者顺序性,线程肯定是不安全的,这是基本的常识,不再赘述。我主要讲一下为什么new Singleton()无法保证顺序性。我们知道创建一个对象分三步:

    memory=allocate();//1:初始化内存空间
    
    ctorInstance(memory);//2:初始化对象
    
    instance=memory();//3:设置instance指向刚分配的内存地址

    jvm为了提高程序执行性能,会对没有依赖关系的代码进行重排序,上面2和3行代码可能被重新排序。我们用两个线程来说明线程是不安全的。线程A和线程B都创建对象。其中,A2和A3的重排序,将导致线程B在B1处判断出instance不为空,线程B接下来将访问instance引用的对象。此时,线程B将会访问到一个还未初始化的对象(线程不安全)。

    2.4 保证懒加载的线程安全

    我们首先想到的就是使用synchronized关键字。synchronized加载getInstace()函数上确实保证了线程的安全。但是,如果要经常的调用getInstance()方法,不管有没有初始化实例,都会唤醒和阻塞线程。为了避免线程的上下文切换消耗大量时间,如果对象已经实例化了,我们没有必要再使用synchronized加锁,直接返回对象。

    public class Singleton {
           private static Singleton instance = null;
           private Singleton() {
           };
           public static synchronized Singleton getInstance() {
                  if (instance == null) {
                         instance = new Singleton();
                  }
                  return instance;
           }
    }

    我们把sychronized加在if(instance==null)判断语句里面,保证instance未实例化的时候才加锁

    public class Singleton {
           private static Singleton instance = null;
           private Singleton() {
           };
           public static synchronized Singleton getInstance() {
                  if (instance == null) {
                         synchronized (Singleton.class) {
                               if (instance == null) {
                                      instance = new Singleton();
                               }
                         }
                  }
                  return instance;
           }
    }

    我们经过2.3的讨论知道new一个对象的代码是无法保证顺序性的,因此,我们需要使用另一个关键字volatile保证对象实例化过程的顺序性。

    public class Singleton {
           private static volatile Singleton instance = null;
           private Singleton() {
           };
           public static synchronized Singleton getInstance() {
                  if (instance == null) {
                         synchronized (instance) {
                               if (instance == null) {
                                      instance = new Singleton();
                               }
                         }
                  }
                  return instance;
           }
    }

    到此,我们就保证了懒加载的线程安全。

     

    3 生成器模式

    定义:封装一个复杂对象构造过程,并允许按步骤构造。

    定义解释: 我们可以将生成器模式理解为,假设我们有一个对象需要建立,这个对象是由多个组件(Component)组合而成,每个组件的建立都比较复杂,但运用组件来建立所需的对象非常简单,所以我们就可以将构建复杂组件的步骤与运用组件构建对象分离,使用builder模式可以建立。

    3.1 模式的结构和代码示例

    生成器模式结构中包括四种角色:

    (1)产品(Product):具体生产器要构造的复杂对象;

    (2)抽象生成器(Bulider):抽象生成器是一个接口,该接口除了为创建一个Product对象的各个组件定义了若干个方法之外,还要定义返回Product对象的方法(定义构造步骤);

    (3)具体生产器(ConcreteBuilder):实现Builder接口的类,具体生成器将实现Builder接口所定义的方法(生产各个组件);

    (4)指挥者(Director):指挥者是一个类,该类需要含有Builder接口声明的变量。指挥者的职责是负责向用户提供具体生成器,即指挥者将请求具体生成器类来构造用户所需要的Product对象,如果所请求的具体生成器成功地构造出Product对象,指挥者就可以让该具体生产器返回所构造的Product对象。(按照步骤组装部件,并返回Product

     

    举例(我们如果构建生成一台电脑,那么我们可能需要这么几个步骤(1)需要一个主机(2)需要一个显示器(3)需要一个键盘(4)需要一个鼠标)

    虽然我们具体在构建一台主机的时候,每个对象的实际步骤是不一样的,比如,有的对象构建了i7cpu的主机,有的对象构建了i5cpu的主机,有的对象构建了普通键盘,有的对象构建了机械键盘等。但不管怎样,你总是需要经过一个步骤就是构建一台主机,一台键盘。对于这个例子,我们就可以使用生成器模式来生成一台电脑,他需要通过多个步骤来生成。类图如下:

    ComputerBuilder类定义构造步骤:

    public abstract class ComputerBuilder {
       
        protected Computer computer;
       
        public Computer getComputer() {
            return computer;
        }
       
        public void buildComputer() {
            computer = new Computer();
            System.out.println("生成了一台电脑!!!");
        }
        public abstract void buildMaster();
        public abstract void buildScreen();
        public abstract void buildKeyboard();
        public abstract void buildMouse();
        public abstract void buildAudio();
    }

    HPComputerBuilder定义各个组件:

    public class HPComputerBuilder extends ComputerBuilder {
        @Override
        public void buildMaster() {
            // TODO Auto-generated method stub
            computer.setMaster("i7,16g,512SSD,1060");
            System.out.println("(i7,16g,512SSD,1060)的惠普主机");
        }
        @Override
        public void buildScreen() {
            // TODO Auto-generated method stub
            computer.setScreen("1080p");
            System.out.println("(1080p)的惠普显示屏");
        }
        @Override
        public void buildKeyboard() {
            // TODO Auto-generated method stub
            computer.setKeyboard("cherry 青轴机械键盘");
            System.out.println("(cherry 青轴机械键盘)的键盘");
        }
        @Override
        public void buildMouse() {
            // TODO Auto-generated method stub
            computer.setMouse("MI 鼠标");
            System.out.println("(MI 鼠标)的鼠标");
        }
        @Override
        public void buildAudio() {
            // TODO Auto-generated method stub
            computer.setAudio("飞利浦 音响");
            System.out.println("(飞利浦 音响)的音响");
        }
    }

    Director类对组件进行组装并生成产品

    public class Director {
       
        private ComputerBuilder computerBuilder;
        public void setComputerBuilder(ComputerBuilder computerBuilder) {
            this.computerBuilder = computerBuilder;
        }
       
        public Computer getComputer() {
            return computerBuilder.getComputer();
        }
       
        public void constructComputer() {
            computerBuilder.buildComputer();
            computerBuilder.buildMaster();
            computerBuilder.buildScreen();
            computerBuilder.buildKeyboard();
            computerBuilder.buildMouse();
            computerBuilder.buildAudio();
        }
    }

    3.2 生成器模式的优缺点

    优点

    • 将一个对象分解为各个组件

    • 将对象组件的构造封装起来

    • 可以控制整个对象的生成过程

    缺点

    • 对不同类型的对象需要实现不同的具体构造器的类,这可能回答大大增加类的数量

    3.3 生成器模式与工厂模式的不同

    生成器模式构建对象的时候,对象通常构建的过程中需要多个步骤,就像我们例子中的先有主机,再有显示屏,再有鼠标等等,生成器模式的作用就是将这些复杂的构建过程封装起来。工厂模式构建对象的时候通常就只有一个步骤,调用一个工厂方法就可以生成一个对象。

     

    4 原型模式

    定义:通过复制现有实例来创建新的实例,无需知道相应类的信息。

    简单地理解,其实就是当需要创建一个指定的对象时,我们刚好有一个这样的对象,但是又不能直接使用,我会clone一个一毛一样的新对象来使用;基本上这就是原型模式。关键字:Clone

    4.1 深拷贝和浅拷贝

    浅复制:将一个对象复制后,基本数据类型的变量都会重新创建,而引用类型,指向的还是原对象所指向的。

    深复制:将一个对象复制后,不论是基本数据类型还有引用类型,都是重新创建的。简单来说,就是深复制进行了完全彻底的复制,而浅复制不彻底。clone明显是深复制,clone出来的对象是是不能去影响原型对象的

    4.2 原型模式的结构和代码示例

    Client:使用者

    Prototype:接口(抽象类),声明具备clone能力,例如java中得Cloneable接口

    ConcretePrototype:具体的原型类

    可以看出设计模式还是比较简单的,重点在于Prototype接口和Prototype接口的实现类ConcretePrototype。原型模式的具体实现:一个原型类,只需要实现Cloneable接口,覆写clone方法,此处clone方法可以改成任意的名称,因为Cloneable接口是个空接口,你可以任意定义实现类的方法名,如cloneA或者cloneB,因为此处的重点是super.clone()这句话,super.clone()调用的是Object的clone()方法。

    public class Prototype implements Cloneable {  
         public Object clone() throws CloneNotSupportedException {  
             Prototype proto = (Prototype) super.clone();  
             return proto;  
         }  
    }  

    举例(银行发送大量邮件,使用clone和不使用clone的时间对比):我们模拟创建一个对象需要耗费比较长的时间,因此,在构造函数中我们让当前线程sleep一会

    public Mail(EventTemplate et) {
                  this.tail = et.geteventContent();
                  this.subject = et.geteventSubject();
                  try {
                         Thread.sleep(1000);
                  } catch (InterruptedException e) {
                         // TODO Auto-generated catch block
                         e.printStackTrace();
                  }
           }

    不使用clone,发送十个邮件

    public static void main(String[] args) {
                  int i = 0;
                  int MAX_COUNT = 10;
                  EventTemplate et = new EventTemplate("9月份信用卡账单", "国庆抽奖活动...");
                  long start = System.currentTimeMillis();
                  while (i < MAX_COUNT) {
                         // 以下是每封邮件不同的地方
                         Mail mail = new Mail(et);
                         mail.setContent(getRandString(5) + ",先生(女士):你的信用卡账单..." + mail.getTail());
                         mail.setReceiver(getRandString(5) + "@" + getRandString(8) + ".com");
                         // 然后发送邮件
                         sendMail(mail);
                         i++;
                  }
                  long end = System.currentTimeMillis();
                  System.out.println("用时:" + (end - start));
           }

     

    用时:10001

    使用clone,发送十个邮件

        public static void main(String[] args) {
                  int i = 0;
                  int MAX_COUNT = 10;
                  EventTemplate et = new EventTemplate("9月份信用卡账单", "国庆抽奖活动...");
                  long start=System.currentTimeMillis();
                  Mail mail = new Mail(et);         
                  while (i < MAX_COUNT) {
                         Mail cloneMail = mail.clone();
                         mail.setContent(getRandString(5) + ",先生(女士):你的信用卡账单..."
                                      + mail.getTail());
                         mail.setReceiver(getRandString(5) + "@" + getRandString(8) + ".com");
                         sendMail(cloneMail);
                         i++;
                  }
                  long end=System.currentTimeMillis();
                  System.out.println("用时:"+(end-start));
           }

    用时:1001

    4.3 总结

    原型模式的本质就是clone,可以解决构建复杂对象的资源消耗问题,能再某些场景中提升构建对象的效率;还有一个重要的用途就是保护性拷贝,可以通过返回一个拷贝对象的形式,实现只读的限制。

     

    B、结构模式(7种)

    适配器模式、装饰器模式、代理模式、外观模式、桥接模式、组合模式、享元模式。

     

    5 适配器模式

    定义: 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。

    5.1 类适配器模式

    通过多重继承目标接口和被适配者类方式来实现适配

    举例(将USB接口转为VGA接口),类图如下:

     

    USBImpl的代码:

    public class USBImpl implements USB{
           @Override
           public void showPPT() {
                  // TODO Auto-generated method stub
                  System.out.println("PPT内容演示");
           }
    }

    AdatperUSB2VGA 首先继承USBImpl获取USB的功能,其次,实现VGA接口,表示该类的类型为VGA。

    public class AdapterUSB2VGA extends USBImpl implements VGA {
           @Override
           public void projection() {
                  super.showPPT();
           }
    }

    Projector将USB映射为VGA,只有VGA接口才可以连接上投影仪进行投影

    public class Projector<T> {
           public void projection(T t) {
                  if (t instanceof VGA) {
                         System.out.println("开始投影");
                         VGA v = new VGAImpl();
                         v = (VGA) t;
                         v.projection();
                  } else {
                         System.out.println("接口不匹配,无法投影");
                  }
           }
    }

    test代码

           @Test
           public void test2(){
                  //通过适配器创建一个VGA对象,这个适配器实际是使用的是USB的showPPT()方法
                  VGA a=new AdapterUSB2VGA();
                  //进行投影
                  Projector p1=new Projector();
                  p1.projection(a);
           } 

    5.2 对象适配器模式

    对象适配器和类适配器使用了不同的方法实现适配,对象适配器使用组合,类适配器使用继承。

    举例(将USB接口转为VGA接口),类图如下:

     

    public class AdapterUSB2VGA implements VGA {
           USB u = new USBImpl();
           @Override
           public void projection() {
                  u.showPPT();
           }
    }

    实现VGA接口,表示适配器类是VGA类型的,适配器方法中直接使用USB对象。

    5.3 接口适配器模式

    当不需要全部实现接口提供的方法时,可先设计一个抽象类实现接口,并为该接口中每个方法提供一个默认实现(空方法),那么该抽象类的子类可有选择地覆盖父类的某些方法来实现需求,它适用于一个接口不想使用其所有的方法的情况。

    举例(将USB接口转为VGA接口,VGA中的b()和c()不会被实现),类图如下:

    AdapterUSB2VGA抽象类

    public abstract class AdapterUSB2VGA implements VGA {
           USB u = new USBImpl();
           @Override
           public void projection() {
                  u.showPPT();
           }
           @Override
           public void b() {
           };
           @Override
           public void c() {
           };
    }

    AdapterUSB2VGA实现,不用去实现b()和c()方法。

    public class AdapterUSB2VGAImpl extends AdapterUSB2VGA {
           public void projection() {
                  super.projection();
           }
    }

    5.4 总结

    总结一下三种适配器模式的应用场景:

    类适配器模式: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。

    命名规则:

    我个人理解,三种命名方式,是根据 src是以怎样的形式给到Adapter(在Adapter里的形式)来命名的。 

    类适配器,以类给到,在Adapter里,就是将src当做类,继承, 

    对象适配器,以对象给到,在Adapter里,将src作为一个对象,持有。 

    接口适配器,以接口给到,在Adapter里,将src作为一个接口,实现。

    使用选择:

    根据合成复用原则,组合大于继承。因此,类的适配器模式应该少用。

     

    6 装饰者模式

    定义:动态的将新功能附加到对象上。在对象功能扩展方面,它比继承更有弹性。

    6.1 装饰者模式结构图与代码示例

    1.Component(被装饰对象的基类)

       定义一个对象接口,可以给这些对象动态地添加职责。

    2.ConcreteComponent(具体被装饰对象)

       定义一个对象,可以给这个对象添加一些职责。

    3.Decorator(装饰者抽象类)

       维持一个指向Component实例的引用,并定义一个与Component接口一致的接口。

    4.ConcreteDecorator(具体装饰者)

       具体的装饰对象,给内部持有的具体被装饰对象,增加具体的职责。

    被装饰对象和修饰者继承自同一个超类

    举例(咖啡馆订单项目:1)、咖啡种类:Espresso、ShortBlack、LongBlack、Decaf2)、调料(装饰者):Milk、Soy、Chocolate),类图如下:

     

    被装饰的对象和装饰者都继承自同一个超类

    public abstract class Drink {
           public String description="";
           private float price=0f;;
           
           
           public void setDescription(String description)
           {
                  this.description=description;
           }
           
           public String getDescription()
           {
                  return description+"-"+this.getPrice();
           }
           public float getPrice()
           {
                  return price;
           }
           public void setPrice(float price)
           {
                  this.price=price;
           }
           public abstract float cost();
           
    }

    被装饰的对象,不用去改造。原来怎么样写,现在还是怎么写。

    public  class Coffee extends Drink {
           @Override
           public float cost() {
                  // TODO Auto-generated method stub
                  return super.getPrice();
           }
           
    }

    coffee类的实现

    public class Decaf extends Coffee {
           public Decaf()
           {
                  super.setDescription("Decaf");
                  super.setPrice(3.0f);
           }
    }

    装饰者

    装饰者不仅要考虑自身,还要考虑被它修饰的对象,它是在被修饰的对象上继续添加修饰。例如,咖啡里面加牛奶,再加巧克力。加糖后价格为coffee+milk。再加牛奶价格为coffee+milk+chocolate。

    public class Decorator extends Drink {
           private Drink Obj;
           public Decorator(Drink Obj) {
                  this.Obj = Obj;
           };
           @Override
           public float cost() {
                  // TODO Auto-generated method stub
                  return super.getPrice() + Obj.cost();
           }
           @Override
           public String getDescription() {
                  return super.description + "-" + super.getPrice() + "&&" + Obj.getDescription();
           }
    }

    装饰者实例化(加牛奶)。这里面要对被修饰的对象进行实例化。

    public class Milk extends Decorator {
           public Milk(Drink Obj) {          
                  super(Obj);
                  // TODO Auto-generated constructor stub
                  super.setDescription("Milk");
                  super.setPrice(2.0f);
           }
    }

    coffee店:初始化一个被修饰对象,修饰者实例需要对被修改者实例化,才能对具体的被修饰者进行修饰。

    public class CoffeeBar {
           public static void main(String[] args) {
                  Drink order;
                  order = new Decaf();
                  System.out.println("order1 price:" + order.cost());
                  System.out.println("order1 desc:" + order.getDescription());
                  System.out.println("****************");
                  order = new LongBlack();
                  order = new Milk(order);
                  order = new Chocolate(order);
                  order = new Chocolate(order);
                  System.out.println("order2 price:" + order.cost());
                  System.out.println("order2 desc:" + order.getDescription());
           }
    }

    6.2 总结

    装饰者和被装饰者之间必须是一样的类型,也就是要有共同的超类。在这里应用继承并不是实现方法的复制,而是实现类型的匹配。因为装饰者和被装饰者是同一个类型,因此装饰者可以取代被装饰者,这样就使被装饰者拥有了装饰者独有的行为。根据装饰者模式的理念,我们可以在任何时候,实现新的装饰者增加新的行为。如果是用继承,每当需要增加新的行为时,就要修改原程序了。

     

     

    7 代理模式

    定义:代理模式给某一个对象提供一个代理对象,并由代理对象控制对原对象的引用。通俗的来讲代理模式就是我们生活中常见的中介。

    举个例子来说明:假如说我现在想买一辆二手车,虽然我可以自己去找车源,做质量检测等一系列的车辆过户流程,但是这确实太浪费我得时间和精力了。我只是想买一辆车而已为什么我还要额外做这么多事呢?于是我就通过中介公司来买车,他们来给我找车源,帮我办理车辆过户流程,我只是负责选择自己喜欢的车,然后付钱就可以了。用图表示如下:

    7.1 为什么要用代理模式?

    中介隔离作用:在某些情况下,一个客户类不想或者不能直接引用一个委托对象,而代理类对象可以在客户类和委托对象之间起到中介的作用,其特征是代理类和委托类实现相同的接口。

    开闭原则,增加功能:代理类除了是客户类和委托类的中介之外,我们还可以通过给代理类增加额外的功能来扩展委托类的功能,这样做我们只需要修改代理类而不需要再修改委托类,符合代码设计的开闭原则。代理类主要负责为委托类预处理消息、过滤消息、把消息转发给委托类,以及事后对返回结果的处理等。代理类本身并不真正实现服务,而是同过调用委托类的相关方法,来提供特定的服务。真正的业务功能还是由委托类来实现,但是可以在业务功能执行的前后加入一些公共的服务。例如我们想给项目加入缓存、日志这些功能,我们就可以使用代理类来完成,而没必要打开已经封装好的委托类。

    代理模式分为三类:1. 静态代理 2. 动态代理 3. CGLIB代理

    7.2 静态代理

    举例(买房),类图如下:

    第一步:创建服务类接口

    public interface BuyHouse {
        void buyHosue();
    }

    第二步:实现服务接口

    public class BuyHouseImpl implements BuyHouse {
           @Override
           public void buyHosue() {
                  System.out.println("我要买房");
           }
    }

    第三步:创建代理类

    public class BuyHouseProxy implements BuyHouse {
           private BuyHouse buyHouse;
           public BuyHouseProxy(final BuyHouse buyHouse) {
                  this.buyHouse = buyHouse;
           }
           @Override
           public void buyHosue() {
                  System.out.println("买房前准备");
                  buyHouse.buyHosue();
                  System.out.println("买房后装修");
           }
    }

    总结:

    优点:可以做到在符合开闭原则的情况下对目标对象进行功能扩展。

    缺点: 代理对象与目标对象要实现相同的接口,我们得为每一个服务都得创建代理类,工作量太大,不易管理。同时接口一旦发生改变,代理类也得相应修改。 

    7.3 动态代理

    动态代理有以下特点:

    1.代理对象,不需要实现接口

    2.代理对象的生成,是利用JDK的API,动态的在内存中构建代理对象(需要我们指定创建代理对象/目标对象实现的接口的类型)

    代理类不用再实现接口了。但是,要求被代理对象必须有接口。

    动态代理实现:

    Java.lang.reflect.Proxy类可以直接生成一个代理对象

    • Proxy.newProxyInstance(ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces, InvocationHandler h)生成一个代理对象

      • 参数1:ClassLoader loader 代理对象的类加载器 一般使用被代理对象的类加载器

      • 参数2:Class<?>[] interfaces 代理对象的要实现的接口 一般使用的被代理对象实现的接口

      • 参数3:InvocationHandler h (接口)执行处理类

    • InvocationHandler中的invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)方法:调用代理类的任何方法,此方法都会执行

      • 参数3.1:代理对象(慎用)

      • 参数3.2:当前执行的方法

      • 参数3.3:当前执行的方法运行时传递过来的参数

    第一步:编写动态处理器

    public class DynamicProxyHandler implements InvocationHandler {
           private Object object;
           public DynamicProxyHandler(final Object object) {
                  this.object = object;
           }
           @Override
           public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
                  System.out.println("买房前准备");
                  Object result = method.invoke(object, args);
                  System.out.println("买房后装修");
                  return result;
           }
    }

    第二步:编写测试类

    public class DynamicProxyTest {
        public static void main(String[] args) {
            BuyHouse buyHouse = new BuyHouseImpl();
            BuyHouse proxyBuyHouse = (BuyHouse) Proxy.newProxyInstance(BuyHouse.class.getClassLoader(), new
                    Class[]{BuyHouse.class}, new DynamicProxyHandler(buyHouse));
            proxyBuyHouse.buyHosue();
        }
    }

    动态代理总结:虽然相对于静态代理,动态代理大大减少了我们的开发任务,同时减少了对业务接口的依赖,降低了耦合度。但是还是有一点点小小的遗憾之处,那就是它始终无法摆脱仅支持interface代理的桎梏(我们要使用被代理的对象的接口),因为它的设计注定了这个遗憾。

    7.4 CGLIB代理

    CGLIB 原理:动态生成一个要代理类的子类,子类重写要代理的类的所有不是final的方法。在子类中采用方法拦截的技术拦截所有父类方法的调用,顺势织入横切逻辑。它比使用java反射的JDK动态代理要快。

    CGLIB 底层:使用字节码处理框架ASM,来转换字节码并生成新的类。不鼓励直接使用ASM,因为它要求你必须对JVM内部结构包括class文件的格式和指令集都很熟悉。

    CGLIB缺点:对于final方法,无法进行代理。

    CGLIB的实现步骤:

    第一步:建立拦截器

    public Object intercept(Object object, Method method, Object[] args, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
    
            System.out.println("买房前准备");
    
            Object result = methodProxy.invoke(object, args);
    
            System.out.println("买房后装修");
    
            return result;
    
        }

    参数:Object为由CGLib动态生成的代理类实例,Method为上文中实体类所调用的被代理的方法引用,Object[]为参数值列表,MethodProxy为生成的代理类对方法的代理引用。

    返回:从代理实例的方法调用返回的值。

    其中,proxy.invokeSuper(obj,arg) 调用代理类实例上的proxy方法的父类方法(即实体类TargetObject中对应的方法)

    第二步: 生成动态代理类

    public class CglibProxy implements MethodInterceptor {
        private Object target;
        public Object getInstance(final Object target) {
            this.target = target;
            Enhancer enhancer = new Enhancer();
            enhancer.setSuperclass(this.target.getClass());
            enhancer.setCallback(this);
            return enhancer.create();
        }
        public Object intercept(Object object, Method method, Object[] args, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
            System.out.println("买房前准备");
            Object result = methodProxy.invoke(object, args);
            System.out.println("买房后装修");
            return result;
        }
    }

    这里Enhancer类是CGLib中的一个字节码增强器,它可以方便的对你想要处理的类进行扩展,以后会经常看到它。

    首先将被代理类TargetObject设置成父类,然后设置拦截器TargetInterceptor,最后执行enhancer.create()动态生成一个代理类,并从Object强制转型成父类型TargetObject。

    第三步:测试

    public class CglibProxyTest {
        public static void main(String[] args){
            BuyHouse buyHouse = new BuyHouseImpl();
            CglibProxy cglibProxy = new CglibProxy();
            BuyHouseImpl buyHouseCglibProxy = (BuyHouseImpl) cglibProxy.getInstance(buyHouse);
            buyHouseCglibProxy.buyHosue();
        }
    }

    CGLIB代理总结: CGLIB创建的动态代理对象比JDK创建的动态代理对象的性能更高,但是CGLIB创建代理对象时所花费的时间却比JDK多得多。所以对于单例的对象,因为无需频繁创建对象,用CGLIB合适,反之使用JDK方式要更为合适一些。同时由于CGLib由于是采用动态创建子类的方法,对于final修饰的方法无法进行代理。

     

    8 外观模式

    定义: 隐藏了系统的复杂性,并向客户端提供了一个可以访问系统的接口。

    8.1 模式结构和代码示例

    简单来说,该模式就是把一些复杂的流程封装成一个接口供给外部用户更简单的使用。这个模式中,设计到3个角色。

      1).门面角色:外观模式的核心。它被客户角色调用,它熟悉子系统的功能。内部根据客户角色的需求预定了几种功能的组合。(客户调用,同时自身调用子系统功能

      2).子系统角色:实现了子系统的功能。它对客户角色和Facade时未知的。它内部可以有系统内的相互交互,也可以由供外界调用的接口。(实现具体功能)

      3).客户角色:通过调用Facede来完成要实现的功能(调用门面角色)。

    举例(每个Computer都有CPU、Memory、Disk。在Computer开启和关闭的时候,相应的部件也会开启和关闭),类图如下:

     

    首先是子系统类:

    public class CPU {
    
    	public void start() {
    		System.out.println("cpu is start...");
    	}
    
    	public void shutDown() {
    		System.out.println("CPU is shutDown...");
    	}
    }
    
    public class Disk {
    	public void start() {
    		System.out.println("Disk is start...");
    	}
    
    	public void shutDown() {
    		System.out.println("Disk is shutDown...");
    	}
    }
    
    public class Memory {
    	public void start() {
    		System.out.println("Memory is start...");
    	}
    
    	public void shutDown() {
    		System.out.println("Memory is shutDown...");
    	}
    }

    然后是,门面类Facade

    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 start() {
    		System.out.println("Computer start begin");
    		cpu.start();
    		disk.start();
    		memory.start();
    		System.out.println("Computer start end");
    	}
    
    	public void shutDown() {
    		System.out.println("Computer shutDown begin");
    		cpu.shutDown();
    		disk.shutDown();
    		memory.shutDown();
    		System.out.println("Computer shutDown end...");
    	}
    }

    最后为,客户角色

    public class Client {
    
    	public static void main(String[] args) {
    		Computer computer = new Computer();
    		computer.start();
    		System.out.println("=================");
    		computer.shutDown();
    	}
    
    }

    8.2 优点

      - 松散耦合

      使得客户端和子系统之间解耦,让子系统内部的模块功能更容易扩展和维护;

      - 简单易用

      客户端根本不需要知道子系统内部的实现,或者根本不需要知道子系统内部的构成,它只需要跟Facade类交互即可。

      - 更好的划分访问层次

        有些方法是对系统外的,有些方法是系统内部相互交互的使用的。子系统把那些暴露给外部的功能集中到门面中,这样就可以实现客户端的使用,很好的隐藏了子系统内部的细节。

     

    9 桥接模式

    定义: 将抽象部分与它的实现部分分离,使它们都可以独立地变化。

    9.1 案例

    看下图手机与手机软件的类图

    增加一款新的手机软件,需要在所有手机品牌类下添加对应的手机软件类,当手机软件种类较多时,将导致类的个数急剧膨胀,难以维护

    手机和手机中的软件是什么关系?

    手机中的软件从本质上来说并不是一种手机,手机软件运行在手机中,是一种包含与被包含关系,而不是一种父与子或者说一般与特殊的关系,通过继承手机类实现手机软件类的设计是违反一般规律的。

    如果Oppo手机实现了wifi功能,继承它的Oppo应用商城也会继承wifi功能,并且Oppo手机类的任何变动,都会影响其子类

    换一种解决思路

    从类图上看起来更像是手机软件类图,涉及到手机本身相关的功能,比如说:wifi功能,放到哪个类中实现呢?放到OppoAppStore中实现显然是不合适的

    引起整个结构变化的元素有两个,一个是手机品牌,一个是手机软件,所以我们将这两个点抽出来,分别进行封装

    9.2 桥接模式结构和代码示例

    类图:

    实现:

    public interface Software {
    	public void run();
    
    }
    public class AppStore implements Software {
    	 
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("run app store");
        }
    }
    public class Camera implements Software {
    	 
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("run camera");
        }
    }

    抽象:

    public abstract class Phone {
    
    	protected Software software;
    
    	public void setSoftware(Software software) {
    		this.software = software;
    	}
    
    	public abstract void run();
    
    }
    public class Oppo extends Phone {
    	 
        @Override
        public void run() {
            software.run();
        }
    }
    public class Vivo extends Phone {
    	 
        @Override
        public void run() {
            software.run();
        }
    }

    对比最初的设计,将抽象部分(手机)与它的实现部分(手机软件类)分离,将实现部分抽象成单独的类,使它们都可以独立地变化。整个类图看起来像一座桥,所以称为桥接模式

    继承是一种强耦合关系,子类的实现与它的父类有非常紧密的依赖关系,父类的任何变化 都会导致子类发生变化,因此继承或者说强耦合关系严重影响了类的灵活性,并最终限制了可复用性

    从桥接模式的设计上我们可以看出聚合是一种比继承要弱的关联关系,手机类和软件类都可独立的进行变化,不会互相影响

    9.3 适用场景

    桥接模式通常适用于以下场景。

    1. 当一个类存在两个独立变化的维度,且这两个维度都需要进行扩展时。

    2. 当一个系统不希望使用继承或因为多层次继承导致系统类的个数急剧增加时。

    3. 当一个系统需要在构件的抽象化角色和具体化角色之间增加更多的灵活性时。

    9.4 优缺点

    优点:

    (1)在很多情况下,桥接模式可以取代多层继承方案,多层继承方案违背了“单一职责原则”,复用性较差,且类的个数非常多,桥接模式是比多层继承方案更好的解决方法,它极大减少了子类的个数。

    (2)桥接模式提高了系统的可扩展性,在两个变化维度中任意扩展一个维度,都不需要修改原有系统,符合“开闭原则”。

    缺点:

    桥接模式的使用会增加系统的理解与设计难度,由于关联关系建立在抽象层,要求开发者一开始就针对抽象层进行设计与编程。

     

    10 组合模式

    定义:有时又叫作部分-整体模式,它是一种将对象组合成树状的层次结构的模式,用来表示“部分-整体”的关系,使用户对单个对象和组合对象具有一致的访问性。

    意图:将对象组合成树形结构以表示"部分-整体"的层次结构。组合模式使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。

    主要解决:它在我们树型结构的问题中,模糊了简单元素和复杂元素的概念,客户程序可以向处理简单元素一样来处理复杂元素,从而使得客户程序与复杂元素的内部结构解耦。

    何时使用: 1、您想表示对象的部分-整体层次结构(树形结构)。 2、您希望用户忽略组合对象与单个对象的不同,用户将统一地使用组合结构中的所有对象。

    如何解决:树枝和叶子实现统一接口,树枝内部组合该接口。

    关键代码:树枝内部组合该接口,并且含有内部属性 List,里面放 Component。

    组合模式的主要优点有:

    1. 组合模式使得客户端代码可以一致地处理单个对象和组合对象,无须关心自己处理的是单个对象,还是组合对象,这简化了客户端代码;

    2. 更容易在组合体内加入新的对象,客户端不会因为加入了新的对象而更改源代码,满足“开闭原则”;

    其主要缺点是:

    1. 设计较复杂,客户端需要花更多时间理清类之间的层次关系;

    2. 不容易限制容器中的构件;

    3. 不容易用继承的方法来增加构件的新功能;

    10.1 模式结构和代码示例

    • 抽象构件(Component)角色:它的主要作用是为树叶构件和树枝构件声明公共接口,并实现它们的默认行为。在透明式的组合模式中抽象构件还声明访问和管理子类的接口;在安全式的组合模式中不声明访问和管理子类的接口,管理工作由树枝构件完成。

    • 树叶构件(Leaf)角色:是组合中的叶节点对象,它没有子节点,用于实现抽象构件角色中 声明的公共接口。

    • 树枝构件(Composite)角色:是组合中的分支节点对象,它有子节点。它实现了抽象构件角色中声明的接口,它的主要作用是存储和管理子部件,通常包含 Add()、Remove()、GetChild() 等方法

    举例(访问一颗树),类图如下:

    1 组件

    public interface Component {
        public void add(Component c);
        public void remove(Component c);
        public Component getChild(int i);
        public void operation();
    
    }
    

    2 叶子

    public class Leaf implements Component{
        
    	private String name;
    	
    	
    	public Leaf(String name) {
    		this.name = name;
    	}
    
    	@Override
    	public void add(Component c) {}
    
    	@Override
    	public void remove(Component c) {}
    
    	@Override
    	public Component getChild(int i) {
    		// TODO Auto-generated method stub
    		return null;
    	}
    
    	@Override
    	public void operation() {
    		// TODO Auto-generated method stub
    		 System.out.println("树叶"+name+":被访问!"); 
    	}
    
    }
    

    3 树枝

    public class Composite implements Component {
    
    	private ArrayList<Component> children = new ArrayList<Component>();
    
    	public void add(Component c) {
    		children.add(c);
    	}
    
    	public void remove(Component c) {
    		children.remove(c);
    	}
    
    	public Component getChild(int i) {
    		return children.get(i);
    	}
    
    	public void operation() {
    		for (Object obj : children) {
    			((Component) obj).operation();
    		}
    	}
    }

     

    11 享元模式

    定义:通过共享的方式高效的支持大量细粒度的对象。

    主要解决:在有大量对象时,有可能会造成内存溢出,我们把其中共同的部分抽象出来,如果有相同的业务请求,直接返回在内存中已有的对象,避免重新创建。

    何时使用: 1、系统中有大量对象。 2、这些对象消耗大量内存。 3、这些对象的状态大部分可以外部化。 4、这些对象可以按照内蕴状态分为很多组,当把外蕴对象从对象中剔除出来时,每一组对象都可以用一个对象来代替。 5、系统不依赖于这些对象身份,这些对象是不可分辨的。

    如何解决:用唯一标识码判断,如果在内存中有,则返回这个唯一标识码所标识的对象。

    关键代码:用 HashMap 存储这些对象。

    应用实例: 1、JAVA 中的 String,如果有则返回,如果没有则创建一个字符串保存在字符串缓存池里面。

    优点:大大减少对象的创建,降低系统的内存,使效率提高。

    缺点:提高了系统的复杂度,需要分离出外部状态和内部状态,而且外部状态具有固有化的性质,不应该随着内部状态的变化而变化,否则会造成系统的混乱。

    简单来说,我们抽取出一个对象的外部状态(不能共享)和内部状态(可以共享)。然后根据外部状态的决定是否创建内部状态对象。内部状态对象是通过哈希表保存的,当外部状态相同的时候,不再重复的创建内部状态对象,从而减少要创建对象的数量。

    11.1 享元模式的结构图和代码示例

    1、Flyweight (享元抽象类):一般是接口或者抽象类,定义了享元类的公共方法。这些方法可以分享内部状态的数据,也可以调用这些方法修改外部状态。

    2、ConcreteFlyweight(具体享元类):具体享元类实现了抽象享元类的方法,为享元对象开辟了内存空间来保存享元对象的内部数据,同时可以通过和单例模式结合只创建一个享元对象。

    3、FlyweightFactory(享元工厂类):享元工厂类创建并且管理享元类,享元工厂类针对享元类来进行编程,通过提供一个享元池来进行享元对象的管理。一般享元池设计成键值对,或者其他的存储结构来存储。当客户端进行享元对象的请求时,如果享元池中有对应的享元对象则直接返回对应的对象,否则工厂类创建对应的享元对象并保存到享元池。

    举例(JAVA 中的 String,如果有则返回,如果没有则创建一个字符串保存在字符串缓存池里面)。类图如下:

    (1)创建享元对象接口

    public interface IFlyweight {
        void print();
    }

    (2)创建具体享元对象

    public class Flyweight implements IFlyweight {
        private String id;
        public Flyweight(String id){
            this.id = id;
        }
        @Override
        public void print() {
            System.out.println("Flyweight.id = " + getId() + " ...");
        }
        public String getId() {
            return id;
        }
    }

    (3)创建工厂,这里要特别注意,为了避免享元对象被重复创建,我们使用HashMap中的key值保证其唯一。

    public class FlyweightFactory {
        private Map<String, IFlyweight> flyweightMap = new HashMap();
        public IFlyweight getFlyweight(String str){
            IFlyweight flyweight = flyweightMap.get(str);
            if(flyweight == null){
                flyweight = new Flyweight(str);
                flyweightMap.put(str, flyweight);
            }
            return  flyweight;
        }
        public int getFlyweightMapSize(){
            return flyweightMap.size();
        }
    }

    (4)测试,我们创建三个字符串,但是只会产生两个享元对象

    public class MainTest {
    	public static void main(String[] args) {
            FlyweightFactory flyweightFactory = new FlyweightFactory();
            IFlyweight flyweight1 = flyweightFactory.getFlyweight("A");
            IFlyweight flyweight2 = flyweightFactory.getFlyweight("B");
            IFlyweight flyweight3 = flyweightFactory.getFlyweight("A");
            flyweight1.print();
            flyweight2.print();
            flyweight3.print();
            System.out.println(flyweightFactory.getFlyweightMapSize());
        }
    
    }
    

     

    C、关系模式(11种)

    先来张图,看看这11中模式的关系:

    第一类:通过父类与子类的关系进行实现。

    第二类:两个类之间。

    第三类:类的状态。

    第四类:通过中间类

     

    12 策略模式

    定义: 策略模式定义了一系列算法,并将每个算法封装起来,使他们可以相互替换,且算法的变化不会影响到使用算法的客户。

    意图:定义一系列的算法,把它们一个个封装起来, 并且使它们可相互替换。

    主要解决:在有多种算法相似的情况下,使用 if...else 所带来的复杂和难以维护。

    何时使用:一个系统有许多许多类,而区分它们的只是他们直接的行为。

    如何解决:将这些算法封装成一个一个的类,任意地替换。

    关键代码:实现同一个接口。

    优点: 1、算法可以自由切换。 2、避免使用多重条件判断。 3、扩展性良好。

    缺点: 1、策略类会增多。 2、所有策略类都需要对外暴露。

    12.1 策略模式结构和示例代码

     

    抽象策略角色: 这个是一个抽象的角色,通常情况下使用接口或者抽象类去实现。对比来说,就是我们的Comparator接口。

    具体策略角色: 包装了具体的算法和行为。对比来说,就是实现了Comparator接口的实现一组实现类。 

    环境角色: 内部会持有一个抽象角色的引用,给客户端调用。

    举例如下( 实现一个加减的功能),类图如下:

    1、定义抽象策略角色

    public interface Strategy {
    
    	public int calc(int num1,int num2);
    }
    

    2、定义具体策略角色

    public class AddStrategy implements Strategy {
    
    	@Override
    	public int calc(int num1, int num2) {
    		// TODO Auto-generated method stub
    		return num1 + num2;
    	}
    
    }
    public class SubstractStrategy implements Strategy {
    
    	@Override
    	public int calc(int num1, int num2) {
    		// TODO Auto-generated method stub
    		return num1 - num2;
    	}
    
    }

    3、环境角色

    public class Environment {
    	private Strategy strategy;
    
    	public Environment(Strategy strategy) {
    		this.strategy = strategy;
    	}
    
    	public int calculate(int a, int b) {
    		return strategy.calc(a, b);
    	}
    
    }

    4、测试

    public class MainTest {
    	public static void main(String[] args) {
    		
    		Environment environment=new Environment(new AddStrategy());
    		int result=environment.calculate(20, 5);
    		System.out.println(result);
    		
    		Environment environment1=new Environment(new SubstractStrategy());
    		int result1=environment1.calculate(20, 5);
    		System.out.println(result1);
    	}
    
    }
    

     

    13 模板模式

    定义:定义一个操作中算法的骨架,而将一些步骤延迟到子类中,模板方法使得子类可以不改变算法的结构即可重定义该算法的某些特定步骤。

    通俗点的理解就是 :完成一件事情,有固定的数个步骤,但是每个步骤根据对象的不同,而实现细节不同;就可以在父类中定义一个完成该事情的总方法,按照完成事件需要的步骤去调用其每个步骤的实现方法。每个步骤的具体实现,由子类完成。

    13.1 模式结构和代码示例

     

    抽象父类(AbstractClass):实现了模板方法,定义了算法的骨架。

    具体类(ConcreteClass):实现抽象类中的抽象方法,即不同的对象的具体实现细节。

    举例( 我们做菜可以分为三个步骤 (1)备料 (2)具体做菜 (3)盛菜端给客人享用,这三部就是算法的骨架 ;然而做不同菜需要的料,做的方法,以及如何盛装给客人享用都是不同的这个就是不同的实现细节。)。类图如下:

    a. 先来写一个抽象的做菜父类: 

    public abstract class Dish {    
        /**
         * 具体的整个过程
         */
        protected void dodish(){
            this.preparation();
            this.doing();
            this.carriedDishes();
        }
        /**
         * 备料
         */
        public abstract void preparation();
        /**
         * 做菜
         */
        public abstract void doing();
        /**
         * 上菜
         */
        public abstract void carriedDishes ();
    }

    b. 下来做两个番茄炒蛋(EggsWithTomato)和红烧肉(Bouilli)实现父类中的抽象方法

    public class EggsWithTomato extends Dish {
    
    	@Override
    	public void preparation() {
    		System.out.println("洗并切西红柿,打鸡蛋。");
    	}
    
    	@Override
    	public void doing() {
    		System.out.println("鸡蛋倒入锅里,然后倒入西红柿一起炒。");
    	}
    
    	@Override
    	public void carriedDishes() {
    		System.out.println("将炒好的西红寺鸡蛋装入碟子里,端给客人吃。");
    	}
    
    }
    public class Bouilli extends Dish{
    
        @Override
        public void preparation() {
            System.out.println("切猪肉和土豆。");
        }
    
        @Override
        public void doing() {
            System.out.println("将切好的猪肉倒入锅中炒一会然后倒入土豆连炒带炖。");
        }
    
        @Override
        public void carriedDishes() {
            System.out.println("将做好的红烧肉盛进碗里端给客人吃。");
        }
    
    }

    c. 在测试类中我们来做菜:

    public class MainTest {
    	public static void main(String[] args) {
    		Dish eggsWithTomato = new EggsWithTomato();
    		eggsWithTomato.dodish();
    
    		System.out.println("-----------------------------");
    
    		Dish bouilli = new Bouilli();
    		bouilli.dodish();
    	}
    
    }

    13.2  模板模式的优点和缺点

    优点:

     (1)具体细节步骤实现定义在子类中,子类定义详细处理算法是不会改变算法整体结构。

     (2)代码复用的基本技术,在数据库设计中尤为重要。

     (3)存在一种反向的控制结构,通过一个父类调用其子类的操作,通过子类对父类进行扩展增加新的行为,符合“开闭原则”。

    缺点:

        每个不同的实现都需要定义一个子类,会导致类的个数增加,系统更加庞大。

     

    14 观察者模式

    定义: 定义对象间的一种一对多的依赖关系,当一个对象的状态发生改变时,所有依赖于它的对象都得到通知并被自动更新。

    主要解决:一个对象状态改变给其他对象通知的问题,而且要考虑到易用和低耦合,保证高度的协作。

    何时使用:一个对象(目标对象)的状态发生改变,所有的依赖对象(观察者对象)都将得到通知,进行广播通知。

    如何解决:使用面向对象技术,可以将这种依赖关系弱化。

    关键代码:在抽象类里有一个 ArrayList 存放观察者们。

    优点: 1、观察者和被观察者是抽象耦合的。 2、建立一套触发机制。

    缺点: 1、如果一个被观察者对象有很多的直接和间接的观察者的话,将所有的观察者都通知到会花费很多时间。 2、如果在观察者和观察目标之间有循环依赖的话,观察目标会触发它们之间进行循环调用,可能导致系统崩溃。 3、观察者模式没有相应的机制让观察者知道所观察的目标对象是怎么发生变化的,而仅仅只是知道观察目标发生了变化。

    14.1 模式结构图和代码示例

    • 抽象被观察者角色:也就是一个抽象主题,它把所有对观察者对象的引用保存在一个集合中,每个主题都可以有任意数量的观察者。抽象主题提供一个接口,可以增加和删除观察者角色。一般用一个抽象类和接口来实现。

    • 抽象观察者角色:为所有的具体观察者定义一个接口,在得到主题通知时更新自己。

    • 具体被观察者角色:也就是一个具体的主题,在集体主题的内部状态改变时,所有登记过的观察者发出通知。

    • 具体观察者角色:实现抽象观察者角色所需要的更新接口,一边使本身的状态与制图的状态相协调。

    举例(有一个微信公众号服务,不定时发布一些消息,关注公众号就可以收到推送消息,取消关注就收不到推送消息。)类图如下:

     

    1、定义一个抽象被观察者接口

    public interface Subject {
    	
    	  public void registerObserver(Observer o);
    	  public void removeObserver(Observer o);
    	  public void notifyObserver();
    
    }
    

    2、定义一个抽象观察者接口

    public interface Observer {
    	
    	public void update(String message);
    
    }
    

    3、定义被观察者,实现了Observerable接口,对Observerable接口的三个方法进行了具体实现,同时有一个List集合,用以保存注册的观察者,等需要通知观察者时,遍历该集合即可。

    public class WechatServer implements Subject {
    
    	private List<Observer> list;
    	private String message;
    
    	public WechatServer() {
    		list = new ArrayList<Observer>();
    	}
    
    	@Override
    	public void registerObserver(Observer o) {
    		// TODO Auto-generated method stub
    		list.add(o);
    	}
    
    	@Override
    	public void removeObserver(Observer o) {
    		// TODO Auto-generated method stub
    		if (!list.isEmpty()) {
    			list.remove(o);
    		}
    	}
    
    	@Override
    	public void notifyObserver() {
    		// TODO Auto-generated method stub
    		for (Observer o : list) {
    			o.update(message);
    		}
    	}
    
    	public void setInfomation(String s) {
    		this.message = s;
    		System.out.println("微信服务更新消息: " + s);
    		// 消息更新,通知所有观察者
    		notifyObserver();
    	}
    
    }

    4、定义具体观察者,微信公众号的具体观察者为用户User

    public class User implements Observer {
    
    	private String name;
    	private String message;
    
    	public User(String name) {
    		this.name = name;
    	}
    
    	@Override
    	public void update(String message) {
    		this.message = message;
    		read();
    	}
    
    	public void read() {
    		System.out.println(name + " 收到推送消息: " + message);
    	}
    
    }

    5、编写一个测试类

    public class MainTest {
    	
    	 public static void main(String[] args) {
    		 
    	        WechatServer server = new WechatServer();
    	        
    	        Observer userZhang = new User("ZhangSan");
    	        Observer userLi = new User("LiSi");
    	        Observer userWang = new User("WangWu");
    	        
    	        server.registerObserver(userZhang);
    	        server.registerObserver(userLi);
    	        server.registerObserver(userWang);
    	        server.setInfomation("PHP是世界上最好用的语言!");
    	        
    	        System.out.println("----------------------------------------------");
    	        server.removeObserver(userZhang);
    	        server.setInfomation("JAVA是世界上最好用的语言!");
    	        
    	    }
    
    }
    

     

    15 迭代器模式

    定义:提供一种方法顺序访问一个聚合对象中各个元素, 而又无须暴露该对象的内部表示。

    简单来说,不同种类的对象可能需要不同的遍历方式,我们对每一种类型的对象配一个迭代器,最后多个迭代器合成一个。

    主要解决:不同的方式来遍历整个整合对象。

    何时使用:遍历一个聚合对象。

    如何解决:把在元素之间游走的责任交给迭代器,而不是聚合对象。

    关键代码:定义接口:hasNext, next。

    应用实例:JAVA 中的 iterator。

    优点: 1、它支持以不同的方式遍历一个聚合对象。 2、迭代器简化了聚合类。 3、在同一个聚合上可以有多个遍历。 4、在迭代器模式中,增加新的聚合类和迭代器类都很方便,无须修改原有代码。

    缺点:由于迭代器模式将存储数据和遍历数据的职责分离,增加新的聚合类需要对应增加新的迭代器类,类的个数成对增加,这在一定程度上增加了系统的复杂性。

    15.1 模式结构和代码示例

    (1)迭代器角色(Iterator):定义遍历元素所需要的方法,一般来说会有这么三个方法:取得下一个元素的方法next(),判断是否遍历结束的方法hasNext()),移出当前对象的方法remove(),

    (2)具体迭代器角色(Concrete Iterator):实现迭代器接口中定义的方法,完成集合的迭代。

    (3)容器角色(Aggregate):  一般是一个接口,提供一个iterator()方法,例如java中的Collection接口,List接口,Set接口等

    (4)具体容器角色(ConcreteAggregate):就是抽象容器的具体实现类,比如List接口的有序列表实现ArrayList,List接口的链表实现LinkList,Set接口的哈希列表的实现HashSet等。

    举例(咖啡厅和中餐厅合并,他们两个餐厅的菜单一个是数组保存的,一个是ArrayList保存的。遍历方式不一样,使用迭代器聚合访问,只需要一种方式)

    1 迭代器接口

    public interface Iterator {
    	
    	public boolean hasNext();
    	public Object next();
    	
    }
    

    2 咖啡店菜单和咖啡店菜单遍历器

    public class CakeHouseMenu {
    	private ArrayList<MenuItem> menuItems;
    	
    	
    	public CakeHouseMenu() {
    		menuItems = new ArrayList<MenuItem>();
    		
    		addItem("KFC Cake Breakfast","boiled eggs&toast&cabbage",true,3.99f);
    		addItem("MDL Cake Breakfast","fried eggs&toast",false,3.59f);
    		addItem("Stawberry Cake","fresh stawberry",true,3.29f);
    		addItem("Regular Cake Breakfast","toast&sausage",true,2.59f);
    	}
    
    	private void addItem(String name, String description, boolean vegetable,
    			float price) {
    		MenuItem menuItem = new MenuItem(name, description, vegetable, price);
    		menuItems.add(menuItem);
    	}
    	
    
    	
    	public Iterator getIterator()
    	{
    		return new CakeHouseIterator() ;
    	}
    	
    	class CakeHouseIterator implements  Iterator
    	 {		
    		private int position=0;
    		public CakeHouseIterator()
    		{
    			  position=0;
    		}
    		
    		 	@Override
    			public boolean hasNext() {
    			// TODO Auto-generated method stub
    			if(position<menuItems.size())
    			{
    				return true;
    			}
    			
    			return false;
    		}
    
    		@Override
    		public Object next() {
    			// TODO Auto-generated method stub
    			MenuItem menuItem =menuItems.get(position);
    			position++;
    			return menuItem;
    		}};
    	//鍏朵粬鍔熻兘浠g爜
    	
    }

    3 中餐厅菜单和中餐厅菜单遍历器

    public class DinerMenu {
    	private final static int Max_Items = 5;
    	private int numberOfItems = 0;
    	private MenuItem[] menuItems;
    
    	public DinerMenu() {
    		menuItems = new MenuItem[Max_Items];
    		addItem("vegetable Blt", "bacon&lettuce&tomato&cabbage", true, 3.58f);
    		addItem("Blt", "bacon&lettuce&tomato", false, 3.00f);
    		addItem("bean soup", "bean&potato salad", true, 3.28f);
    		addItem("hotdog", "onions&cheese&bread", false, 3.05f);
    
    	}
    
    	private void addItem(String name, String description, boolean vegetable,
    			float price) {
    		MenuItem menuItem = new MenuItem(name, description, vegetable, price);
    		if (numberOfItems >= Max_Items) {
    			System.err.println("sorry,menu is full!can not add another item");
    		} else {
    			menuItems[numberOfItems] = menuItem;
    			numberOfItems++;
    		}
    
    	}
    
    	public Iterator getIterator() {
    		return new DinerIterator();
    	}
    
    	class DinerIterator implements Iterator {
    		private int position;
    
    		public DinerIterator() {
    			position = 0;
    		}
    
    		@Override
    		public boolean hasNext() {
    			// TODO Auto-generated method stub
    			if (position < numberOfItems) {
    				return true;
    			}
    			
    			return false;
    		}
    
    		@Override
    		public Object next() {
    			// TODO Auto-generated method stub
    			MenuItem menuItem = menuItems[position];
    			position++;
    			return menuItem;
    		}
    	};
    }
    

    4 女服务员

    public class Waitress {
    	private ArrayList<Iterator> iterators = new ArrayList<Iterator>();
    
    	public Waitress() {
    
    	}
    
    	public void addIterator(Iterator iterator) {
    		iterators.add(iterator);
    
    	}
    
    	public void printMenu() {
    		Iterator iterator;
    		MenuItem menuItem;
    		for (int i = 0, len = iterators.size(); i < len; i++) {
    			iterator = iterators.get(i);
    
    			while (iterator.hasNext()) {
    				menuItem = (MenuItem) iterator.next();
    				System.out
    						.println(menuItem.getName() + "***" + menuItem.getPrice() + "***" + menuItem.getDescription());
    
    			}
    
    		}
    
    	}
    
    	public void printBreakfastMenu() {
    
    	}
    
    	public void printLunchMenu() {
    
    	}
    
    	public void printVegetableMenu() {
    
    	}
    }
    

    16 责任链模式

    定义:如果有多个对象有机会处理请求,责任链可使请求的发送者和接受者解耦,请求沿着责任链传递,直到有一个对象处理了它为止。

    主要解决:职责链上的处理者负责处理请求,客户只需要将请求发送到职责链上即可,无须关心请求的处理细节和请求的传递,所以职责链将请求的发送者和请求的处理者解耦了。

    何时使用:在处理消息的时候以过滤很多道。

    如何解决:拦截的类都实现统一接口。

    关键代码:Handler 里面聚合它自己,在 HandlerRequest 里判断是否合适,如果没达到条件则向下传递,向谁传递之前 set 进去。

    16.1 模式的结构和代码示例

    1. 抽象处理者(Handler)角色:定义一个处理请求的接口,包含抽象处理方法和一个后继连接。

    2. 具体处理者(Concrete Handler)角色:实现抽象处理者的处理方法,判断能否处理本次请求,如果可以处理请求则处理,否则将该请求转给它的后继者。

    3. 客户类(Client)角色:创建处理链,并向链头的具体处理者对象提交请求,它不关心处理细节和请求的传递过程。

    举例(购买请求决策,价格不同要由不同的级别决定:组长、部长、副部、总裁)。类图如下:

    1 决策者抽象类,包含对请求处理的函数,同时还包含指定下一个决策者的函数

    public abstract class Approver {
    	 Approver successor;
    	 String Name;
    	public Approver(String Name)
    	{
    		this.Name=Name;
    	}
    	public abstract void ProcessRequest( PurchaseRequest request);
    	public void SetSuccessor(Approver successor) {
    		// TODO Auto-generated method stub
    		this.successor=successor;
    	}
    }
    

    2 客户端以及请求

    public class PurchaseRequest {
    	private int Type = 0;
    	private int Number = 0;
    	private float Price = 0;
    	private int ID = 0;
    
    	public PurchaseRequest(int Type, int Number, float Price) {
    		this.Type = Type;
    		this.Number = Number;
    		this.Price = Price;
    	}
    
    	public int GetType() {
    		return Type;
    	}
    
    	public float GetSum() {
    		return Number * Price;
    	}
    
    	public int GetID() {
    		return (int) (Math.random() * 1000);
    	}
    }
    public class Client {
    
    	public Client() {
    
    	}
    
    	public PurchaseRequest sendRequst(int Type, int Number, float Price) {
    		return new PurchaseRequest(Type, Number, Price);
    	}
    
    }
    

    3 组长、部长。。。继承决策者抽象类

    public class GroupApprover extends Approver {
    
    	public GroupApprover(String Name) {
    		super(Name + " GroupLeader");
    		// TODO Auto-generated constructor stub
    
    	}
    
    	@Override
    	public void ProcessRequest(PurchaseRequest request) {
    		// TODO Auto-generated method stub
    
    		if (request.GetSum() < 5000) {
    			System.out.println("**This request " + request.GetID() + " will be handled by " + this.Name + " **");
    		} else {
    			successor.ProcessRequest(request);
    		}
    	}
    
    }
    public class DepartmentApprover extends Approver {
    
    	public DepartmentApprover(String Name) {
    		super(Name + " DepartmentLeader");
    
    	}
    
    	@Override
    	public void ProcessRequest(PurchaseRequest request) {
    		// TODO Auto-generated method stub
    
    		if ((5000 <= request.GetSum()) && (request.GetSum() < 10000)) {
    			System.out.println("**This request " + request.GetID()
    					+ " will be handled by " + this.Name + " **");
    		} else {
    			successor.ProcessRequest(request);
    		}
    
    	}
    
    }

    4测试

    public class MainTest {
    
    	public static void main(String[] args) {
    
    		Client mClient = new Client();
    		Approver GroupLeader = new GroupApprover("Tom");
    		Approver DepartmentLeader = new DepartmentApprover("Jerry");
    		Approver VicePresident = new VicePresidentApprover("Kate");
    		Approver President = new PresidentApprover("Bush");
    
    		GroupLeader.SetSuccessor(VicePresident);
    		DepartmentLeader.SetSuccessor(President);
    		VicePresident.SetSuccessor(DepartmentLeader);
    		President.SetSuccessor(GroupLeader);
    
    		GroupLeader.ProcessRequest(mClient.sendRequst(1, 10000, 40));
    
    	}
    
    }

     

    17 命令模式

    定义:将一个请求封装为一个对象,使发出请求的责任和执行请求的责任分割开。这样两者之间通过命令对象进行沟通,这样方便将命令对象进行储存、传递、调用、增加与管理。

    意图:将一个请求封装成一个对象,从而使您可以用不同的请求对客户进行参数化。

    主要解决:在软件系统中,行为请求者与行为实现者通常是一种紧耦合的关系,但某些场合,比如需要对行为进行记录、撤销或重做、事务等处理时,这种无法抵御变化的紧耦合的设计就不太合适。

    何时使用:在某些场合,比如要对行为进行"记录、撤销/重做、事务"等处理,这种无法抵御变化的紧耦合是不合适的。在这种情况下,如何将"行为请求者"与"行为实现者"解耦?将一组行为抽象为对象,可以实现二者之间的松耦合。

    如何解决:通过调用者调用接受者执行命令,顺序:调用者→接受者→命令。

    17.1模式结构和代码示例

    1. 抽象命令类(Command)角色:声明执行命令的接口,拥有执行命令的抽象方法 execute()。
    2. 具体命令角色(Concrete    Command)角色:是抽象命令类的具体实现类,它拥有接收者对象,并通过调用接收者的功能来完成命令要执行的操作。
    3. 实现者/接收者(Receiver)角色:执行命令功能的相关操作,是具体命令对象业务的真正实现者。
    4. 调用者/请求者(Invoker)角色:是请求的发送者,它通常拥有很多的命令对象,并通过访问命令对象来执行相关请求,它不直接访问接收者。

    代码举例(开灯和关灯),类图如下:

    1 命令抽象类

    public interface Command {
    	
    	public void excute();
    	public void undo();
    
    }
    

    2 具体命令对象

    public class TurnOffLight implements Command {
    
    	private Light light;
    
    	public TurnOffLight(Light light) {
    		this.light = light;
    	}
    
    	@Override
    	public void excute() {
    		// TODO Auto-generated method stub
    		light.Off();
    	}
    
    	@Override
    	public void undo() {
    		// TODO Auto-generated method stub
    		light.On();
    	}
    
    }

    3 实现者

    public class Light {
    
    	String loc = "";
    
    	public Light(String loc) {
    		this.loc = loc;
    	}
    
    	public void On() {
    
    		System.out.println(loc + " On");
    	}
    
    	public void Off() {
    
    		System.out.println(loc + " Off");
    	}
    
    }

    4 请求者

    public class Contral{
    
    	public void CommandExcute(Command command) {
    		// TODO Auto-generated method stub
    		command.excute();
    	}
    
    	public void CommandUndo(Command command) {
    		// TODO Auto-generated method stub
    		command.undo();
    	}
    
    }
    

     

    18 状态模式

    定义: 在状态模式中,我们创建表示各种状态的对象和一个行为随着状态对象改变而改变的 context 对象。

    简单理解,一个拥有状态的context对象,在不同的状态下,其行为会发生改变。

    意图:允许对象在内部状态发生改变时改变它的行为,对象看起来好像修改了它的类。

    主要解决:对象的行为依赖于它的状态(属性),并且可以根据它的状态改变而改变它的相关行为。

    何时使用:代码中包含大量与对象状态有关的条件语句。

    如何解决:将各种具体的状态类抽象出来。

    关键代码:通常命令模式的接口中只有一个方法。而状态模式的接口中有一个或者多个方法。而且,状态模式的实现类的方法,一般返回值,或者是改变实例变量的值。也就是说,状态模式一般和对象的状态有关。实现类的方法有不同的功能,覆盖接口中的方法。状态模式和命令模式一样,也可以用于消除 if...else 等条件选择语句。

    优点: 1、封装了转换规则。 2、枚举可能的状态,在枚举状态之前需要确定状态种类。 3、将所有与某个状态有关的行为放到一个类中,并且可以方便地增加新的状态,只需要改变对象状态即可改变对象的行为。 4、允许状态转换逻辑与状态对象合成一体,而不是某一个巨大的条件语句块。 5、可以让多个环境对象共享一个状态对象,从而减少系统中对象的个数。

    缺点: 1、状态模式的使用必然会增加系统类和对象的个数。 2、状态模式的结构与实现都较为复杂,如果使用不当将导致程序结构和代码的混乱。 3、状态模式对"开闭原则"的支持并不太好,对于可以切换状态的状态模式,增加新的状态类需要修改那些负责状态转换的源代码,否则无法切换到新增状态,而且修改某个状态类的行为也需修改对应类的源代码。

    18.1 模式结构和代码示例

     

    • State抽象状态角色

      接口或抽象类,负责对象状态定义,并且封装环境角色以实现状态切换。

    • ConcreteState具体状态角色

      具体状态主要有两个职责:一是处理本状态下的事情,二是从本状态如何过渡到其他状态。

    • Context环境角色

      定义客户端需要的接口,并且负责具体状态的切换。

    举例(人物在地点A向地点B移动,在地点B向地点A移动)。类图如下:

    1 state接口

    public interface State {
    	public void stop();
    	public void move();
    
    }
    

    2 状态实例

    public class PlaceA implements State {
    
    	private Player context;
    
    	public PlaceA(Player context) {
    		this.context = context;
    	}
    
    	@Override
    	public void move() {
    		System.out.println("处于地点A,开始向B移动");
    		System.out.println("--------");
    		context.setDirection("AB");
    		context.setState(context.onMove);
    
    	}
    
    	@Override
    	public void stop() {
    		// TODO Auto-generated method stub
    		System.out.println("正处在地点A,不用停止移动");
    		System.out.println("--------");
    	}
    
    }
    

    3 context(player)拥有状态的对象

    public class Player {
    
    	State placeA;
    	State placeB;
    	State onMove;
    	private State state;
    	private String direction;
    
    	public Player() {
    		direction = "AB";
    		placeA = new PlaceA(this);
    		placeB = new PlaceB(this);
    		onMove = new OnMove(this);
    		this.state = placeA;
    	}
    
    	public void move() {
    		System.out.println("指令:开始移动");
    		state.move();
    	}
    
    	public void stop() {
    		System.out.println("指令:停止移动");
    		state.stop();
    	}
    
    	public State getState() {
    		return state;
    	}
    
    	public void setState(State state) {
    		this.state = state;
    	}
    
    	public void setDirection(String direction) {
    		this.direction = direction;
    	}
    
    	public String getDirection() {
    		return direction;
    	}
    
    }

     

    19 备忘录模式

    定义: 在不破坏封装性的前提下,捕获一个对象的内部状态,并在该对象之外保存这个状态,以便以后当需要时能将该对象恢复到原先保存的状态。该模式又叫快照模式。

    备忘录模式是一种对象行为型模式,其主要优点如下。

    • 提供了一种可以恢复状态的机制。当用户需要时能够比较方便地将数据恢复到某个历史的状态。

    • 实现了内部状态的封装。除了创建它的发起人之外,其他对象都不能够访问这些状态信息。

    • 简化了发起人类。发起人不需要管理和保存其内部状态的各个备份,所有状态信息都保存在备忘录中,并由管理者进行管理,这符合单一职责原则。

    其主要缺点是:资源消耗大。如果要保存的内部状态信息过多或者特别频繁,将会占用比较大的内存资源。

    19.1 模式结构图和代码示例

    1. 发起人(Originator)角色:记录当前时刻的内部状态信息,提供创建备忘录和恢复备忘录数据的功能,实现其他业务功能,它可以访问备忘录里的所有信息。

    2. 备忘录(Memento)角色:负责存储发起人的内部状态,在需要的时候提供这些内部状态给发起人。

    3. 管理者(Caretaker)角色:对备忘录进行管理,提供保存与获取备忘录的功能,但其不能对备忘录的内容进行访问与修改。

     

    举例(发起者通过备忘录存储信息和获取信息),类图如下:

     

    1 备忘录接口

    public interface MementoIF {
    
    }
    

    2 备忘录

    public class Memento implements MementoIF{
    	
    	private String state;
    
    	public Memento(String state) {
    		this.state = state;
    	}
    	
    	public String getState(){
    		return state;
    	}
    	
    
    }
    

    3 发起者

    public class Originator {
    
    	private String state;
    
    	public String getState() {
    		return state;
    	}
    
    	public void setState(String state) {
    		this.state = state;
    	}
    
    	public Memento saveToMemento() {
    		return new Memento(state);
    	}
    
    	public String getStateFromMemento(MementoIF memento) {
    		return ((Memento) memento).getState();
    	}
    
    }

    4 管理者

    public class CareTaker {
    	
    	private List<MementoIF> mementoList = new ArrayList<MementoIF>();
    
    	public void add(MementoIF memento) {
    		mementoList.add(memento);
    	}
    
    	public MementoIF get(int index) {
    		return mementoList.get(index);
    	}
    
    }
    

     

    20 访问者模式

    定义:将作用于某种数据结构中的各元素的操作分离出来封装成独立的类,使其在不改变数据结构的前提下可以添加作用于这些元素的新的操作,为数据结构中的每个元素提供多种访问方式。它将对数据的操作与数据结构进行分离。

    访问者(Visitor)模式是一种对象行为型模式,其主要优点如下。

    1. 扩展性好。能够在不修改对象结构中的元素的情况下,为对象结构中的元素添加新的功能。

    2. 复用性好。可以通过访问者来定义整个对象结构通用的功能,从而提高系统的复用程度。

    3. 灵活性好。访问者模式将数据结构与作用于结构上的操作解耦,使得操作集合可相对自由地演化而不影响系统的数据结构。

    4. 符合单一职责原则。访问者模式把相关的行为封装在一起,构成一个访问者,使每一个访问者的功能都比较单一。

    访问者(Visitor)模式的主要缺点如下。

    1. 增加新的元素类很困难。在访问者模式中,每增加一个新的元素类,都要在每一个具体访问者类中增加相应的具体操作,这违背了“开闭原则”。

    2. 破坏封装。访问者模式中具体元素对访问者公布细节,这破坏了对象的封装性。

    3. 违反了依赖倒置原则。访问者模式依赖了具体类,而没有依赖抽象类。

    20.1 模式结构和代码示例

    访问者模式包含以下主要角色。

    1. 抽象访问者(Visitor)角色:定义一个访问具体元素的接口,为每个具体元素类对应一个访问操作 visit() ,该操作中的参数类型标识了被访问的具体元素。

    2. 具体访问者(ConcreteVisitor)角色:实现抽象访问者角色中声明的各个访问操作,确定访问者访问一个元素时该做什么。

    3. 抽象元素(Element)角色:声明一个包含接受操作 accept() 的接口,被接受的访问者对象作为 accept() 方法的参数。

    4. 具体元素(ConcreteElement)角色:实现抽象元素角色提供的 accept() 操作,其方法体通常都是 visitor.visit(this) ,另外具体元素中可能还包含本身业务逻辑的相关操作。

    5. 对象结构(Object Structure)角色:是一个包含元素角色的容器,提供让访问者对象遍历容器中的所有元素的方法,通常由 List、Set、Map 等聚合类实现。

    1 抽象访问者

    public interface Visitor {
    
    	abstract public void Visit(Element element);
    }
    

    2 具体访问者

    public class CompensationVisitor implements Visitor {
    
    	@Override
    	public void Visit(Element element) {
    		// TODO Auto-generated method stub
    		Employee employee = ((Employee) element);
    
    		System.out.println(
    				employee.getName() + "'s Compensation is " + (employee.getDegree() * employee.getVacationDays() * 10));
    	}
    
    }
    

    3 抽象元素

    public interface Element {
    	abstract public void Accept(Visitor visitor);
    
    }
    

    4 具体元素

    public class CompensationVisitor implements Visitor {
    
    	@Override
    	public void Visit(Element element) {
    		// TODO Auto-generated method stub
    		Employee employee = ((Employee) element);
    
    		System.out.println(
    				employee.getName() + "'s Compensation is " + (employee.getDegree() * employee.getVacationDays() * 10));
    	}
    
    }
    

    5 对象结构

    public class ObjectStructure {
    	private HashMap<String, Employee> employees;
    
    	public ObjectStructure() {
    		employees = new HashMap();
    	}
    
    	public void Attach(Employee employee) {
    		employees.put(employee.getName(), employee);
    	}
    
    	public void Detach(Employee employee) {
    		employees.remove(employee);
    	}
    
    	public Employee getEmployee(String name) {
    		return employees.get(name);
    	}
    
    	public void Accept(Visitor visitor) {
    		for (Employee e : employees.values()) {
    			e.Accept(visitor);
    		}
    	}
    
    }

     

    21 中介者模式

    定义:定义一个中介对象来封装一系列对象之间的交互,使原有对象之间的耦合松散,且可以独立地改变它们之间的交互。中介者模式又叫调停模式,它是迪米特法则的典型应用。

    中介者模式是一种对象行为型模式,其主要优点如下。

    1. 降低了对象之间的耦合性,使得对象易于独立地被复用。

    2. 将对象间的一对多关联转变为一对一的关联,提高系统的灵活性,使得系统易于维护和扩展。

    其主要缺点是:当同事类太多时,中介者的职责将很大,它会变得复杂而庞大,以至于系统难以维护。

    21.1 模式结构和代码示例

    1. 抽象中介者(Mediator)角色:它是中介者的接口,提供了同事对象注册与转发同事对象信息的抽象方法。

    2. 具体中介者(ConcreteMediator)角色:实现中介者接口,定义一个 List 来管理同事对象,协调各个同事角色之间的交互关系,因此它依赖于同事角色。

    3. 抽象同事类(Colleague)角色:定义同事类的接口,保存中介者对象,提供同事对象交互的抽象方法,实现所有相互影响的同事类的公共功能。

    4. 具体同事类(Concrete Colleague)角色:是抽象同事类的实现者,当需要与其他同事对象交互时,由中介者对象负责后续的交互。

    举例(通过中介卖方),类图如下:

    1 抽象中介者

    public interface Mediator {
    
    	void register(Colleague colleague); // 客户注册
    
    	void relay(String from, String to,String ad); // 转发
    
    }
    

    2 具体中介者

    public class ConcreteMediator implements Mediator {
    
    	private List<Colleague> colleagues = new ArrayList<Colleague>();
    
    	@Override
    	public void register(Colleague colleague) {
    		// TODO Auto-generated method stub
    		if (!colleagues.contains(colleague)) {
    			colleagues.add(colleague);
    			colleague.setMedium(this);
    		}
    	}
    
    	@Override
    	public void relay(String from, String to, String ad) {
    		// TODO Auto-generated method stub
    		for (Colleague cl : colleagues) {
    
    			String name = cl.getName();
    			if (name.equals(to)) {
    				cl.receive(from, ad);
    			}
    
    		}
    
    	}
    
    }

    3 抽象同事类

    public abstract class Colleague {
    
    	protected Mediator mediator;
    	protected String name;
    
    	public Colleague(String name) {
    		this.name = name;
    	}
    
    	public void setMedium(Mediator mediator) {
    
    		this.mediator = mediator;
    
    	}
    
    	public String getName() {
    		return name;
    	}
    
    	public abstract void Send(String to, String ad);
    
    	public abstract void receive(String from, String ad);
    
    }

    4 具体同事类

    public class Buyer extends Colleague {
    
    	public Buyer(String name) {
    
    		super(name);
    
    	}
    
    	@Override
    	public void Send(String to, String ad) {
    		// TODO Auto-generated method stub
    		mediator.relay(name, to, ad);
    	}
    
    	@Override
    	public void receive(String from, String ad) {
    		// TODO Auto-generated method stub
    		System.out.println(name + "接收到来自" + from + "的消息:" + ad);
    	}
    
    }

     

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  • 常用设计模式总结

    万次阅读 多人点赞 2019-07-31 19:13:12
    设计模式(Design pattern)是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结,是可复用面向对象软件的基础。...项目中合理的运用设计模式可以完美的解决很多问题,每模式在现在中...

    设计模式(Design pattern)是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结,是可复用面向对象软件的基础。使用设计模式是为了可重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性。 毫无疑问,设计模式于己于他人于系统都是多赢的,设计模式使代码编制真正工程化,设计模式是软件工程的基石,如同大厦的一块块砖石一样。项目中合理的运用设计模式可以完美的解决很多问题,每种模式在现在中都有相应的原理来与之对应,每一个模式描述了一个在我们周围不断重复发生的问题,以及该问题的核心解决方案,这也是它能被广泛应用的原因。java设计模式广泛认同的有23种,本文介绍最常用的、最会被问到的设计模式。
    #一、设计模式的分类
    总体来说23种设计模式分为三大类:
    创建型模式,共五种:工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、建造者模式、原型模式。
    结构型模式,共七种:适配器模式、装饰器模式、代理模式、外观模式、桥接模式、组合模式、享元模式。
    行为型模式,共十一种:策略模式、模板方法模式、观察者模式、迭代子模式、责任链模式、命令模式、备忘录模式、状态模式、访问者模式、中介者模式、解释器模式。
    #二、设计模式的六大原则
    总原则-开闭原则
    对扩展开放,对修改封闭。在程序需要进行拓展的时候,不能去修改原有的代码,而是要扩展原有代码,实现一个热插拔的效果。所以一句话概括就是:为了使程序的扩展性好,易于维护和升级。
    想要达到这样的效果,我们需要使用接口和抽象类等,后面的具体设计中我们会提到这点。
    1、单一职责原则
    不要存在多于一个导致类变更的原因,也就是说每个类应该实现单一的职责,否则就应该把类拆分。
    2、里氏替换原则(Liskov Substitution Principle)
    任何基类可以出现的地方,子类一定可以出现。里氏替换原则是继承复用的基石,只有当衍生类可以替换基类,软件单位的功能不受到影响时,基类才能真正被复用,而衍生类也能够在基类的基础上增加新的行为。
    里氏代换原则是对“开-闭”原则的补充。实现“开闭”原则的关键步骤就是抽象化。而基类与子类的继承关系就是抽象化的具体实现,所以里氏代换原则是对实现抽象化的具体步骤的规范。里氏替换原则中,子类对父类的方法尽量不要重写和重载。因为父类代表了定义好的结构,通过这个规范的接口与外界交互,子类不应该随便破坏它。
    3、依赖倒转原则(Dependence Inversion Principle)
    面向接口编程,依赖于抽象而不依赖于具体。写代码时用到具体类时,不与具体类交互,而与具体类的上层接口交互。
    4、接口隔离原则(Interface Segregation Principle)
    每个接口中不存在子类用不到却必须实现的方法,如果不然,就要将接口拆分。使用多个隔离的接口,比使用单个接口(多个接口方法集合到一个的接口)要好。
    5、迪米特法则(最少知道原则)(Demeter Principle)
    一个类对自己依赖的类知道的越少越好。无论被依赖的类多么复杂,都应该将逻辑封装在方法的内部,通过public方法提供给外部。这样当被依赖的类变化时,才能最小的影响该类。
    最少知道原则的另一个表达方式是:只与直接的朋友通信。类之间只要有耦合关系,就叫朋友关系。耦合分为依赖、关联、聚合、组合等。我们称出现为成员变量、方法参数、方法返回值中的类为直接朋友。局部变量、临时变量则不是直接的朋友。我们要求陌生的类不要作为局部变量出现在类中。
    6、合成复用原则(Composite Reuse Principle)
    尽量首先使用合成/聚合的方式,而不是使用继承。
    #常用设计模式
    ##1、工厂方法模式
    工厂方法模式分为三种:
    1.1、普通工厂模式,就是建立一个工厂类,对实现了同一接口的一些类进行实例的创建。
    举例如下:(我们举一个发送邮件和短信的例子)

    public interface Sender {  
        public void Send();  
    }  
    public class MailSender implements Sender {  
        @Override  
        public void Send() {  
            System.out.println("this is mailsender!");  
        }  
    }  
    public class SmsSender implements Sender {  
      
        @Override  
        public void Send() {  
            System.out.println("this is sms sender!");  
        }  
    }  
    public class SendFactory {  
      
        public Sender produce(String type) {  
            if ("mail".equals(type)) {  
                return new MailSender();  
            } else if ("sms".equals(type)) {  
                return new SmsSender();  
            } else {  
                System.out.println("请输入正确的类型!");  
                return null;  
            }  
        }  
    }  
    public class FactoryTest {  
      
        public static void main(String[] args) {  
            SendFactory factory = new SendFactory();  
            Sender sender = factory.produce("sms");  
            sender.Send();  
        }  
    }  
    

    输出:this is sms sender!
    2.2、多个工厂方法模式,是对普通工厂方法模式的改进,在普通工厂方法模式中,如果传递的字符串出错,则不能正确创建对象,而多个工厂方法模式是提供多个工厂方法,分别创建对象。
    将上面的代码做下修改,改动下SendFactory类就行,如下:

    public class SendFactory {  
          
        public Sender produceMail(){  
            return new MailSender();  
        }  
          
        public Sender produceSms(){  
            return new SmsSender();  
        }  
    }  
    public class FactoryTest {  
      
        public static void main(String[] args) {  
            SendFactory factory = new SendFactory();  
            Sender sender = factory.produceMail();  
            sender.Send();  
        }  
    }  
    

    输出:this is mailsender!
    3.3、静态工厂方法模式,将上面的多个工厂方法模式里的方法置为静态的,不需要创建实例,直接调用即可。

    public class SendFactory {  
          
        public static Sender produceMail(){  
            return new MailSender();  
        }  
          
        public static Sender produceSms(){  
            return new SmsSender();  
        }  
    }  
    public class FactoryTest {  
      
        public static void main(String[] args) {      
            Sender sender = SendFactory.produceMail();  
            sender.Send();  
        }  
    }  
    

    输出:this is mailsender!
    总体来说,工厂模式适合:凡是出现了大量的产品需要创建,并且具有共同的接口时,可以通过工厂方法模式进行创建。在以上的三种模式中,第一种如果传入的字符串有误,不能正确创建对象,第三种相对于第二种,不需要实例化工厂类,所以,大多数情况下,我们会选用第三种——静态工厂方法模式。
    ##2、抽象工厂模式
    工厂方法模式有一个问题就是,类的创建依赖工厂类,也就是说,如果想要拓展程序,必须对工厂类进行修改,这违背了闭包原则,所以,从设计角度考虑,有一定的问题,如何解决?就用到抽象工厂模式,创建多个工厂类,这样一旦需要增加新的功能,直接增加新的工厂类就可以了,不需要修改之前的代码。

    public interface Sender {  
        public void Send();  
    }  
    public class MailSender implements Sender {  
        @Override  
        public void Send() {  
            System.out.println("this is mailsender!");  
        }  
    }  
    public class SmsSender implements Sender {  
      
        @Override  
        public void Send() {  
            System.out.println("this is sms sender!");  
        }  
    }  
    public class SendMailFactory implements Provider {  
          
        @Override  
        public Sender produce(){  
            return new MailSender();  
        }  
    }  
    public class SendSmsFactory implements Provider{  
      
        @Override  
        public Sender produce() {  
            return new SmsSender();  
        }  
    }  
    public interface Provider {  
        public Sender produce();  
    }  
    public class Test {  
      
        public static void main(String[] args) {  
            Provider provider = new SendMailFactory();  
            Sender sender = provider.produce();  
            sender.Send();  
        }  
    }  
    

    其实这个模式的好处就是,如果你现在想增加一个功能:发及时信息,则只需做一个实现类,实现Sender接口,同时做一个工厂类,实现Provider接口,就OK了,无需去改动现成的代码。这样做,拓展性较好!
    ##3、单例模式
    java中单例模式是一种常见的设计模式,单例模式的写法有好几种,这里主要介绍经常被面试的经典的两种:懒汉模式、饿汉模式。
    单例模式确保某个类只有一个实例,而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。在计算机系统中,线程池、缓存、日志对象、对话框、打印机、显卡的驱动程序对象常被设计成单例。比如每台计算机可以有若干个打印机,但只能有一个Printer Spooler,以避免两个打印作业同时输出到打印机中。
    ###3.1、懒汉式单例

    //懒汉式单例类.在第一次调用的时候实例化自己 
    public class Singleton {
        private Singleton() {}
        private static Singleton single=null;
        //静态工厂方法 
        public static Singleton getInstance() {
             if (single == null) {  
                 single = new Singleton();
             }  
            return single;
        }
    } 
    

    Singleton通过将构造方法限定为private避免了类在外部被实例化,在同一个虚拟机范围内,Singleton的唯一实例只能通过getInstance()方法访问。
    (事实上,通过Java反射机制是能够实例化构造方法为private的类的,那基本上会使所有的Java单例实现失效。此问题在此处不做讨论,姑且掩耳盗铃地认为反射机制不存在。)
    但是以上懒汉式单例的实现没有考虑线程安全问题,它是线程不安全的,并发环境下很可能出现多个Singleton实例,要实现线程安全,有以下三种方式,都是对getInstance这个方法改造,保证了懒汉式单例的线程安全。
    1、在getInstance方法上加同步

    public static synchronized Singleton getInstance() {
             if (single == null) {  
                 single = new Singleton();
             }  
            return single;
    }
    

    2、双重检查锁定

    public static Singleton getInstance() {
            if (singleton == null) {  
                synchronized (Singleton.class) {  
                   if (singleton == null) {  
                      singleton = new Singleton(); 
                   }  
                }  
            }  
            return singleton; 
    }
    

    3、静态内部类

    public class Singleton {  
        private static class LazyHolder {  
           private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();  
        }  
        private Singleton (){}  
        public static final Singleton getInstance() {  
           return LazyHolder.INSTANCE;  
        }  
    }  
    

    这种方式是当被调用getInstance()时才去加载静态内部类LazyHolder,LazyHolder在加载过程中会实例化一个静态的Singleton,因为利用了classloader的机制来保证初始化instance时只有一个线程,所以Singleton肯定只有一个,是线程安全的,这种比上面1、2都好一些,既实现了线程安全,又避免了同步带来的性能影响。

    ###3.2、饿汉式单例

    //饿汉式单例类.在类初始化时,已经自行实例化 
    public class Singleton1 {
        private Singleton1() {}
        private static final Singleton1 single = new Singleton1();
        //静态工厂方法 
        public static Singleton1 getInstance() {
            return single;
        }
    }
    

    饿汉式在类创建的同时就已经创建好一个静态的对象供系统使用,以后不再改变,所以天生是线程安全的。

    ###3.3、饿汉式和懒汉式区别
    从名字上来说,饿汉和懒汉,
    饿汉就是类一旦加载,就把单例初始化完成,保证getInstance的时候,单例是已经存在的了,
    而懒汉比较懒,只有当调用getInstance的时候,才回去初始化这个单例。
    另外从以下两点再区分以下这两种方式:
    1、线程安全:
    饿汉式天生就是线程安全的,可以直接用于多线程而不会出现问题,
    懒汉式本身是非线程安全的,为了实现线程安全有几种写法,分别是上面的1、2、3,这三种实现在资源加载和性能方面有些区别。
    2、资源加载和性能:
    饿汉式在类创建的同时就实例化一个静态对象出来,不管之后会不会使用这个单例,都会占据一定的内存,但是相应的,在第一次调用时速度也会更快,因为其资源已经初始化完成,
    而懒汉式顾名思义,会延迟加载,在第一次使用该单例的时候才会实例化对象出来,第一次调用时要做初始化,如果要做的工作比较多,性能上会有些延迟,之后就和饿汉式一样了。
    至于1、2、3这三种实现又有些区别,
    第1种,在方法调用上加了同步,虽然线程安全了,但是每次都要同步,会影响性能,毕竟99%的情况下是不需要同步的,
    第2种,在getInstance中做了两次null检查,确保了只有第一次调用单例的时候才会做同步,这样也是线程安全的,同时避免了每次都同步的性能损耗
    第3种,利用了classloader的机制来保证初始化instance时只有一个线程,所以也是线程安全的,同时没有性能损耗,所以一般我倾向于使用这一种。
    综上大部分情况下单例模式中最好的实现方式就是静态内部类的懒汉模式。
    ##4、建造者模式
    一、场景
    当需要生产一辆汽车时,我们需要为其装配发动机、轮胎、座椅等等部件,这个装配过程是比较复杂的而且也需要较高的组装技术。而建造者模式(Builder Pattern)就是为了将部件与组装分离开。
    二、 概念
      将一个复杂的构建与其表示相分离,使得同样的构建过程可以创建不同的表示。
      与抽象工厂的区别:在建造者模式里,有个指导者,由指导者来管理建造者,用户是与指导者联系的,指导者联系建造者最后得到产品。即建造模式可以强制实行一种分步骤进行的建造过程。
      建造模式是将复杂的内部创建封装在内部,对于外部调用的人来说,只需要传入建造者和建造工具,对于内部是如何建造成成品的,调用者无需关心。
    三、建造者模式结构组成
    Product: 表示被构造的复杂对象,其中包含需要构建的部件属性。
    Builder: 创建一个产品对象的各个部件指定抽象接口。
    ConcreteBuilder: 实现Builder的接口以构造和装配该产品的各个部件,定义并明确它所创建的表示。
    Director: 调用具体建造者角色以创建产品对象。
    下面以构建一辆汽车为例,写示例代码:
    1.Product角色:组装一辆汽车首先的有各种配件,如发动机、轮胎、座椅等。

    public class Car{
        public String engine;
        public String tyre;
        public String seat;
        public Car(){
    
        }
    
        public String getEngine() {
            return engine;
        }
        public void setEngine(String engine) {
            this.engine = engine;
        }
        public String getTyre() {
            return tyre;
        }
        public void setTyre(String tyre) {
            this.tyre = tyre;
        }
        public String getSeat() {
            return seat;
        }
        public void setSeat(String seat) {
            this.seat = seat;
        }
    
    }
    

    2.Builder角色:知道了所需配件后,就需要生产配件了,定义一个生产配件的抽象建造者接口。

    public interface Builder {
        String buildEngine();
        String buildTyre();
        String buildSeat();
    }  
    

    3.ConcreteBuilder角色:实现抽象的 建造者接口生成具体的建造者,并开始生产具体的配件。

    public class CarBuilder implements Builder{
    
        @Override
        public String buildEngine() {
            // 生产发动机
            return "发动机";
        }
    
        @Override
        public String buildTyre() {
            // 生产轮胎
            return "轮胎";
        }
    
        @Override
        public String buildSeat() {
            // 生产座椅
            return "座椅";
        }
    }
    
    }   
    

    4.Director角色:在生产出配件后,由指导者指导组装配件生成汽车。

    public class CarDirector {
        CarBuilder cb;
        public CarDirector(CarBuilder cb){
            this.cb=cb;
        }
        public Car constructCar(){
            Car car=new Car();
            car.setEngine(cb.buildEngine());
            car.setTyre(cb.buildTyre());
            car.setSeat(cb.buildSeat());
            return car;
        }
    }
    

    5.最终得到一辆汽车:

    public class Client {
    
        public static void main(String[] args) {
            CarDirector carDirector=new CarDirector(new CarBuilder());
            Car car=carDirector.constructCar();
            System.out.println(car.getEngine()+car.getTyre()+car.getSeat());
    
        }
    }
    

    ##5、适配器模式
    适配器模式,把一个类接口变化成客户端所期待的另一个类的接口,使原来因接口不匹配而无法一起工作的类能够一起工作。Java源码中的例子:如Java IO中的java.io.InputStreamReader(InputStream) 和java.io.OutputStreamWriter(OutputStream)就是典型的适配器模式,通过InputStreamReader、OutputStreamWriter适配器将字节流转换为字符流。
    ###5.1、类适配器
    Target(目标角色): 客户所期待的接口。目标可以是具体的或抽象的类,也可以是接口。
    Adaptee(源角色):现在需要适配的类。
    Adapter(适配器): 适配器类是本模式的核心。适配器把源接口转换成目标接口。显然,这一角色不可以是接口,而必须是具体类。

    /**
     * 目标角色,如举例中需要转换成的三相插头
     *  @author  14501_000
     */
    public interface Target {
         void handleReq();
    }   
    
    /**
     * 源角色,需要被适配的类,如举例中的两脚插头
     */
    public class Adaptee {
         public void request(){
            System.out.println( "可以完成客户请求的需要的功能!" );
        }
    }   
    
    /**
     * 适配器,把源接口转换成目标接口,即将两脚插头转换为三脚插头
     *
     */
    public class Adapter extends Adaptee implements Target{
         public void handleReq() {
             super.request();
        }
         }   
    
    /**
     * 客户端类,通过三脚插座进行工作
     *
     */
    public class Client {
         public void work(Target t){
             t.handleReq();
        }
         public static void main(String[] args){
            Client c = new Client();
            Target t = new Adapter();
             c.work(t);
        }
    }
    

    ###5.2、对象适配器
    上面这种实现的适配器称为类适配器,因为 Adapter 类既继承了 Adaptee (被适配类),也实现了 Target 接口(因为 Java 不支持多继承,所以这样来实现),在 Client 类中我们可以根据需要选择并创建任一种符合需求的子类,来实现具体功能。另外一种适配器模式是对象适配器,它不是使用多继承或继承再实现的方式,而是使用直接关联,或者称为委托的方式,通过组合的方式跟适配对象组合。

    /**
     * 适配器,把源接口转换成目标接口,即将两脚插头转换为三脚插头
     *
     */
    public class Adapter implements Target{
        Adaptee adaptee ;
         public Adapter(Adaptee adaptee){
             this.adaptee = adaptee ;
        }
         public void handleReq() {
             adaptee.request();
        }
    
    }
    
    public class Client {
         public void work(Target  t){
             t.handleReq();
        }
         public static void main(String[]  args ) {
            Client c =new Client();
            Adaptee adaptee =new Adaptee();
            Target t = new Adapter(adaptee);
             c.work( t );
        }
    }
    

    测试结果与上面的一致。 使用对象适配器模式,可以使得 Adapter 类(适配类)根据传入的 Adaptee 对象达到适配多个不同被适配类的功能,当然,此时我们可以为多个被适配类提取出一个接口或抽象类。这样看起来的话,似乎对象适配器模式更加灵活一点。
    ###5.3、适配器模式适用场景
    系统需要使用现有的类,而这些类的接口不符合系统的接口。
    想要建立一个可以重用的类,用于与一些彼此之间没有太大关联的一些类,包括一些可能在将来引进的类一起工作。
    两个类所做的事情相同或相似,但是具有不同接口的时候。
    旧的系统开发的类已经实现了一些功能,但是客户端却只能以另外接口的形式访问,但我们不希望手动更改原有类的时候。
    ##6、装饰者模式
    装饰(Decorate)模式又称为包装(Wrapper)模式。可以动态的为一个对象增加新的功能。装饰模式是一种用于代替继承的技术,无须通过继承增加子类就能扩展对象的新功能。使用对象的关联关系代替继承关系,更加灵活,同时避免类型体系的快速膨胀。
    举一个简单的汽车例子,创造每一种功能的汽车都需要继承车的父类进行实现,那么当我们需要既能路上行驶又能水上行驶的车又得继续继承父类拓展新的类。所以每增加一种新功能的汽车都需要新增一个类,这样的话就会创建大量的类。这时候就能使用装饰模式了。
    ###6.1、示例
    抽象构件

    public interface AbstractCar {
        void move();
    }  
    

    具体构建

    public class Car implements AbstractCar{
    
        public void move() {
            System.out.println("路上行驶");
        }
    }
    

    装饰角色

    public class SuperCar implements AbstractCar{
        protected AbstractCar car;
        public SuperCar(AbstractCar car){
            this.car=car;
        }
    
        public void move() {
            car.move();
        }
    
    }
    

    具体装饰 角色

    /**
     * 飞行汽车  
    */   
    
    ublic class FlyCar extends SuperCar{
    
        public FlyCar(AbstractCar car) {
            super(car);
        }
    
        public void fly() {
            System.out.println("空中行驶汽车");
        }
    
    
        @Override
        public void move() {
            super.move();
             fly();
        }
    
    }
    
    
    
    /**
     * 水上汽车
     */
    public class WaterCar extends SuperCar{
    
        public WaterCar(AbstractCar car) {
            super(car);
        }
    
        public void swim() {
            System.out.println("水上行驶汽车");
        }
        @Override
        public void move() {
            super.move();
            swim();
        }
    
    }
    

    客户端

    public class Client {
    
        public static void main(String[] args) {
            Car car=new Car();
            car.move();
    
            System.out.println("------增加新功能,飞行------");
            FlyCar flyCar=new FlyCar(car);
            flyCar.move();
    
            System.out.println("------新增加功能,水上行驶-----");
            WaterCar waterCar=new WaterCar(car);
            waterCar.move();
    
            System.out.println("-----新增加两个功能,飞行与水上行驶-----");
            WaterCar waterCar2=new WaterCar(flyCar);
            waterCar2.move();
    
        }
    
    }
    

    //输出结果
    路上行驶
    ------增加新功能,飞行------
    路上行驶
    空中行驶汽车
    ------新增加功能,水上行驶-----
    路上行驶
    水上行驶汽车
    -----新增加两个功能,飞行与水上行驶-----
    路上行驶
    空中行驶汽车
    水上行驶汽车
    由此可知,使用装饰模式就不用创建大量新的类而可以拓展出具有更多功能的对象了。
    ###6.2、装饰模式在Java I/O库中的应用
    IO流实现细节:
    Component抽象构件角色:io流中的InputStream,OutputStream,Reader,Writer
    ConcreteComponent具体构件角色:io流中的FileInputStream,FileOutputStream
    Decorate装饰角色:持有抽象构件的引用,FilterInputStream,FilterOutputStream
    ConcreteDecorate具体装饰角色:负责给构件对象添加新的责任,BufferedInputStream,BufferedOutputStream等
    ##7、代理模式
    为某个对象提供一个代理,从而控制这个代理的访问。代理类和委托类具有共同的父类或父接口,这样在任何使用委托类对象的地方都可以使用代理类对象替代。代理类负责请求的预处理、过滤、将请求分配给委托类处理、以及委托类处理完请求的后续处理。
    ###7.1、静态代理
    由程序员创建或工具生成代理类的源码,再编译代理类。所谓静态也就是在程序运行前就已经存在代理类的字节码文件,代理类和委托类的关系在运行前就确定了。
    示例代码:
    1.抽象角色

    public interface AbstractSubject {
         void doSomething();
    }   
    

    2.代理角色

    public class ProxySubject implements AbstractSubject{
         private AbstractSubject  real ;
         public ProxySubject(AbstractSubject  real) {
             this.real=real ;
        }
         @Override
         public void doSomething() {
    
             real.doSomething();
        }
    
         public void doOtherthing() {
    
        }
    }   
    

    3.真实角色

    public class RealSubject implements AbstractSubject{
         @Override
         public void doSomething() {
            System.out.println( "真实角色被使用" );
        }
    }   
    

    4.客户端

    public class Client {
         public static void main(String[]  args ) {
            RealSubject real = new  RealSubject();
            ProxySubject proxy = new  ProxySubject( real );
             proxy.doSomething();
        }
    }   
    

    5.静态代理的优缺点
    优点: 业务类只需要关注业务逻辑本身,保证了业务类的重用性。这是代理的共有优点。
    缺点:代理对象的一个接口只服务于一种类型的对象,如果要代理的方法很多,势必要为每一种方法都进行代理,静态代理在程序规模稍大时就无法胜任了。如果接口增加一个方法,除了所有实现类需要实现这个方法外,所有代理类也需要实现此方法。增加了代码维护的复杂度。
    ###7.2、动态代理
    动态代理类的源码是程序在运行期间由JVM根据反射等机制动态生成的,所以不存在代理类的字节码文件。代理角色和真实角色的联系在程序运行时确定。
    1.首先看看和动态代理相关JavaAPI
    ① .java.lang.reflect.Proxy
    这是Java动态代理机制生成的所有代理类的父类,它提供了一组静态的方法来为一组接口动态的生成代理类及其对象。
    Proxy类的静态方法:

    //方法 1: 该方法用于获取指定代理对象所关联的调用处理器  
    static InvocationHandler getInvocationHandler(Object proxy )  
    //方法 2:该方法用于获取关联于指定类装载器和一组接口的动态代理类的类对象  
    static Class getProxyClass(ClassLoader loader,Class[] interfaces)  
    //方法 3:该方法用于判断指定类对象是否是一个动态代理类  
    static boolean isProxyClass(Class cl )    
    //方法 4:该方法用于为指定类装载器、一组接口及调用处理器生成动态代理类实例
    static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,  Class[] interfaces, InvocationHandler  h )   
    

    ②.java.lang.reflect.InvocationHandler
    这是调用处理器接口,它自定义了一个 invoke 方法,用于集中处理在动态代理类对象上的方法调用,通常在该方法中实现对委托类的代理访问。每次生成动态代理类对象时都要指定一个对应的调用处理器对象。
    InvocationHandler核心方法

    //该方法负责集中处理动态代理类上的所有方法调用。第一个参数既是代理类实例,第二个参数是被调用的方法对象  
    //第三个方法是调用参数。调用处理器根据这三个参数进行预处理或分派到委托类实例上反射执行   
    Object invoke(Object proxy, Method  method,Object[] args )     
    

    ③ .java.lang.reflect.ClassLoader
      这是类装载器类,负责将类的字节码装载到 Java 虚拟机(JVM)中并为其定义类对象,然后该类才能被使用。Proxy 静态方法生成动态代理类同样需要通过类装载器来进行装载才能使用,它与普通类的唯一区别就是其字节码是由 JVM 在运行时动态生成的而非预存在于任何一个 .class 文件中。每次生成动态代理类对象时都需要指定一个类装载器对象 。
    2.动态代理实现步骤

    • 实现InvocationHandler接口创建自己的调用处理器 。
    • 给Proxy类提供ClassLoader和代理接口类型数组创建动态代理类 。
    • 执行真实角色具体任务。

    示例代码
    1.抽象角色和真实角色代码与上述相同 。
    2. 创建自己的调用处理器:

    public class SubjectHandler implements InvocationHandler{
        AbstractSubject real;
        public SubjectHandler(AbstractSubject real){
            this.real=real;
        }
    
        @Override
        public Object invoke(Object obj, Method method, Object[] args)throws Throwable {
            System.out.println("代理类预处理任务");
            //利用反射机制将请求分派给委托类处理。Method的invoke返回Object对象作为方法执行结果。  
      //因为示例程序没有返回值,所以这里忽略了返回值处理
            method.invoke(real, args);
            System.out.println("代理类后续处理任务");
            return null;
        }
    
    }
    

    3.客户端 :

    public class Client {
    
        public static void main(String[] args) {
            RealSubject real=new RealSubject();
            SubjectHandler handler=new SubjectHandler(real);
            //生成代理类对象
            AbstractSubject proxy=(AbstractSubject) Proxy.newProxyInstance(ClassLoader.getSystemClassLoader(), new Class[]{AbstractSubject.class},handler);
            proxy.doSomething();
    
        }
    
    }
    

    4.动态代理的优缺点
    优点:
      动态代理与静态代理相比较,最大的好处是接口中声明的所有方法都被转移到调用处理器一个集中的方法中处理(InvocationHandler.invoke)。这样,在接口方法数量比较多的时候,我们可以进行灵活处理,而不需要像静态代理那样每一个方法进行中转。
    不足:
      Proxy 已经设计得非常优美,但是还是有一点点小小的遗憾之处,那就是它始终无法摆脱仅支持 interface 代理的桎梏,因为它的设计注定了这个遗憾。回想一下那些动态生成的代理类的继承关系图,它们已经注定有一个共同的父类叫 Proxy。Java 的继承机制注定了这些动态代理类们无法实现对 class 的动态代理,原因是多继承在 Java 中本质上就行不通。
    ##8、策略模式
    下面是某个市场人员接到单后的报价策略,报价策略很复杂,可以简单作如下分类:
    普通客户小批量,不打折
    普通客户大 批量,打9折
    老 客户小批量,打8.5折
    老 客户大批量,打8折
    我们通常可以适用条件语句进行处理,代码如下:

    public class Test {
        public double getPrice(String type ,double price ){
            if(type.equals("普通客户小批量")){
                System.out.println("不打折");
                return price;
            }else if(type.equals("普通客户大批量")){
                System.out.println("打9折");
                return price*0.9;
    
            }else if(type.equals("老客户小批量")){
                System.out.println("打8.5折");
                return price*0.85;
    
            }else if(type.equals("老客户大批量")){
                System.out.println("打8折");
                return price*0.8;
            }
            return price;
        }
    }
    

    这样实现起来比较简单,符合一般开人员的思路,但是当类型特别多,算法比较复杂时,整个条件控制代码会变得很长,难于维护。这时我们可以采用策略模式,将不同的策略分开,委派给不同的对象管理。
    使用策略模式实现:

    public interface Strategy {
        /**
         * 
         * @param price 商品原价
         * @return 打折后价格
         */
        public double getPrice(double price);
    }
    
    
    public class NewCustomerFewStrategy implements Strategy{
    
        public double getPrice(double price) {
            System.out.println("普通客户小批量,不打折");
            return price;
        }
    }
    
    public class NewCustomerManyStrategy implements Strategy{
    
        public double getPrice(double price) {
            System.out.println("普通客户大批量,打9折");
            return price*0.9;
        }
    }
    
    public class OldCustomerFewStrategy implements Strategy{
    
        public double getPrice(double price) {
            System.out.println("老客户小批量,打8.5折");
            return price*0.85;
        }
    }
    
    public class OldCustomerManyStrategy implements Strategy{
    
        public double getPrice(double price) {
            System.out.println("老客户大批量,打8折");
            return price;
        }
    } 
    
    
    public class Context {
        private Strategy strategy;//持有策略引用
    
        public Context(Strategy strategy) {
            super();
            this.strategy = strategy;
        }
        public void printPrice(double price ){
            System.out.println("价格为:"+strategy.getPrice(price));
        }
    }
    
    
    
    public class Client {
         public static void main(String[] args) {
            Strategy strategy= new NewCustomerFewStrategy();
            Context context= new Context(strategy);
            context.printPrice(100);
        }
    
    }  
    
    //输出结果
    //普通客户小批量,不打折
    //价格为:100.0  
    
    

    从上面的示例可以看出,策略模式仅仅封装算法,提供新的算法插入到已有系统中,以及老算法从系统中“退休”的方法,策略模式并不决定在何时使用何种算法。在什么情况下使用什么算法是由客户端决定的。
    优点:
    策略模式提供了管理相关的算法族的办法。策略类的等级结构定义了一个算法或行为族。恰当使用继承可以把公共的代码移到父类里面,从而避免代码重复。
    使用策略模式可以避免使用多重条件(if-else)语句。多重条件语句不易维护,它把采取哪一种算法或采取哪一种行为的逻辑与算法或行为的逻辑混合在一起,统统列在一个多重条件语句里面,比使用继承的办法还要原始和落后。
    缺点:
    客户端必须知道所有的策略类,并自行决定使用哪一个策略类。这就意味着客户端必须理解这些算法的区别,以便适时选择恰当的算法类。换言之,策略模式只适用于客户端知道算法或行为的情况。
    由于策略模式把每个具体的策略实现都单独封装成为类,如果备选的策略很多的话,那么对象的数目就会很可观。
    ##9、模板方法模式
    模板方法模式是类的行为模式。准备一个抽象类,将部分逻辑以具体方法以及具体构造函数的形式实现,然后声明一些抽象方法来迫使子类实现剩余的逻辑。不同的子类可以以不同的方式实现这些抽象方法,从而对剩余的逻辑有不同的实现。这就是模板方法模式的用意。
    比如定义一个操作中的算法的骨架,将步骤延迟到子类中。模板方法使得子类能够不去改变一个算法的结构即可重定义算法的某些特定步骤。
    模式中的角色:

    • 抽象类(AbstractClass):实现了模板方法,定义了算法的骨架。
    • 具体类(ConcreteClass):实现抽象类中的抽象方法,已完成完整的算法。

    以准备去学校所要做的工作(prepareGotoSchool)为例,假设需要分三步:穿衣服(dressUp),吃早饭(eatBreakfast),带上东西(takeThings)。学生和老师要做得具体事情肯定有所区别。
    抽象类AbstractClass

    public abstract class AbstractPerson{  
         //抽象类定义整个流程骨架  
         public void prepareGotoSchool(){  
              dressUp();  
              eatBreakfast();  
              takeThings();  
         }  
         //以下是不同子类根据自身特性完成的具体步骤  
         protected abstract void dressUp();  
         protected abstract void eatBreakfast();  
         protected abstract void takeThings();  
    } 
    

    具体类ConcreteClass

    public class Student extends AbstractPerson{  
         @Override  
         protected void dressUp() {  
              System.out.println(“穿校服");  
         }  
         @Override  
         protected void eatBreakfast() {  
              System.out.println(“吃妈妈做好的早饭");  
         }  
      
         @Override  
         protected void takeThings() {  
              System.out.println(“背书包,带上家庭作业和红领巾");  
         }  
    }  
    
    public class Teacher extends AbstractPerson{  
         @Override  
         protected void dressUp() {  
              System.out.println(“穿工作服");  
         }  
         @Override  
         protected void eatBreakfast() {  
              System.out.println(“做早饭,照顾孩子吃早饭");  
         }  
      
         @Override  
         protected void takeThings() {  
              System.out.println(“带上昨晚准备的考卷");  
         }  
    }  
    
    public class Client {  
         public static void main(String[] args) {  
         Student student = new Student()  
         student.prepareGotoSchool();  
      
         Teacher teacher  = new Teacher()  
         teacher.prepareGotoSchool();  
         }  
    }  
    

    优点:
    模板方法模式通过把不变的行为搬移到超类,去除了子类中的重复代码。
    子类实现算法的某些细节,有助于算法的扩展。
    通过一个父类调用子类实现的操作,通过子类扩展增加新的行为,符合“开放-封闭原则”。
    缺点:
    每个不同的实现都需要定义一个子类,这会导致类的个数的增加,设计更加抽象。
    适用场景:
    在某些类的算法中,用了相同的方法,造成代码的重复。
    控制子类扩展,子类必须遵守算法规则。
    ##10、观察者模式
    观察者模式定义了一个一对多的依赖关系,让多个观察者对象同时监听同一个主题对象。当这个主题状态发生改变时,会通知所有观察者对象,让它们自动更新自己。
    ###10.1、模型结构

    • 抽象主题角色(Subject): 把所有对观察者对象的引用保存在一个集合中,每个抽象主题角色都可以有任意数量的观察者。抽象主题提供一个接口,可以增加和删除观察者角色。一般用一个抽象类和接口来实现。
    • 具体主题角色(ConcreteSubject): 在具体主题内部状态改变时,给所有登记过的观察者发出通知。具体主题角色通常用一个子类实现。
    • 抽象观察者角色(Observer): 为所有具体的观察者定义一个接口,在得到主题的通知时更新自己。
    • 具体观察者角色(ConcreteObserver): 该角色实现抽象观察者角色所要求的更新接口,以便使本身的状态与主题的状态相协调。通常用一个子类实现。如果需要,具体观察者角色可以保存一个指向具体主题角色的引用。
      这里写图片描述

    ###10.2、代码示例
    抽象主题角色:

    public class Subject {
        protected List<Observer> list=new ArrayList<Observer>();
    
        public void registerObserve(Observer obs){
            list.add(obs);
        }
    
        public void removeObserve(Observer obs){
            list.remove(obs);
        }
    
        //通知所有的观察者更新状态
        public void notifyAllObserve(){
            for(Observer obs:list){
                obs.update(this);
            }
        }
    }
    

    具体 主题角色:

    public class ConcreteSubject extends Subject{
        private int state;
    
        public int getState() {
            return state;
        }
    
        //主题对象发生变化,通知所有观察者
        public void setState(int state) {
            this.state = state;
            this.notifyAllObserve();
        }
    }
    

    抽象观察者角色:

    public interface Observer {
        void update(Subject sub);
    }
    

    具体观察者角色:

    public class ConcreteObserver implements Observer{
        private int myState;//与目标对象state值保持一致
    
        public void update(Subject sub) {
            myState=((ConcreteSubject)sub).getState();
            System.out.println("观察者得到的值:"+myState);
        }
    }  
    

    客户端 :

    public class Client {
    
        public static void main(String[] args) {
            //目标对象
            ConcreteSubject cs=new ConcreteSubject();
    
            //创建多个具体观察者
            ConcreteObserver observe1=new ConcreteObserver();
            ConcreteObserver observe2=new ConcreteObserver();
            ConcreteObserver observe3=new ConcreteObserver();
    
            //注册观察者
            cs.registerObserve(observe1);
            cs.registerObserve(observe2);
            cs.registerObserve(observe3);
    
            //改变被观察者状态
            cs.setState(2);
    
        }
    }
    

    输出结果
    观察者得到的值:2
    观察者得到的值:2
    观察者得到的值:2
    ###10.3、推模式与拉模式
    推模式:每次都会把通知以广播的方式发送给所有观察者,所有观察者只能被动接收, 推送的信息通常是主题对象的全部或部分数据 。
    拉模式: 主题对象在通知观察者的时候,只传递少量信息。如果观察者需要更具体的信息,由观察者主动到主题对象中获取,相当于是观察者从主题对象中拉数据。一般这种模型的实现中,会把主题对象自身通过update()方法传递给观察者,这样在观察者需要获取数据的时候,就可以通过这个引用来获取了 。
    比较: 推模式是假定主题对象知道观察者需要的数据;而拉模式是主题对象不知道观察者具体需要什么数据,没有办法的情况下,干脆把自身传递给观察者,让观察者自己去按需要取值。
    ###10.4、Java自带对观察者模式的支持
    JavaSE中提供了java.util.Observable和java.util.Observer来实现观察者模式。
    代码示例:
    具体目标对象:

    public class ConcreteSubject extends Observable{
        private int state;
    
        public int getState() {
            return state;
        }
        public void setState(int state) {
            this.state = state;//目标对象状态发生改变
    
            setChanged();//表示目标对象已经做了更改
            notifyObservers(state);//通知所有观察者
        }
    }
    1
    2
    3
    4
    

    具体观察者:

    public class ConcreteObserver implements Observer{
        private int mystate;
        public void update(Observable o, Object arg) {
            mystate=((ConcreteSubject)o).getState();
            System.out.println("观察者接收到的状态:"+mystate);
        }
    }  
    

    客户端:

    public class Client {
        public static void main(String[] args) {
            //创建具体主题
            ConcreteSubject cs=new ConcreteSubject();
    
            //创建观察者
            ConcreteObserver observer1=new ConcreteObserver();
            ConcreteObserver observer2=new ConcreteObserver();
            ConcreteObserver observer3=new ConcreteObserver();
    
            //将观察者加入到目标对象观察者集合
            cs.addObserver(observer1);
            cs.addObserver(observer2);
            cs.addObserver(observer3);
    
            //目标对象改变
            cs.setState(100);
        }
    }
    

    输出结果:
    观察者接收到的状态:100
    观察者接收到的状态:100
    观察者接收到的状态:100


    上面的内容借鉴了很多博主的文章

    展开全文
  • Java设计模式:23种设计模式全面解析

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    23种设计模式彩图
  • 重要提示:重新认识面向对象面向对象设计原则(一共八)将设计原则提升为设计经验C++设计模式(一共23)本篇同步博文: 本博文的简述or解决问题? ​ c++ 设计模式(8大设计原则、23中设计模式)李建忠 笔记...
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    万次阅读 多人点赞 2018-09-25 15:34:13
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    千次阅读 多人点赞 2019-12-17 10:50:52
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    万次阅读 多人点赞 2021-03-21 20:28:27
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  • 23种设计模式类图总结

    万次阅读 多人点赞 2016-09-12 09:41:48
    23种设计模式类图大总结
  • 23种设计模式彩图-设计模式之禅

    千次阅读 多人点赞 2015-09-12 22:05:33
    《The Zen of Design Patterns》 —《设计模式之禅》 书中的23种设计模式彩图:
  •  迄今为止,LZ已经将24种设计模式介绍完了,其中包括GOF23种设计模式以及简单工厂模式,这些设计模式之间并不是完全独立的,而是互相之间,会有一些相同的影子,下面LZ分几个方式去对比和总结下这些设计模式。...
  • Caché 23种设计模式

    千次阅读 2020-05-04 09:59:17
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    千次阅读 2017-07-03 10:54:35
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    万次阅读 多人点赞 2016-10-26 10:51:46
    (尊重劳动成果,转载请注明出处:...完整的学习了设计模式,并且都做了笔记。以下来一个汇总: 1、单例模式: Java设计模式-单例模式 2、工厂方法模式...
  • 非常全的23种设计模式详解

    万次阅读 2018-12-08 11:28:31
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  • 23种设计模式常用模式

    千次阅读 多人点赞 2018-08-08 09:14:41
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  • java 23种设计模式详解

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    设计模式的分类总体来说设计模式分为三大类:创建型模式,共五:工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、建造者模式、原型模式。结构型模式,共七:适配器模式、装饰器模式、代理模式、外观模式、桥接模式、组合...
  • 设计模式——设计模式概述

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    设计模式提供一讨论软件设计的公共语言,使得熟练设计者的设计经验可以被初学者和其他设计者掌握。设计模式还为软件重构提供了目标。 1.设计模式由来 软件设计模式源自于建筑学。积淀了几千年的建筑学工...
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    最近一直在读《研磨设计模式》,将自己的笔记写成Markdown格式,并且将代码都敲了一遍,并写上了注释,开源在了Github上,欢迎Star,持续更新。https://github.com/GeniusVJR/DesignMode_Java
  • 史上最全设计模式导学目录(完整版)

    万次阅读 多人点赞 2013-12-24 23:15:16
    2012年-2013年,Sunny在CSDN技术博客中陆续发表了100多篇与设计模式相关的文章,涵盖了七个面向对象设计原则和24个设计模式(23个GoF设计模式 + 简单工厂模式),为了方便大家学习,现将所有与设计模式学习相关文章...
  • java 23 种设计模式-00-序章 java 23 种设计模式-01-工厂模式(factory) java 23 种设计模式-02-抽象工厂模式(abstract factory) 目录 系列导航索引 目录 设计模式 写在前面 创作缘由 谁适合阅读本系列教程 ...
  • 面向对象设计原则与23种设计模式

    千次阅读 2019-04-25 11:45:07
    23种设计模式优秀贴汇总: 1、【23种设计模式全解析】 2、【软件设计模式】 3、【面向对象设计原则与模式(JDK中模式)】 4、【23种设计模式(推荐)】 5、【设计模式】 6、【设计模式汇总】 ...
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    JS的几简单设计模式

空空如也

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