23种设计模式全解析

2019年11月20日 阅读数:180
这篇文章主要向大家介绍23种设计模式全解析,主要内容包括基础应用、实用技巧、原理机制等方面,希望对大家有所帮助。

1、设计模式的分类

整体来讲设计模式分为三大类:java

建立型模式,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。node

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。mysql

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。正则表达式

其实还有两类:并发型模式和线程池模式。用一个图片来总体描述一下:算法

2、设计模式的六大原则

总原则:开闭原则(Open Close Principle)

开闭原则就是说对扩展开放,对修改关闭。在程序须要进行拓展的时候,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。因此一句话归纳就是: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,咱们须要使用接口和抽象类等,后面的具体设计中咱们会提到这点。spring


一、单一职责原则

不要存在多于一个致使类变动的缘由,也就是说每一个类应该实现单一的职责,如若否则,就应该把类拆分。sql


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

里氏代换原则(Liskov Substitution Principle LSP)面向对象设计的基本原则之一。 里氏代换原则中说,任何基类能够出现的地方,子类必定能够出现。 LSP是继承复用的基石,只有当衍生类能够替换掉基类,软件单位的功能不受到影响时,基类才能真正被复用,而衍生类也可以在基类的基础上增长新的行为。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,因此里氏代换原则是对实现抽象化的具体步骤的规范。—— From Baidu 百科数据库

历史替换原则中,子类对父类的方法尽可能不要重写和重载。由于父类表明了定义好的结构,经过这个规范的接口与外界交互,子类不该该随便破坏它。编程


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

这个是开闭原则的基础,具体内容: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。小程序


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

这个原则的意思是:每一个接口中不存在子类用不到却必须实现的方法,若是否则,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。


五、迪米特法则(最少知道原则)(Demeter Principle)

就是说:一个类对本身依赖的类知道的越少越好。也就是说不管被依赖的类多么复杂,都应该将逻辑封装在方法的内部,经过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。

最少知道原则的另外一个表达方式是:只与直接的朋友通讯。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。咱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。咱们要求陌生的类不要做为局部变量出如今类中。


六、合成复用原则(Composite Reuse Principle)

原则是尽可能首先使用合成/聚合的方式,而不是使用继承。


3、Java的23种设计模式

A、建立模式

从这一块开始,咱们详细介绍Java中23种设计模式的概念,应用场景等状况,并结合他们的特色及设计模式的原则进行分析。


首先,简单工厂模式不属于23中设计模式,简单工厂通常分为:普通简单工厂、多方法简单工厂、静态方法简单工厂。

0、简单工厂模式

简单工厂模式模式分为三种:

0一、普通

就是创建一个工厂类,对实现了同一接口的一些类进行实例的建立。首先看下关系图:

举例以下:(咱们举一个发送邮件和短信的例子)

首先,建立两者的共同接口:

[java] view plain copy
  1. public interface Sender {  
  2. public void Send();  
  3. }  

其次,建立实现类:

[java] view plain copy
  1. public class MailSender implements Sender {  
  2. @Override
  3. public void Send() {  
  4.         System.out.println("this is mailsender!");  
  5.     }  
  6. }  
[java] view plain copy
  1. public class SmsSender implements Sender {  
  2. @Override
  3. public void Send() {  
  4.         System.out.println("this is sms sender!");  
  5.     }  
  6. }  

最后,建工厂类:

[java] view plain copy
  1. public class SendFactory {  
  2. public Sender produce(String type) {  
  3. if ("mail".equals(type)) {  
  4. return new MailSender();  
  5.         } else if ("sms".equals(type)) {  
  6. returnnew SmsSender();  
  7.         } else {  
  8.             System.out.println("请输入正确的类型!");  

  9. returnnull;  
  10.         }  
  11.     }  
  12. }  

咱们来测试下:

  1. public class FactoryTest {  
  2. public static void main(String[] args) {  
  3.         SendFactory factory = new SendFactory();  
  4.         Sender sender = factory.produce("sms");  
  5.         sender.Send();  
  6.     }  
  7. }  

输出:this is sms sender!

0二、多个方法

是对普通工厂方法模式的改进,在普通工厂方法模式中,若是传递的字符串出错,则不能正确建立对象,而多个工厂方法模式是提供多个工厂方法,分别建立对象。关系图:

将上面的代码作下修改,改动下SendFactory类就行,以下


public class SendFactory {  

public  Sender produceMail(){  
  1. return new MailSender();  
  2.     }  
  3. public Sender produceSms(){  
  4. returnnew SmsSender();  
  5.     }  
  6. }  

测试类以下:

[java] view plain copy
  1. publicclass FactoryTest {  
  2. publicstaticvoid main(String[] args) {  
  3.         SendFactory factory = new SendFactory();  
  4.         Sender sender = factory.produceMail();  
  5.         sender.send();  
  6.     }  
  7. }  

输出:this is mailsender!

0三、多个静态方法

将上面的多个工厂方法模式里的方法置为静态的,不须要建立实例,直接调用便可。

[java] view plain copy
  1. public class SendFactory {  
  2. public static Sender produceMail(){  
  3. return new MailSender();  
  4.     }  
  5. public static Sender produceSms(){  
  6. return new SmsSender();  
  7.     }  
  8. }  
[java] view plain copy
  1. publicclass FactoryTest {  
  2. publicstaticvoid main(String[] args) {      
  3.         Sender sender = SendFactory.produceMail();  
  4.         sender.Send();  
  5.     }  
  6. }  

输出:this is mailsender!

整体来讲,工厂模式适合:凡是出现了大量的产品须要建立,而且具备共同的接口时,能够经过工厂方法模式进行建立。在以上的三种模式中,第一种若是传入的字符串有误,不能正确建立对象,第三种相对于第二种,不须要实例化工厂类,因此,大多数状况下,咱们会选用第三种——静态工厂方法模式。


一、工厂方法模式(Factory Method)

简单工厂模式有一个问题就是,类的建立依赖工厂类,也就是说,若是想要拓展程序,必须对工厂类进行修改,这违背了闭包原则,因此,从设计角度考虑,有必定的问题,如何解决?就用到工厂方法模式,建立一个工厂接口和建立多个工厂实现类,这样一旦须要增长新的功能,直接增长新的工厂类就能够了,不须要修改以前的代码。

请看例子:

[java] view plain copy
  1. public interface Sender {  
  2. public void Send();  
  3. }  

两个实现类:

[java] view plain copy
  1. public class MailSender implements Sender {  
  2. @Override
  3. public void Send() {  
  4.         System.out.println("this is mailsender!");  
  5.     }  
  6. }  
[java] view plain copy
  1. publicclass SmsSender implements Sender {  
  2. @Override
  3. publicvoid Send() {  
  4.         System.out.println("this is sms sender!");  
  5.     }  
  6. }  

两个工厂类:

[java] view plain copy
  1. publicclass SendMailFactory implements Provider {  
  2. @Override
  3. public Sender produce(){  
  4. returnnew MailSender();  
  5.     }  
  6. }  
[java] view plain copy
  1. publicclass SendSmsFactory implements Provider{  
  2. @Override
  3. public Sender produce() {  
  4. returnnew SmsSender();  
  5.     }  
  6. }  

在提供一个接口:

[java] view plain copy
  1. publicinterface Provider {  
  2. public Sender produce();  
  3. }  

测试类:

[java] view plain copy
  1. publicclass Test {  
  2. publicstaticvoid main(String[] args) {  
  3.         Provider provider = new SendMailFactory();  
  4.         Sender sender = provider.produce();  
  5.         sender.Send();  
  6.     }  
  7. }  

其实这个模式的好处就是,若是你如今想增长一个功能:发及时信息,则只需作一个实现类,实现Sender接口,同时作一个工厂类,实现Provider接口,就OK了,无需去改动现成的代码。这样作,拓展性较好!



二、抽象工厂模式

工厂方法模式和抽象工厂模式很差分清楚,他们的区别以下:

工厂方法模式:一个抽象产品类,能够派生出多个具体产品类。   一个抽象工厂类,能够派生出多个具体工厂类。   每一个具体工厂类只能建立一个具体产品类的实例。抽象工厂模式:多个抽象产品类,每一个抽象产品类能够派生出多个具体产品类。   一个抽象工厂类,能够派生出多个具体工厂类。   每一个具体工厂类能够建立多个具体产品类的实例,也就是建立的是一个产品线下的多个产品。       区别:工厂方法模式只有一个抽象产品类,而抽象工厂模式有多个。   工厂方法模式的具体工厂类只能建立一个具体产品类的实例,而抽象工厂模式能够建立多个。
工厂方法建立 "一种" 产品,他的着重点在于"怎么建立",也就是说若是你开发,你的大量代码极可能围绕着这种产品的构造,初始化这些细节上面。也由于如此,相似的产品之间有不少能够复用的特征,因此会和模版方法相随。 

抽象工厂须要建立一些列产品,着重点在于"建立哪些"产品上,也就是说,若是你开发,你的主要任务是划分不一样差别的产品线,而且尽可能保持每条产品线接口一致,从而能够从同一个抽象工厂继承。

对于java来讲,你能见到的大部分抽象工厂模式都是这样的:---它的里面是一堆工厂方法,每一个工厂方法返回某种类型的对象。好比说工厂能够生产鼠标和键盘。那么抽象工厂的实现类(它的某个具体子类)的对象均可以生产鼠标和键盘,但可能工厂A生产的是罗技的键盘和鼠标,工厂B是微软的。这样A和B就是工厂,对应于抽象工厂;每一个工厂生产的鼠标和键盘就是产品,对应于工厂方法;用了工厂方法模式,你替换生成键盘的工厂方法,就能够把键盘从罗技换到微软。可是用了抽象工厂模式,你只要换家工厂,就能够同时替换鼠标和键盘一套。若是你要的产品有几十个,固然用抽象工厂模式一次替换所有最方便(这个工厂会替你用相应的工厂方法)因此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


三、单例模式(Singleton

单例对象(Singleton)是一种经常使用的设计模式。在Java应用中,单例对象能保证在一个JVM中,该对象只有一个实例存在。这样的模式有几个好处:

一、某些类建立比较频繁,对于一些大型的对象,这是一笔很大的系统开销。

二、省去了new操做符,下降了系统内存的使用频率,减轻GC压力。

三、有些类如交易所的核心交易引擎,控制着交易流程,若是该类能够建立多个的话,系统彻底乱了。(好比一个军队出现了多个司令员同时指挥,确定会乱成一团),因此只有使用单例模式,才能保证核心交易服务器独立控制整个流程。

首先咱们写一个简单的单例类:

[java] view plain copy
  1. publicclass Singleton {  
  2. /* 持有私有静态实例,防止被引用,此处赋值为null,目的是实现延迟加载 */
  3. private static Singleton instance = null;  
  4. /* 私有构造方法,防止被实例化 */
  5. private Singleton() {  
  6.     }  
  7. /* 静态工程方法,建立实例 */
  8. public static Singleton getInstance() {  
  9. if (instance == null) {  
  10.             instance = new Singleton();  
  11.         }  
  12. return instance;  
  13.     }  
  14. /* 若是该对象被用于序列化,能够保证对象在序列化先后保持一致 */
  15. public Object readResolve() {  
  16. return instance;  
  17.     }  
  18. }  


这个类能够知足基本要求,可是,像这样毫无线程安全保护的类,若是咱们把它放入多线程的环境下,确定就会出现问题了,如何解决?咱们首先会想到对getInstance方法加synchronized关键字,以下:

[java] view plain copy
  1. public static synchronized Singleton getInstance() {  
  2. if (instance == null) {  
  3.             instance = new Singleton();  
  4.         }  
  5. return instance;  
  6.     }  

可是,synchronized关键字锁住的是这个对象,这样的用法,在性能上会有所降低,由于每次调用getInstance(),都要对对象上锁,事实上,只有在第一次建立对象的时候须要加锁,以后就不须要了,因此,这个地方须要改进。咱们改为下面这个:

[java] view plain copy
  1. publicstatic Singleton getInstance() {  
  2. if (instance == null) {  
  3. synchronized (instance) {  
  4. if (instance == null) {  
  5.                     instance = new Singleton();  
  6.                 }  
  7.             }  
  8.         }  
  9. return instance;  
  10.     }  

彷佛解决了以前提到的问题,将synchronized关键字加在了内部,也就是说当调用的时候是不须要加锁的,只有在instance为null,并建立对象的时候才须要加锁,性能有必定的提高。可是,这样的状况,仍是有可能有问题的,看下面的状况:在Java指令中建立对象和赋值操做是分开进行的,也就是说instance = new Singleton();语句是分两步执行的。可是JVM并不保证这两个操做的前后顺序,也就是说有可能JVM会为新的Singleton实例分配空间,而后直接赋值给instance成员,而后再去初始化这个Singleton实例。这样就可能出错了,咱们以A、B两个线程为例:

a>A、B线程同时进入了第一个if判断

b>A首先进入synchronized块,因为instance为null,因此它执行instance = new Singleton();

c>因为JVM内部的优化机制,JVM先画出了一些分配给Singleton实例的空白内存,并赋值给instance成员(注意此时JVM没有开始初始化这个实例),而后A离开了synchronized块。

d>B进入synchronized块,因为instance此时不是null,所以它立刻离开了synchronized块并将结果返回给调用该方法的程序。

e>此时B线程打算使用Singleton实例,却发现它没有被初始化,因而错误发生了。

因此程序仍是有可能发生错误,其实程序在运行过程是很复杂的,从这点咱们就能够看出,尤为是在写多线程环境下的程序更有难度,有挑战性。咱们对该程序作进一步优化:

[java] view plain copy
  1. privatestaticclass SingletonFactory{           
  2. privatestatic Singleton instance = new Singleton();           
  3.     }           
  4. publicstatic Singleton getInstance(){           
  5. return SingletonFactory.instance;           
  6.     }   

实际状况是,单例模式使用内部类来维护单例的实现,JVM内部的机制可以保证当一个类被加载的时候,这个类的加载过程是线程互斥的。这样当咱们第一次调用getInstance的时候,JVM可以帮咱们保证instance只被建立一次,而且会保证把赋值给instance的内存初始化完毕,这样咱们就不用担忧上面的问题。同时该方法也只会在第一次调用的时候使用互斥机制,这样就解决了低性能问题。这样咱们暂时总结一个完美的单例模式:

[java] view plain copy
  1. publicclass Singleton {  
  2. /* 私有构造方法,防止被实例化 */
  3. private Singleton() {  
  4.     }  
  5. /* 此处使用一个内部类来维护单例 */
  6. privatestaticclass SingletonFactory {  
  7. privatestatic Singleton instance = new Singleton();  
  8.     }  
  9. /* 获取实例 */
  10. publicstatic Singleton getInstance() {  
  11. return SingletonFactory.instance;  
  12.     }  
  13. /* 若是该对象被用于序列化,能够保证对象在序列化先后保持一致 */
  14. public Object readResolve() {  
  15. return getInstance();  
  16.     }  
  17. }  

其实说它完美,也不必定,若是在构造函数中抛出异常,实例将永远得不到建立,也会出错。因此说,十分完美的东西是没有的,咱们只能根据实际状况,选择最适合本身应用场景的实现方法。也有人这样实现:由于咱们只须要在建立类的时候进行同步,因此只要将建立和getInstance()分开,单独为建立加synchronized关键字,也是能够的:

[java] view plain copy
  1. publicclass SingletonTest {  
  2. privatestatic SingletonTest instance = null;  
  3. private SingletonTest() {  
  4.     }  
  5. privatestaticsynchronizedvoid syncInit() {  
  6. if (instance == null) {  
  7.             instance = new SingletonTest();  
  8.         }  
  9.     }  
  10. publicstatic SingletonTest getInstance() {  
  11. if (instance == null) {  
  12.             syncInit();  
  13.         }  
  14. return instance;  
  15.     }  
  16. }  

考虑性能的话,整个程序只需建立一次实例,因此性能也不会有什么影响。

补充:采用"影子实例"的办法为单例对象的属性同步更新

[java] view plain copy
  1. publicclass SingletonTest {  
  2. privatestatic SingletonTest instance = null;  
  3. private Vector properties = null;  
  4. public Vector getProperties() {  
  5. return properties;  
  6.     }  
  7. private SingletonTest() {  
  8.     }  
  9. privatestaticsynchronizedvoid syncInit() {  
  10. if (instance == null) {  
  11.             instance = new SingletonTest();  
  12.         }  
  13.     }  
  14. publicstatic SingletonTest getInstance() {  
  15. if (instance == null) {  
  16.             syncInit();  
  17.         }  
  18. return instance;  
  19.     }  
  20. publicvoid updateProperties() {  
  21.         SingletonTest shadow = new SingletonTest();  
  22.         properties = shadow.getProperties();  
  23.     }  
  24. }  

经过单例模式的学习告诉咱们:

一、单例模式理解起来简单,可是具体实现起来仍是有必定的难度。

二、synchronized关键字锁定的是对象,在用的时候,必定要在恰当的地方使用(注意须要使用锁的对象和过程,可能有的时候并非整个对象及整个过程都须要锁)。

到这儿,单例模式基本已经讲完了,结尾处,笔者忽然想到另外一个问题,就是采用类的静态方法,实现单例模式的效果,也是可行的,此处两者有什么不一样?

首先,静态类不能实现接口。(从类的角度说是能够的,可是那样就破坏了静态了。由于接口中不容许有static修饰的方法,因此即便实现了也是非静态的)

其次,单例能够被延迟初始化,静态类通常在第一次加载是初始化。之因此延迟加载,是由于有些类比较庞大,因此延迟加载有助于提高性能。

再次,单例类能够被继承,他的方法能够被覆写。可是静态类内部方法都是static,没法被覆写。

最后一点,单例类比较灵活,毕竟从实现上只是一个普通的Java类,只要知足单例的基本需求,你能够在里面为所欲为的实现一些其它功能,可是静态类不行。从上面这些归纳中,基本能够看出两者的区别,可是,从另外一方面讲,咱们上面最后实现的那个单例模式,内部就是用一个静态类来实现的,因此,两者有很大的关联,只是咱们考虑问题的层面不一样罢了。两种思想的结合,才能造就出完美的解决方案,就像HashMap采用数组+链表来实现同样,其实生活中不少事情都是这样,单用不一样的方法来处理问题,老是有优势也有缺点,最完美的方法是,结合各个方法的优势,才能最好的解决问题!


四、建造者模式(Builder)


五、原型模式(Prototype)

原型模式虽然是建立型的模式,可是与工程模式没有关系,从名字便可看出,该模式的思想就是将一个对象做为原型,对其进行复制、克隆,产生一个和原对象相似的新对象。本小结会经过对象的复制,进行讲解。在Java中,复制对象是经过clone()实现的,先建立一个原型类:

[java] view plain copy
  1. public class Prototype implements Cloneable {  
  2. public Object clone() throws CloneNotSupportedException {  
  3.         Prototype proto = (Prototype) super.clone();  
  4. return proto;  
  5.     }  
  6. }  

很简单,一个原型类,只须要实现Cloneable接口,覆写clone方法,此处clone方法能够改为任意的名称,由于Cloneable接口是个空接口,你能够任意定义实现类的方法名,如cloneA或者cloneB,由于此处的重点是super.clone()这句话,super.clone()调用的是Object的clone()方法,而在Object类中,clone()是native的,具体怎么实现,我会在另外一篇文章中,关于解读Java中本地方法的调用,此处再也不深究。在这儿,我将结合对象的浅复制和深复制来讲一下,首先须要了解对象深、浅复制的概念:

浅复制:将一个对象复制后,基本数据类型的变量都会从新建立,而引用类型,指向的仍是原对象所指向的。

深复制:将一个对象复制后,不管是基本数据类型还有引用类型,都是从新建立的。简单来讲,就是深复制进行了彻底完全的复制,而浅复制不完全。


此处,写一个深浅复制的例子:

[java] view plain copy
  1. public class Prototype implements Cloneable, Serializable {  
  2. private static final long serialVersionUID = 1L;  
  3. private String string;  
  4. private SerializableObject obj;  
  5. /* 浅复制 */
  6. public Object clone() throws CloneNotSupportedException {  
  7.         Prototype proto = (Prototype) super.clone();  
  8. return proto;  
  9.     }  
  10. /* 深复制 */
  11. public Object deepClone() throws IOException, ClassNotFoundException {  
  12. /* 写入当前对象的二进制流 */
  13.         ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();  
  14.         ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);  
  15.         oos.writeObject(this);  
  16. /* 读出二进制流产生的新对象 */
  17.         ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());  
  18.         ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);  
  19. return ois.readObject();  
  20.     }  
  21. public String getString() {  
  22. return string;  
  23.     }  
  24. publicvoid setString(String string) {  
  25. this.string = string;  
  26.     }  
  27. public SerializableObject getObj() {  
  28. return obj;  
  29.     }  
  30. publicvoid setObj(SerializableObject obj) {  
  31. this.obj = obj;  
  32.     }  
  33. }  
  34. class SerializableObject implements Serializable {  
  35. privatestaticfinallong serialVersionUID = 1L;  
  36. }  
要实现深复制,须要采用流的形式读入当前对象的二进制输入,再写出二进制数据对应的对象。



B、结构模式(7种)


咱们接着讨论设计模式,上篇文章我讲完了5种建立型模式,这章开始,我将讲下7种结构型模式:适配器模式、装饰模式、代理模式、外观模式、桥接模式、组合模式、享元模式。其中对象的适配器模式是各类模式的起源,咱们看下面的图:



六、适配器模式

 适配器模式将某个类的接口转换成客户端指望的另外一个接口表示,目的是消除因为接口不匹配所形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。

0一、类的适配器模式


核心思想就是:有一个Source类,拥有一个方法,待适配,目标接口是Targetable,经过Adapter类,将Source的功能扩展到Targetable里,看代码

[java]view plaincopy

  1. publicclass Source {  
  2. publicvoid method1() {  
  3.         System.out.println("this is original method!");  
  4.     }  
  5. }  
[java] view plain copy
  1. publicinterface Targetable {  
  2. /* 与原类中的方法相同 */
  3. publicvoid method1();  
  4. /* 新类的方法 */
  5. publicvoid method2();  
  6. }  
[java] view plain copy
  1. publicclass Adapter extends Source implements Targetable {  
  2. @Override
  3. publicvoid method2() {  
  4.         System.out.println("this is the targetable method!");  
  5.     }  
  6. }  

Adapter类继承Source类,实现Targetable接口,下面是测试类:

[java] view plain copy
  1. publicclass AdapterTest {  
  2. publicstaticvoid main(String[] args) {  
  3.         Targetable target = new Adapter();  
  4.         target.method1();  
  5.         target.method2();  
  6.     }  
  7. }  

输出:

this is original method!
this is the targetable method!

这样Targetable接口的实现类就具备了Source类的功能。

0二、对象的适配器模式

基本思路和类的适配器模式相同,只是将Adapter类做修改,此次不继承Source类,而是持有Source类的实例,以达到解决兼容性的问题。看图:

只须要修改Adapter类的源码便可:

[java] view plain copy
  1. publicclass Wrapper implements Targetable {  
  2. private Source source;  
  3. public Wrapper(Source source){  
  4. super();  
  5. this.source = source;  
  6.     }  
  7. @Override
  8. publicvoid method2() {  
  9.         System.out.println("this is the targetable method!");  
  10.     }  
  11. @Override
  12. publicvoid method1() {  
  13.         source.method1();  
  14.     }  
  15. }  

测试类:

[java] view plain copy
  1. publicclass AdapterTest {  
  2. publicstaticvoid main(String[] args) {  
  3.         Source source = new Source();  
  4.         Targetable target = new Wrapper(source);  
  5.         target.method1();  
  6.         target.method2();  
  7.     }  
  8. }  

输出与第一种同样,只是适配的方法不一样而已。


0三、接口的适配器模式

第三种适配器模式是接口的适配器模式,接口的适配器是这样的:有时咱们写的一个接口中有多个抽象方法,当咱们写该接口的实现类时,必须实现该接口的全部方法,这明显有时比较浪费,由于并非全部的方法都是咱们须要的,有时只须要某一些,此处为了解决这个问题,咱们引入了接口的适配器模式,借助于一个抽象类,该抽象类实现了该接口,实现了全部的方法,而咱们不和原始的接口打交道,只和该抽象类取得联系,因此咱们写一个类,继承该抽象类,重写咱们须要的方法就行。看一下类图:

这个很好理解,在实际开发中,咱们也常会遇到这种接口中定义了太多的方法,以至于有时咱们在一些实现类中并非都须要。看代码:

[java] view plain copy
  1. publicinterface Sourceable {  
  2. publicvoid method1();  
  3. publicvoid method2();  
  4. }  

抽象类Wrapper2:

[java] view plain copy
  1. publicabstractclass Wrapper2 implements Sourceable{  
  2. publicvoid method1(){}  
  3. publicvoid method2(){}  
  4. }  
[java] view plain copy
  1. publicclass SourceSub1 extends Wrapper2 {  
  2. publicvoid method1(){  
  3.         System.out.println("the sourceable interface's first Sub1!");  
  4.     }  
  5. }  
[java] view plain copy
  1. publicclass SourceSub2 extends Wrapper2 {  
  2. publicvoid method2(){  
  3.         System.out.println("the sourceable interface's second Sub2!");  
  4.     }  
  5. }  
[java] view plain copy
  1. publicclass WrapperTest {  
  2. publicstaticvoid main(String[] args) {  
  3.         Sourceable source1 = new SourceSub1();  
  4.         Sourceable source2 = new SourceSub2();  
  5.         source1.method1();  
  6.         source1.method2();  
  7.         source2.method1();  
  8.         source2.method2();  
  9.     }  
  10. }  

测试输出:

the sourceable interface's first Sub1!
the sourceable interface's second Sub2!

达到了咱们的效果!

 讲了这么多,总结一下三种适配器模式的应用场景:

类的适配器模式:当但愿将一个类转换成知足另外一个新接口的类时,能够使用类的适配器模式,建立一个新类,继承原有的类,实现新的接口便可。

对象的适配器模式:当但愿将一个对象转换成知足另外一个新接口的对象时,能够建立一个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。

接口的适配器模式:当不但愿实现一个接口中全部的方法时,能够建立一个抽象类Wrapper,实现全部方法,咱们写别的类的时候,继承抽象类便可。



七、装饰模式(Decorator)

顾名思义,装饰模式就是给一个对象增长一些新的功能,并且是动态的,要求装饰对象和被装饰对象实现同一个接口,装饰对象持有被装饰对象的实例,关系图以下:


Source类是被装饰类,Decorator类是一个装饰类,能够为Source类动态的添加一些功能,代码以下:

[java] view plain copy
  1. publicinterface Sourceable {  
  2. publicvoid method();  
  3. }  
[java] view plain copy
  1. publicclass Source implements Sourceable {  
  2. @Override
  3. publicvoid method() {  
  4.         System.out.println("the original method!");  
  5.     }  
  6. }  
[java] view plain copy
  1. publicclass Decorator implements Sourceable {  
  2. private Sourceable source;  
  3. public Decorator(Sourceable source){  
  4. super();  
  5. this.source = source;  
  6.     }  
  7. @Override
  8. publicvoid method() {  
  9.         System.out.println("before decorator!");  
  10.         source.method();  
  11.         System.out.println("after decorator!");  
  12.     }  
  13. }  

测试类:

[java] view plain copy
  1. publicclass DecoratorTest {  
  2. publicstaticvoid main(String[] args) {  
  3.         Sourceable source = new Source();  
  4.         Sourceable obj = new Decorator(source);  
  5.         obj.method();  
  6.     }  
  7. }  

输出:

before decorator!
the original method!
after decorator!

装饰器模式的应用场景:

一、须要扩展一个类的功能。

二、动态的为一个对象增长功能,并且还能动态撤销。(继承不能作到这一点,继承的功能是静态的,不能动态增删。)

缺点:产生过多类似的对象,不易排错!



八、代理模式(Proxy)

其实每一个模式名称就代表了该模式的做用,代理模式就是多一个代理类出来,替原对象进行一些操做,好比咱们在租房子的时候回去找中介,为何呢?由于你对该地区房屋的信息掌握的不够全面,但愿找一个更熟悉的人去帮你作,此处的代理就是这个意思。再如咱们有的时候打官司,咱们须要请律师,由于律师在法律方面有专长,能够替咱们进行操做,表达咱们的想法。先来看看关系图:

根据上文的阐述,代理模式就比较容易的理解了,咱们看下代码:

[java] view plain copy
  1. publicinterface Sourceable {  
  2. publicvoid method();  
  3. }  
[java] view plain copy
  1. publicclass Source implements Sourceable {  
  2. @Override
  3. publicvoid method() {  
  4.         System.out.println("the original method!");  
  5.     }  
  6. }  
[java] view plain copy
  1. publicclass Proxy implements Sourceable {  
  2. private Source source;  
  3. public Proxy(){  
  4. super();  
  5. this.source = new Source();  
  6.     }  
  7. @Override
  8. publicvoid method() {  
  9.         before();  
  10.         source.method();  
  11.         atfer();  
  12.     }  
  13. privatevoid atfer() {  
  14.         System.out.println("after proxy!");  
  15.     }  
  16. privatevoid before() {  
  17.         System.out.println("before proxy!");  
  18.     }  
  19. }  

测试类:

[java] view plain copy
  1. publicclass ProxyTest {  
  2. publicstaticvoid main(String[] args) {  
  3.         Sourceable source = new Proxy();  
  4.         source.method();  
  5.     }  
  6. }  

输出:

before proxy!
the original method!
after proxy!

代理模式的应用场景:

若是已有的方法在使用的时候须要对原有的方法进行改进,此时有两种办法:

一、修改原有的方法来适应。这样违反了“对扩展开放,对修改关闭”的原则。

二、就是采用一个代理类调用原有的方法,且对产生的结果进行控制。这种方法就是代理模式。

使用代理模式,能够将功能划分的更加清晰,有助于后期维护!



九、外观模式(Facade)

外观模式是为了解决类与类之家的依赖关系的,像spring同样,能够将类和类之间的关系配置到配置文件中,而外观模式就是将他们的关系放在一个Facade类中,下降了类类之间的耦合度,该模式中没有涉及到接口,看下类图:(咱们以一个计算机的启动过程为例)

咱们先看下实现类:

[java] view plain copy
  1. publicclass CPU {  
  2. publicvoid startup(){  
  3.         System.out.println("cpu startup!");  
  4.     }  
  5. publicvoid shutdown(){  
  6.         System.out.println("cpu shutdown!");  
  7.     }  
  8. }  
[java] view plain copy
  1. publicclass Memory {  
  2. publicvoid startup(){  
  3.         System.out.println("memory startup!");  
  4.     }  
  5. publicvoid shutdown(){  
  6.         System.out.println("memory shutdown!");  
  7.     }  
  8. }  
[java] view plain copy
  1. publicclass Disk {  
  2. publicvoid startup(){  
  3.         System.out.println("disk startup!");  
  4.     }  
  5. publicvoid shutdown(){  
  6.         System.out.println("disk shutdown!");  
  7.     }  
  8. }  
[java] view plain copy
  1. publicclass Computer {  
  2. private CPU cpu;  
  3. private Memory memory;  
  4. private Disk disk;  
  5. public Computer(){  
  6.         cpu = new CPU();  
  7.         memory = new Memory();  
  8.         disk = new Disk();  
  9.     }  
  10. publicvoid startup(){  
  11.         System.out.println("start the computer!");  
  12.         cpu.startup();  
  13.         memory.startup();  
  14.         disk.startup();  
  15.         System.out.println("start computer finished!");  
  16.     }  
  17. publicvoid shutdown(){  
  18.         System.out.println("begin to close the computer!");  
  19.         cpu.shutdown();  
  20.         memory.shutdown();  
  21.         disk.shutdown();  
  22.         System.out.println("computer closed!");  
  23.     }  
  24. }  

User类以下:

[java] view plain copy
  1. publicclass User {  
  2. publicstaticvoid main(String[] args) {  
  3.         Computer computer = new Computer();  
  4.         computer.startup();  
  5.         computer.shutdown();  
  6.     }  
  7. }  

输出:

start the computer!
cpu startup!
memory startup!
disk startup!
start computer finished!
begin to close the computer!
cpu shutdown!
memory shutdown!
disk shutdown!
computer closed!

若是咱们没有Computer类,那么,CPU、Memory、Disk他们之间将会相互持有实例,产生关系,这样会形成严重的依赖,修改一个类,可能会带来其余类的修改,这不是咱们想要看到的,有了Computer类,他们之间的关系被放在了Computer类里,这样就起到了解耦的做用,这,就是外观模式!


十、桥接模式(Bridge)

桥接模式就是把事物和其具体实现分开,使他们能够各自独立的变化。桥接的用意是:将抽象化与实现化解耦,使得两者能够独立变化,像咱们经常使用的JDBC桥DriverManager同样,JDBC进行链接数据库的时候,在各个数据库之间进行切换,基本不须要动太多的代码,甚至丝绝不用动,缘由就是JDBC提供统一接口,每一个数据库提供各自的实现,用一个叫作数据库驱动的程序来桥接就好了。咱们来看看关系图:

实现代码:

先定义接口:

[java] view plain copy
  1. publicinterface Sourceable {  
  2. publicvoid method();  
  3. }  

分别定义两个实现类:

[java] view plain copy
  1. publicclass SourceSub1 implements Sourceable {  
  2. @Override
  3. publicvoid method() {  
  4.         System.out.println("this is the first sub!");  
  5.     }  
  6. }  
[java] view plain copy
  1. publicclass SourceSub2 implements Sourceable {  
  2. @Override
  3. publicvoid method() {  
  4.         System.out.println("this is the second sub!");  
  5.     }  
  6. }  

定义一个桥,持有Sourceable的一个实例:

[java] view plain copy
  1. publicabstractclass Bridge {  
  2. private Sourceable source;  
  3. publicvoid method(){  
  4.         source.method();  
  5.     }  
  6. public Sourceable getSource() {  
  7. return source;  
  8.     }  
  9. publicvoid setSource(Sourceable source) {  
  10. this.source = source;  
  11.     }  
  12. }  
[java] view plain copy
  1. publicclass MyBridge extends Bridge {  
  2. publicvoid method(){  
  3.         getSource().method();  
  4.     }  
  5. }  

测试类:

[java] view plain copy
  1. publicclass BridgeTest {  
  2. publicstaticvoid main(String[] args) {  
  3.         Bridge bridge = new MyBridge();  
  4. /*调用第一个对象*/
  5.         Sourceable source1 = new SourceSub1();  
  6.         bridge.setSource(source1);  
  7.         bridge.method();  
  8. /*调用第二个对象*/
  9.         Sourceable source2 = new SourceSub2();  
  10.         bridge.setSource(source2);  
  11.         bridge.method();  
  12.     }  
  13. }  

output:

this is the first sub!
this is the second sub!

这样,就经过对Bridge类的调用,实现了对接口Sourceable的实现类SourceSub1和SourceSub2的调用。接下来我再画个图,你们就应该明白了,由于这个图是咱们JDBC链接的原理,有数据库学习基础的,一结合就都懂了。



十一、组合模式(Composite)

组合模式有时又叫部分-总体模式在处理相似树形结构的问题时比较方便,看看关系图:

直接来看代码:

[java] view plain copy
  1. publicclass TreeNode {  
  2. private String name;  
  3. private TreeNode parent;  
  4. private Vector   children =   new Vector  ();  
  5. public TreeNode(String name){  
  6. this.name = name;  
  7.     }  
  8. public String getName() {  
  9. return name;  
  10.     }  
  11. publicvoid setName(String name) {  
  12. this.name = name;  
  13.     }  
  14. public TreeNode getParent() {  
  15. return parent;  
  16.     }  
  17. publicvoid setParent(TreeNode parent) {  
  18. this.parent = parent;  
  19.     }  
  20. //添加孩子节点
  21. publicvoid add(TreeNode node){  
  22.         children.add(node);  
  23.     }  
  24. //删除孩子节点
  25. publicvoid remove(TreeNode node){  
  26.         children.remove(node);  
  27.     }  
  28. //取得孩子节点
  29. public Enumeration   getChildren(){  
  30. return children.elements();  
  31.     }  
  32. }  
[java] view plain copy
  1. publicclass Tree {  
  2.     TreeNode root = null;  
  3. public Tree(String name) {  
  4.         root = new TreeNode(name);  
  5.     }  
  6. publicstaticvoid main(String[] args) {  
  7.         Tree tree = new Tree("A");  
  8.         TreeNode nodeB = new TreeNode("B");  
  9.         TreeNode nodeC = new TreeNode("C");  
  10.         nodeB.add(nodeC);  
  11.         tree.root.add(nodeB);  
  12.         System.out.println("build the tree finished!");  
  13.     }  
  14. }  

使用场景:将多个对象组合在一块儿进行操做,经常使用于表示树形结构中,例如二叉树,数等。



十二、享元模式(Flyweight)

享元模式的主要目的是实现对象的共享,即共享池,当系统中对象多的时候能够减小内存的开销,一般与工厂模式一块儿使用。

FlyWeightFactory负责建立和管理享元单元,当一个客户端请求时,工厂须要检查当前对象池中是否有符合条件的对象,若是有,就返回已经存在的对象,若是没有,则建立一个新对象,FlyWeight是超类。一提到共享池,咱们很容易联想到Java里面的JDBC链接池,想一想每一个链接的特色,咱们不难总结出:适用于做共享的一些个对象,他们有一些共有的属性,就拿数据库链接池来讲,url、driverClassName、username、password及dbname,这些属性对于每一个链接来讲都是同样的,因此就适合用享元模式来处理,建一个工厂类,将上述相似属性做为内部数据,其它的做为外部数据,在方法调用时,当作参数传进来,这样就节省了空间,减小了实例的数量。

看个例子:

看下数据库链接池的代码:

[java] view plain copy
  1. publicclass ConnectionPool {  
  2. private Vector   pool;  
  3. /*公有属性*/
  4. private String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/test";  
  5. private String username = "root";  
  6. private String password = "root";  
  7. private String driverClassName = "com.mysql.jdbc.Driver";  
  8. privateint poolSize = 100;  
  9. privatestatic ConnectionPool instance = null;  
  10.     Connection conn = null;  
  11. /*构造方法,作一些初始化工做*/
  12. private ConnectionPool() {  
  13.         pool = new Vector  (poolSize);  
  14. for (int i = 0; i < poolSize; i++) {  
  15. try {  
  16.                 Class.forName(driverClassName);  
  17.                 conn = DriverManager.getConnection(url, username, password);  
  18.                 pool.add(conn);  
  19.             } catch (ClassNotFoundException e) {  
  20.                 e.printStackTrace();  
  21.             } catch (SQLException e) {  
  22.                 e.printStackTrace();  
  23.             }  
  24.         }  
  25.     }  
  26. /* 返回链接到链接池 */
  27. publicsynchronizedvoid release() {  
  28.         pool.add(conn);  
  29.     }  
  30. /* 返回链接池中的一个数据库链接 */
  31. publicsynchronized Connection getConnection() {  
  32. if (pool.size() > 0) {  
  33.             Connection conn = pool.get(0);  
  34.             pool.remove(conn);  
  35. return conn;  
  36.         } else {  
  37. returnnull;  
  38.         }  
  39.     }  
  40. }  
经过链接池的管理,实现了数据库链接的共享,不须要每一次都从新建立链接,节省了数据库从新建立的开销,提高了系统的性能!

 











































































C、关系模式(11种)

先来张图,看看这11中模式的关系:

第一类:经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:经过中间类


父类与子类关系

1三、策略模式(strategy)

策略模式定义了一系列算法,并将每一个算法封装起来,使他们能够相互替换,且算法的变化不会影响到使用算法的客户。须要设计一个接口,为一系列实现类提供统一的方法,多个实现类实现该接口,设计一个抽象类(无关紧要,属于辅助类),提供辅助函数,关系图以下:

图中ICalculator提供赞成的方法,
AbstractCalculator是辅助类,提供辅助方法,接下来,依次实现下每一个类:

首先统一接口:

[java] view plain copy
  1. publicinterface ICalculator {  
  2. publicint calculate(String exp);  
  3. }  

辅助类:

[java] view plain copy
  1. publicabstractclass AbstractCalculator {  
  2. publicint[] split(String exp,String opt){  
  3.         String array[] = exp.split(opt);  
  4. int arrayInt[] = newint[2];  
  5.         arrayInt[0] = Integer.parseInt(array[0]);  
  6.         arrayInt[1] = Integer.parseInt(array[1]);  
  7. return arrayInt;  
  8.     }  
  9. }  

三个实现类:

[java] view plain copy
  1. publicclass Plus extends AbstractCalculator implements ICalculator {  
  2. @Override
  3. publicint calculate(String exp) {  
  4. int arrayInt[] = split(exp,"\\+");  
  5. return arrayInt[0]+arrayInt[1];  
  6.     }  
  7. }  
[java] view plain copy
  1. publicclass Minus extends AbstractCalculator implements ICalculator {  
  2. @Override
  3. publicint calculate(String exp) {  
  4. int arrayInt[] = split(exp,"-");  
  5. return arrayInt[0]-arrayInt[1];  
  6.     }  
  7. }  
[java] view plain copy
  1. publicclass Multiply extends AbstractCalculator implements ICalculator {  
  2. @Override
  3. publicint