Java的几种设计模式 |
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Java的几种设计模式
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java的设计模式大体上分为三大类：
创建型模式（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。
结构型模式（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。
行为型模式（11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。
设计模式遵循的原则有6个：
1、开闭原则（Open Close Principle） 对扩展开放，对修改关闭。 2、里氏代换原则（Liskov Substitution Principle） 只有当衍生类可以替换掉基类，软件单位的功能不受到影响时，基类才能真正被复用，而衍生类也能够在基类的基础上增加新的行为。 3、依赖倒转原则（Dependence Inversion Principle） 这个是开闭原则的基础，对接口编程，依赖于抽象而不依赖于具体。 4、接口隔离原则（Interface Segregation Principle） 使用多个隔离的借口来降低耦合度。 5、迪米特法则（最少知道原则）（Demeter Principle） 一个实体应当尽量少的与其他实体之间发生相互作用，使得系统功能模块相对独立。 6、合成复用原则（Composite Reuse Principle） 原则是尽量使用合成/聚合的方式，而不是使用继承。继承实际上破坏了类的封装性，超类的方法可能会被子类修改。 1. 工厂模式（Factory Method）常用的工厂模式是静态工厂，利用static方法，作为一种类似于常见的工具类Utils等辅助效果，一般情况下工厂类不需要实例化。
interface food{}
class A implements food{}
class B implements food{}
class C implements food{}
public class StaticFactory {
private StaticFactory(){}
public static food getA(){ return new A(); }
public static food getB(){ return new B(); }
public static food getC(){ return new C(); }
}
class Client{
//客户端代码只需要将相应的参数传入即可得到对象
//用户不需要了解工厂类内部的逻辑。
public void get(String name){
food x = null ;
if ( name.equals("A")) {
x = StaticFactory.getA();
}else if ( name.equals("B")){
x = StaticFactory.getB();
}else {
x = StaticFactory.getC();
}
}
}
2. 抽象工厂模式（Abstract Factory）
一个基础接口定义了功能，每个实现接口的子类就是产品，然后定义一个工厂接口，实现了工厂接口的就是工厂，这时候，接口编程的优点就出现了，我们可以新增产品类（只需要实现产品接口），只需要同时新增一个工厂类，客户端就可以轻松调用新产品的代码。 抽象工厂的灵活性就体现在这里，无需改动原有的代码，毕竟对于客户端来说，静态工厂模式在不改动StaticFactory类的代码时无法新增产品，如果采用了抽象工厂模式，就可以轻松的新增拓展类。 实例代码：
interface food{}
class A implements food{}
class B implements food{}
interface produce{ food get();}
class FactoryForA implements produce{
@Override
public food get() {
return new A();
}
}
class FactoryForB implements produce{
@Override
public food get() {
return new B();
}
}
public class AbstractFactory {
public void ClientCode(String name){
food x= new FactoryForA().get();
x = new FactoryForB().get();
}
}
3. 单例模式（Singleton）
在内部创建一个实例，构造器全部设置为private，所有方法均在该实例上改动，在创建上要注意类的实例化只能执行一次，可以采用许多种方法来实现，如Synchronized关键字，或者利用内部类等机制来实现。
public class Singleton {
private Singleton(){}
private static class SingletonBuild{
private static Singleton value = new Singleton();
}
public Singleton getInstance(){ return SingletonBuild.value ;}
}
4.建造者模式（Builder）
在了解之前，先假设有一个问题，我们需要创建一个学生对象，属性有name,number,class,sex,age,school等属性，如果每一个属性都可以为空，也就是说我们可以只用一个name,也可以用一个school,name,或者一个class,number，或者其他任意的赋值来创建一个学生对象，这时该怎么构造？ 难道我们写6个1个输入的构造函数，15个2个输入的构造函数.......吗？这个时候就需要用到Builder模式了。给个例子，大家肯定一看就懂：
public class Builder {
static class Student{
String name = null ;
int number = -1 ;
String sex = null ;
int age = -1 ;
String school = null ;
//构建器，利用构建器作为参数来构建Student对象
static class StudentBuilder{
String name = null ;
int number = -1 ;
String sex = null ;
int age = -1 ;
String school = null ;
public StudentBuilder setName(String name) {
this.name = name;
return this ;
}
public StudentBuilder setNumber(int number) {
this.number = number;
return this ;
}
public StudentBuilder setSex(String sex) {
this.sex = sex;
return this ;
}
public StudentBuilder setAge(int age) {
this.age = age;
return this ;
}
public StudentBuilder setSchool(String school) {
this.school = school;
return this ;
}
public Student build() {
return new Student(this);
}
}
public Student(StudentBuilder builder){
this.age = builder.age;
this.name = builder.name;
this.number = builder.number;
this.school = builder.school ;
this.sex = builder.sex ;
}
}
public static void main( String[] args ){
Student a = new Student.StudentBuilder().setAge(13).setName("LiHua").build();
Student b = new Student.StudentBuilder().setSchool("sc").setSex("Male").setName("ZhangSan").build();
}
}
5. 原型模式（Protype）
原型模式就是讲一个对象作为原型，使用clone()方法来创建新的实例。
public class Prototype implements Cloneable{
private String name;
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
@Override
protected Object clone() {
try {
return super.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
}finally {
return null;
}
}
public static void main ( String[] args){
Prototype pro = new Prototype();
Prototype pro1 = (Prototype)pro.clone();
}
}
此处使用的是浅拷贝，关于深浅拷贝，大家可以另行查找相关资料。 6.适配器模式（Adapter）适配器模式的作用就是在原来的类上提供新功能。主要可分为3种： 类适配：创建新类，继承源类，并实现新接口，例如 class adapter extends oldClass implements newFunc{} 对象适配：创建新类持源类的实例，并实现新接口，例如 class adapter implements newFunc { private oldClass oldInstance ;} 接口适配：创建新的抽象类实现旧接口方法。例如 abstract class adapter implements oldClassFunc { void newFunc();} 7.装饰模式（Decorator）给一类对象增加新的功能，装饰方法与具体的内部逻辑无关。例如：
interface Source{ void method();}
public class Decorator implements Source{
private Source source ;
public void decotate1(){
System.out.println("decorate");
}
@Override
public void method() {
decotate1();
source.method();
}
}
8.代理模式（Proxy）
客户端通过代理类访问，代理类实现具体的实现细节，客户只需要使用代理类即可实现操作。 这种模式可以对旧功能进行代理，用一个代理类调用原有的方法，且对产生的结果进行控制。
interface Source{ void method();}
class OldClass implements Source{
@Override
public void method() {
}
}
class Proxy implements Source{
private Source source = new OldClass();
void doSomething(){}
@Override
public void method() {
new Class1().Func1();
source.method();
new Class2().Func2();
doSomething();
}
}
9.外观模式（Facade）
为子系统中的一组接口提供一个一致的界面，定义一个高层接口，这个接口使得这一子系统更加容易使用。这句话是百度百科的解释，有点难懂，但是没事，看下面的例子，我们在启动停止所有子系统的时候，为它们设计一个外观类，这样就可以实现统一的接口，这样即使有新增的子系统subSystem4,也可以在不修改客户端代码的情况下轻松完成。
public class Facade {
private subSystem1 subSystem1 = new subSystem1();
private subSystem2 subSystem2 = new subSystem2();
private subSystem3 subSystem3 = new subSystem3();
public void startSystem(){
subSystem1.start();
subSystem2.start();
subSystem3.start();
}
public void stopSystem(){
subSystem1.stop();
subSystem2.stop();
subSystem3.stop();
}
}
10.桥接模式（Bridge）
这里引用下http://www.runoob.com/design-pattern/bridge-pattern.html的例子。Circle类将DrwaApi与Shape类进行了桥接，代码：
interface DrawAPI {
public void drawCircle(int radius, int x, int y);
}
class RedCircle implements DrawAPI {
@Override
public void drawCircle(int radius, int x, int y) {
System.out.println("Drawing Circle[ color: red, radius: "
+ radius +", x: " +x+", "+ y +"]");
}
}
class GreenCircle implements DrawAPI {
@Override
public void drawCircle(int radius, int x, int y) {
System.out.println("Drawing Circle[ color: green, radius: "
+ radius +", x: " +x+", "+ y +"]");
}
}
abstract class Shape {
protected DrawAPI drawAPI;
protected Shape(DrawAPI drawAPI){
this.drawAPI = drawAPI;
}
public abstract void draw();
}
class Circle extends Shape {
private int x, y, radius;
public Circle(int x, int y, int radius, DrawAPI drawAPI) {
super(drawAPI);
this.x = x;
this.y = y;
this.radius = radius;
}
public void draw() {
drawAPI.drawCircle(radius,x,y);
}
}
//客户端使用代码
Shape redCircle = new Circle(100,100, 10, new RedCircle());
Shape greenCircle = new Circle(100,100, 10, new GreenCircle());
redCircle.draw();
greenCircle.draw();
11.组合模式（Composite）
组合模式是为了表示那些层次结构，同时部分和整体也可能是一样的结构，常见的如文件夹或者树。举例：
abstract class component{}
class File extends component{ String filename;}
class Folder extends component{
component[] files ; //既可以放文件File类，也可以放文件夹Folder类。Folder类下又有子文件或子文件夹。
String foldername ;
public Folder(component[] source){ files = source ;}
public void scan(){
for ( component f:files){
if ( f instanceof File){
System.out.println("File "+((File) f).filename);
}else if(f instanceof Folder){
Folder e = (Folder)f ;
System.out.println("Folder "+e.foldername);
e.scan();
}
}
}
}
12.享元模式（Flyweight）
使用共享对象的方法，用来尽可能减少内存使用量以及分享资讯。通常使用工厂类辅助，例子中使用一个HashMap类进行辅助判断，数据池中是否已经有了目标实例，如果有，则直接返回，不需要多次创建重复实例。
abstract class flywei{ }
public class Flyweight extends flywei{
Object obj ;
public Flyweight(Object obj){
this.obj = obj;
}
}
class FlyweightFactory{
private HashMap data;
public FlyweightFactory(){ data = new HashMap();}
public Flyweight getFlyweight(Object object){
if ( data.containsKey(object)){
return data.get(object);
}else {
Flyweight flyweight = new Flyweight(object);
data.put(object,flyweight);
return flyweight;
}
}
}
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