做论坛网站多少钱,送菜网站制作,二手设备回收做哪个网站好,企业网站不付服务费应该怎么做一、设计模式的分类
总体来说设计模式分为三大类#xff1a;
创建型模式#xff0c;共五种#xff1a;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#xff0c;共七种#xff1a;适配器模式、装饰器模式、代理模式、外观模式、桥接模式、…一、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。
其实还有两类并发型模式和线程池模式。用一个图片来整体描述一下 二、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如若不然就应该把类拆分。 2、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可以出现的地方子类一定可以出现。 LSP是继承复用的基石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。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。—— From Baidu 百科
历史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
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。 4、接口隔离原则Interface Segregation Principle
这个原则的意思是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
就是说一个类对自己依赖的类知道的越少越好。也就是说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
原则是尽量首先使用合成/聚合的方式而不是使用继承。 三、Java的23中设计模式
A、创建模式
从这一块开始我们详细介绍Java中23种设计模式的概念应用场景等情况并结合他们的特点及设计模式的原则进行分析。 首先简单工厂模式不属于23中涉及模式简单工厂一般分为普通简单工厂、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
01、普通
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。首先看下关系图 举例如下我们举一个发送邮件和短信的例子
首先创建二者的共同接口
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public interface Sender { public void Send(); }
其次创建实现类
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public class MailSender implements Sender { Override public void Send() { System.out.println(this is mailsender!); } }
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public class SmsSender implements Sender { Override public void Send() { System.out.println(this is sms sender!); } }
最后建工厂类
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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; } } }
我们来测试下
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!
02、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。关系图 将上面的代码做下修改改动下SendFactory类就行如下
[java] view plaincopypublic class SendFactory { public Sender produceMail(){ return new MailSender(); } public Sender produceSms(){ return new SmsSender(); } }
测试类如下
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public class FactoryTest { public static void main(String[] args) { SendFactory factory new SendFactory(); Sender sender factory.produceMail(); sender.Send(); } }
输出this is mailsender!
03、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需要创建实例直接调用即可。
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public class SendFactory { public static Sender produceMail(){ return new MailSender(); } public static Sender produceSms(){ return new SmsSender(); } }
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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。 1、工厂方法模式Factory Method 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工厂方法模式创建一个工厂接口和创建多个工厂实现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。 请看例子
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public interface Sender { public void Send(); }
两个实现类
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public class MailSender implements Sender { Override public void Send() { System.out.println(this is mailsender!); } }
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public class SmsSender implements Sender { Override public void Send() { System.out.println(this is sms sender!); } }
两个工厂类
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public class SendMailFactory implements Provider { Override public Sender produce(){ return new MailSender(); } }
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public class SendSmsFactory implements Provider{ Override public Sender produce() { return new SmsSender(); } }
在提供一个接口
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public interface Provider { public Sender produce(); }
测试类
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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 2、抽象工厂模式
工厂方法模式和抽象工厂模式不好分清楚他们的区别如下 工厂方法模式
一个抽象产品类可以派生出多个具体产品类。
一个抽象工厂类可以派生出多个具体工厂类。
每个具体工厂类只能创建一个具体产品类的实例。抽象工厂模式
多个抽象产品类每个抽象产品类可以派生出多个具体产品类。
一个抽象工厂类可以派生出多个具体工厂类。
每个具体工厂类可以创建多个具体产品类的实例也就是创建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创建一个具体产品类的实例而抽象工厂模式可以创建多个。
工厂方法创建 一种 产品他的着重点在于怎么创建也就是说如果你开发你的大量代码很可能围绕着这种产品的构造初始化这些细节上面。也因为如此类似的产品之间有很多可以复用的特征所以会和模版方法相随。 抽象工厂需要创建一些列产品着重点在于创建哪些产品上也就是说如果你开发你的主要任务是划分不同差异的产品线并且尽量保持每条产品线接口一致从而可以从同一个抽象工厂继承。 对于java来说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个工厂方法返回某种类型的对象。比如说工厂可以生产鼠标和键盘。那么抽象工厂的实现类它的某个具体子类的对象都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可以把键盘从罗技换到微软。但是用了抽象工厂模式你只要换家工厂就可以同时替换鼠标和键盘一套。如果你要的产品有几十个当然用抽象工厂模式一次替换全部最方便这个工厂会替你用相应的工厂方法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 3、单例模式Singleton
单例对象Singleton是一种常用的设计模式。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
1、某些类创建比较频繁对于一些大型的对象这是一笔很大的系统开销。
2、省去了new操作符降低了系统内存的使用频率减轻GC压力。
3、有些类如交易所的核心交易引擎控制着交易流程如果该类可以创建多个的话系统完全乱了。比如一个军队出现了多个司令员同时指挥肯定会乱成一团所以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。
首先我们写一个简单的单例类
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public class Singleton { /* 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 */ private static Singleton instance null; /* 私有构造方法防止被实例化 */ private Singleton() { } /* 静态工程方法创建实例 */ public static Singleton getInstance() { if (instance null) { instance new Singleton(); } return instance; } /* 如果该对象被用于序列化可以保证对象在序列化前后保持一致 */ public Object readResolve() { return instance; } } 这个类可以满足基本要求但是像这样毫无线程安全保护的类如果我们把它放入多线程的环境下肯定就会出现问题了如何解决我们首先会想到对getInstance方法加synchronized关键字如下
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public static synchronized Singleton getInstance() { if (instance null) { instance new Singleton(); } return instance; }
但是synchronized关键字锁住的是这个对象这样的用法在性能上会有所下降因为每次调用getInstance()都要对对象上锁事实上只有在第一次创建对象的时候需要加锁之后就不需要了所以这个地方需要改进。我们改成下面这个
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public static Singleton getInstance() { if (instance null) { synchronized (instance) { if (instance null) { instance new Singleton(); } } } return instance; }
似乎解决了之前提到的问题将synchronized关键字加在了内部也就是说当调用的时候是不需要加锁的只有在instance为null并创建对象的时候才需要加锁性能有一定的提升。但是这样的情况还是有可能有问题的看下面的情况在Java指令中创建对象和赋值操作是分开进行的也就是说instance new Singleton();语句是分两步执行的。但是JVM并不保证这两个操作的先后顺序也就是说有可能JVM会为新的Singleton实例分配空间然后直接赋值给instance成员然后再去初始化这个Singleton实例。这样就可能出错了我们以A、B两个线程为例
aA、B线程同时进入了第一个if判断
bA首先进入synchronized块由于instance为null所以它执行instance new Singleton();
c由于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然后A离开了synchronized块。
dB进入synchronized块由于instance此时不是null因此它马上离开了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于是错误发生了。
所以程序还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我们就可以看出尤其是在写多线程环境下的程序更有难度有挑战性。我们对该程序做进一步优化
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private static class SingletonFactory{ private static Singleton instance new Singleton(); } public static Singleton getInstance(){ return SingletonFactory.instance; }
实际情况是单例模式使用内部类来维护单例的实现JVM内部的机制能够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。这样当我们第一次调用getInstance的时候JVM能够帮我们保证instance只被创建一次并且会保证把赋值给instance的内存初始化完毕这样我们就不用担心上面的问题。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。这样我们暂时总结一个完美的单例模式
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public class Singleton { /* 私有构造方法防止被实例化 */ private Singleton() { } /* 此处使用一个内部类来维护单例 */ private static class SingletonFactory { private static Singleton instance new Singleton(); } /* 获取实例 */ public static Singleton getInstance() { return SingletonFactory.instance; } /* 如果该对象被用于序列化可以保证对象在序列化前后保持一致 */ public Object readResolve() { return getInstance(); } }
其实说它完美也不一定如果在构造函数中抛出异常实例将永远得不到创建也会出错。所以说十分完美的东西是没有的我们只能根据实际情况选择最适合自己应用场景的实现方法。也有人这样实现因为我们只需要在创建类的时候进行同步所以只要将创建和getInstance()分开单独为创建加synchronized关键字也是可以的
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public class SingletonTest { private static SingletonTest instance null; private SingletonTest() { } private static synchronized void syncInit() { if (instance null) { instance new SingletonTest(); } } public static SingletonTest getInstance() { if (instance null) { syncInit(); } return instance; } }
考虑性能的话整个程序只需创建一次实例所以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
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public class SingletonTest { private static SingletonTest instance null; private Vector properties null; public Vector getProperties() { return properties; } private SingletonTest() { } private static synchronized void syncInit() { if (instance null) { instance new SingletonTest(); } } public static SingletonTest getInstance() { if (instance null) { syncInit(); } return instance; } public void updateProperties() { SingletonTest shadow new SingletonTest(); properties shadow.getProperties(); } }
通过单例模式的学习告诉我们
1、单例模式理解起来简单但是具体实现起来还是有一定的难度。
2、synchronized关键字锁定的是对象在用的时候一定要在恰当的地方使用注意需要使用锁的对象和过程可能有的时候并不是整个对象及整个过程都需要锁。
到这儿单例模式基本已经讲完了结尾处笔者突然想到另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二者有什么不同
首先静态类不能实现接口。从类的角度说是可以的但是那样就破坏了静态了。因为接口中不允许有static修饰的方法所以即使实现了也是非静态的
其次单例可以被延迟初始化静态类一般在第一次加载是初始化。之所以延迟加载是因为有些类比较庞大所以延迟加载有助于提升性能。
再次单例类可以被继承他的方法可以被覆写。但是静态类内部方法都是static无法被覆写。
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类只要满足单例的基本需求你可以在里面随心所欲的实现一些其它功能但是静态类不行。从上面这些概括中基本可以看出二者的区别但是从另一方面讲我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所以二者有很大的关联只是我们考虑问题的层面不同罢了。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一样其实生活中很多事情都是这样单用不同的方法来处理问题总是有优点也有缺点最完美的方法是结合各个方法的优点才能最好的解决问题 4、建造者模式Builder 5、原型模式Prototype
原型模式虽然是创建型的模式但是与工程模式没有关系从名字即可看出该模式的思想就是将一个对象作为原型对其进行复制、克隆产生一个和原对象类似的新对象。本小结会通过对象的复制进行讲解。在Java中复制对象是通过clone()实现的先创建一个原型类
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public class Prototype implements Cloneable { public Object clone() throws CloneNotSupportedException { Prototype proto (Prototype) super.clone(); return proto; } }
很简单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()方法而在Object类中clone()是native的具体怎么实现我会在另一篇文章中关于解读Java中本地方法的调用此处不再深究。在这儿我将结合对象的浅复制和深复制来说一下首先需要了解对象深、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。
此处写一个深浅复制的例子
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public class Prototype implements Cloneable, Serializable { private static final long serialVersionUID 1L; private String string; private SerializableObject obj; /* 浅复制 */ public Object clone() throws CloneNotSupportedException { Prototype proto (Prototype) super.clone(); return proto; } /* 深复制 */ public Object deepClone() throws IOException, ClassNotFoundException { /* 写入当前对象的二进制流 */ ByteArrayOutputStream bos new ByteArrayOutputStream(); ObjectOutputStream oos new ObjectOutputStream(bos); oos.writeObject(this); /* 读出二进制流产生的新对象 */ ByteArrayInputStream bis new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray()); ObjectInputStream ois new ObjectInputStream(bis); return ois.readObject(); } public String getString() { return string; } public void setString(String string) { this.string string; } public SerializableObject getObj() { return obj; } public void setObj(SerializableObject obj) { this.obj obj; } } class SerializableObject implements Serializable { private static final long serialVersionUID 1L; } 要实现深复制需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 我们接着讨论设计模式上篇文章我讲完了5种创建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种模式的起源我们看下面的图 6、适配器模式 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。
01、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通过Adapter类将Source的功能扩展到Targetable里看代码
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public class Source { public void method1() { System.out.println(this is original method!); } }
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public interface Targetable { /* 与原类中的方法相同 */ public void method1(); /* 新类的方法 */ public void method2(); }
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public class Adapter extends Source implements Targetable { Override public void method2() { System.out.println(this is the targetable method!); } }
Adapter类继承Source类实现Targetable接口下面是测试类
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public class AdapterTest { public static void main(String[] args) { Targetable target new Adapter(); target.method1(); target.method2(); } }
输出
this is original method! this is the targetable method!
这样Targetable接口的实现类就具有了Source类的功能。
02、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类作修改这次不继承Source类而是持有Source类的实例以达到解决兼容性的问题。看图 只需要修改Adapter类的源码即可
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public class Wrapper implements Targetable { private Source source; public Wrapper(Source source){ super(); this.source source; } Override public void method2() { System.out.println(this is the targetable method!); } Override public void method1() { source.method1(); } }
测试类
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public class AdapterTest { public static void main(String[] args) { Source source new Source(); Targetable target new Wrapper(source); target.method1(); target.method2(); } }
输出与第一种一样只是适配的方法不同而已。 03、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我们写的一个接口中有多个抽象方法当我们写该接口的实现类时必须实现该接口的所有方法这明显有时比较浪费因为并不是所有的方法都是我们需要的有时只需要某一些此处为了解决这个问题我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所有的方法而我们不和原始的接口打交道只和该抽象类取得联系所以我们写一个类继承该抽象类重写我们需要的方法就行。看一下类图 这个很好理解在实际开发中我们也常会遇到这种接口中定义了太多的方法以致于有时我们在一些实现类中并不是都需要。看代码
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public interface Sourceable { public void method1(); public void method2(); }
抽象类Wrapper2
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public abstract class Wrapper2 implements Sourceable{ public void method1(){} public void method2(){} }
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public class SourceSub1 extends Wrapper2 { public void method1(){ System.out.println(the sourceable interfaces first Sub1!); } }
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public class SourceSub2 extends Wrapper2 { public void method2(){ System.out.println(the sourceable interfaces second Sub2!); } }
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public class WrapperTest { public static void main(String[] args) { Sourceable source1 new SourceSub1(); Sourceable source2 new SourceSub2(); source1.method1(); source1.method2(); source2.method1(); source2.method2(); } }
测试输出
the sourceable interfaces first Sub1! the sourceable interfaces second Sub2!
达到了我们的效果 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。
对象的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。
接口的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。 7、装饰模式Decorator
顾名思义装饰模式就是给一个对象增加一些新的功能而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如下 Source类是被装饰类Decorator类是一个装饰类可以为Source类动态的添加一些功能代码如下
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public interface Sourceable { public void method(); }
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public class Source implements Sourceable { Override public void method() { System.out.println(the original method!); } }
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public class Decorator implements Sourceable { private Sourceable source; public Decorator(Sourceable source){ super(); this.source source; } Override public void method() { System.out.println(before decorator!); source.method(); System.out.println(after decorator!); } }
测试类
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public class DecoratorTest { public static void main(String[] args) { Sourceable source new Source(); Sourceable obj new Decorator(source); obj.method(); } }
输出
before decorator! the original method! after decorator!
装饰器模式的应用场景
1、需要扩展一个类的功能。
2、动态的为一个对象增加功能而且还能动态撤销。继承不能做到这一点继承的功能是静态的不能动态增删。
缺点产生过多相似的对象不易排错 8、代理模式Proxy
其实每个模式名称就表明了该模式的作用代理模式就是多一个代理类出来替原对象进行一些操作比如我们在租房子的时候回去找中介为什么呢因为你对该地区房屋的信息掌握的不够全面希望找一个更熟悉的人去帮你做此处的代理就是这个意思。再如我们有的时候打官司我们需要请律师因为律师在法律方面有专长可以替我们进行操作表达我们的想法。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我们看下代码
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public interface Sourceable { public void method(); }
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public class Source implements Sourceable { Override public void method() { System.out.println(the original method!); } }
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public class Proxy implements Sourceable { private Source source; public Proxy(){ super(); this.source new Source(); } Override public void method() { before(); source.method(); atfer(); } private void atfer() { System.out.println(after proxy!); } private void before() { System.out.println(before proxy!); } }
测试类
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public class ProxyTest { public static void main(String[] args) { Sourceable source new Proxy(); source.method(); } }
输出
before proxy! the original method! after proxy!
代理模式的应用场景
如果已有的方法在使用的时候需要对原有的方法进行改进此时有两种办法
1、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。
2、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。
使用代理模式可以将功能划分的更加清晰有助于后期维护 9、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一样可以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类中降低了类类之间的耦合度该模式中没有涉及到接口看下类图我们以一个计算机的启动过程为例 我们先看下实现类
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public class CPU { public void startup(){ System.out.println(cpu startup!); } public void shutdown(){ System.out.println(cpu shutdown!); } }
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public class Memory { public void startup(){ System.out.println(memory startup!); } public void shutdown(){ System.out.println(memory shutdown!); } }
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public class Disk { public void startup(){ System.out.println(disk startup!); } public void shutdown(){ System.out.println(disk shutdown!); } }
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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 startup(){ System.out.println(start the computer!); cpu.startup(); memory.startup(); disk.startup(); System.out.println(start computer finished!); } public void shutdown(){ System.out.println(begin to close the computer!); cpu.shutdown(); memory.shutdown(); disk.shutdown(); System.out.println(computer closed!); } }
User类如下
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public class User { public static void main(String[] args) { Computer computer new Computer(); computer.startup(); computer.shutdown(); } }
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!
如果我们没有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造成严重的依赖修改一个类可能会带来其他类的修改这不是我们想要看到的有了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作用这就是外观模式 10、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可以各自独立的变化。桥接的用意是将抽象化与实现化解耦使得二者可以独立变化像我们常用的JDBC桥DriverManager一样JDBC进行连接数据库的时候在各个数据库之间进行切换基本不需要动太多的代码甚至丝毫不用动原因就是JDBC提供统一接口每个数据库提供各自的实现用一个叫做数据库驱动的程序来桥接就行了。我们来看看关系图 实现代码
先定义接口
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public interface Sourceable { public void method(); }
分别定义两个实现类
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public class SourceSub1 implements Sourceable { Override public void method() { System.out.println(this is the first sub!); } }
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public class SourceSub2 implements Sourceable { Override public void method() { System.out.println(this is the second sub!); } }
定义一个桥持有Sourceable的一个实例
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public abstract class Bridge { private Sourceable source; public void method(){ source.method(); } public Sourceable getSource() { return source; } public void setSource(Sourceable source) { this.source source; } }
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public class MyBridge extends Bridge { public void method(){ getSource().method(); } }
测试类
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public class BridgeTest { public static void main(String[] args) { Bridge bridge new MyBridge(); /*调用第一个对象*/ Sourceable source1 new SourceSub1(); bridge.setSource(source1); bridge.method(); /*调用第二个对象*/ Sourceable source2 new SourceSub2(); bridge.setSource(source2); bridge.method(); } }
output
this is the first sub! this is the second sub!
这样就通过对Bridge类的调用实现了对接口Sourceable的实现类SourceSub1和SourceSub2的调用。接下来我再画个图大家就应该明白了因为这个图是我们JDBC连接的原理有数据库学习基础的一结合就都懂了。 11、组合模式Composite
组合模式有时又叫部分-整体模式在处理类似树形结构的问题时比较方便看看关系图 直接来看代码
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public class TreeNode { private String name; private TreeNode parent; private VectorTreeNode children new VectorTreeNode(); public TreeNode(String name){ this.name name; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name name; } public TreeNode getParent() { return parent; } public void setParent(TreeNode parent) { this.parent parent; } //添加孩子节点 public void add(TreeNode node){ children.add(node); } //删除孩子节点 public void remove(TreeNode node){ children.remove(node); } //取得孩子节点 public EnumerationTreeNode getChildren(){ return children.elements(); } }
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public class Tree { TreeNode root null; public Tree(String name) { root new TreeNode(name); } public static void main(String[] args) { Tree tree new Tree(A); TreeNode nodeB new TreeNode(B); TreeNode nodeC new TreeNode(C); nodeB.add(nodeC); tree.root.add(nodeB); System.out.println(build the tree finished!); } }
使用场景将多个对象组合在一起进行操作常用于表示树形结构中例如二叉树数等。 12、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可以减少内存的开销通常与工厂模式一起使用。 FlyWeightFactory负责创建和管理享元单元当一个客户端请求时工厂需要检查当前对象池中是否有符合条件的对象如果有就返回已经存在的对象如果没有则创建一个新对象FlyWeight是超类。一提到共享池我们很容易联想到Java里面的JDBC连接池想想每个连接的特点我们不难总结出适用于作共享的一些个对象他们有一些共有的属性就拿数据库连接池来说url、driverClassName、username、password及dbname这些属性对于每个连接来说都是一样的所以就适合用享元模式来处理建一个工厂类将上述类似属性作为内部数据其它的作为外部数据在方法调用时当做参数传进来这样就节省了空间减少了实例的数量。
看个例子 看下数据库连接池的代码
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public class ConnectionPool { private VectorConnection pool; /*公有属性*/ private String url jdbc:mysql://localhost:3306/test; private String username root; private String password root; private String driverClassName com.mysql.jdbc.Driver; private int poolSize 100; private static ConnectionPool instance null; Connection conn null; /*构造方法做一些初始化工作*/ private ConnectionPool() { pool new VectorConnection(poolSize); for (int i 0; i poolSize; i) { try { Class.forName(driverClassName); conn DriverManager.getConnection(url, username, password); pool.add(conn); } catch (ClassNotFoundException e) { e.printStackTrace(); } catch (SQLException e) { e.printStackTrace(); } } } /* 返回连接到连接池 */ public synchronized void release() { pool.add(conn); } /* 返回连接池中的一个数据库连接 */ public synchronized Connection getConnection() { if (pool.size() 0) { Connection conn pool.get(0); pool.remove(conn); return conn; } else { return null; } } } 通过连接池的管理实现了数据库连接的共享不需要每一次都重新创建连接节省了数据库重新创建的开销提升了系统的性能 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 父类与子类关系
13、策略模式strategy
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。需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可有可无属于辅助类提供辅助函数关系图如下 图中ICalculator提供同意的方法 AbstractCalculator是辅助类提供辅助方法接下来依次实现下每个类
首先统一接口
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public interface ICalculator { public int calculate(String exp); }
辅助类
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public abstract class AbstractCalculator { public int[] split(String exp,String opt){ String array[] exp.split(opt); int arrayInt[] new int[2]; arrayInt[0] Integer.parseInt(array[0]); arrayInt[1] Integer.parseInt(array[1]); return arrayInt; } }
三个实现类
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public class Plus extends AbstractCalculator implements ICalculator { Override public int calculate(String exp) { int arrayInt[] split(exp,\\); return arrayInt[0]arrayInt[1]; } }
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public class Minus extends AbstractCalculator implements ICalculator { Override public int calculate(String exp) { int arrayInt[] split(exp,-); return arrayInt[0]-arrayInt[1]; } }
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public class Multiply extends AbstractCalculator implements ICalculator { Override public int calculate(String exp) { int arrayInt[] split(exp,\\*); return arrayInt[0]*arrayInt[1]; } }
简单的测试类
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public class StrategyTest { public static void main(String[] args) { String exp 28; ICalculator cal new Plus(); int result cal.calculate(exp); System.out.println(result); } }
输出10
策略模式的决定权在用户系统本身提供不同算法的实现新增或者删除算法对各种算法做封装。因此策略模式多用在算法决策系统中外部用户只需要决定用哪个算法即可。 14、模板方法模式Template Method
解释一下模板方法模式就是指一个抽象类中有一个主方法再定义1...n个方法可以是抽象的也可以是实际的方法定义一个类继承该抽象类重写抽象方法通过调用抽象类实现对子类的调用先看个关系图 就是在AbstractCalculator类中定义一个主方法calculatecalculate()调用spilt()等Plus和Minus分别继承AbstractCalculator类通过对AbstractCalculator的调用实现对子类的调用看下面的例子
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public abstract class AbstractCalculator { /*主方法实现对本类其它方法的调用*/ public final int calculate(String exp,String opt){ int array[] split(exp,opt); return calculate(array[0],array[1]); } /*被子类重写的方法*/ abstract public int calculate(int num1,int num2); public int[] split(String exp,String opt){ String array[] exp.split(opt); int arrayInt[] new int[2]; arrayInt[0] Integer.parseInt(array[0]); arrayInt[1] Integer.parseInt(array[1]); return arrayInt; } }
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public class Plus extends AbstractCalculator { Override public int calculate(int num1,int num2) { return num1 num2; } }
测试类
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public class StrategyTest { public static void main(String[] args) { String exp 88; AbstractCalculator cal new Plus(); int result cal.calculate(exp, \\); System.out.println(result); } }
我跟踪下这个小程序的执行过程首先将exp和\\做参数调用AbstractCalculator类里的calculate(String,String)方法在calculate(String,String)里调用同类的split()之后再调用calculate(int ,int)方法从这个方法进入到子类中执行完return num1 num2后将值返回到AbstractCalculator类赋给result打印出来。正好验证了我们开头的思路。 类之间的关系
15、观察者模式Observer
包括这个模式在内的接下来的四个模式都是类和类之间的关系不涉及到继承学的时候应该 记得归纳记得本文最开始的那个图。观察者模式很好理解类似于邮件订阅和RSS订阅当我们浏览一些博客或wiki时经常会看到RSS图标就这的意思是当你订阅了该文章如果后续有更新会及时通知你。其实简单来讲就一句话当一个对象变化时其它依赖该对象的对象都会收到通知并且随着变化对象之间是一种一对多的关系。先来看看关系图 我解释下这些类的作用MySubject类就是我们的主对象Observer1和Observer2是依赖于MySubject的对象当MySubject变化时Observer1和Observer2必然变化。AbstractSubject类中定义着需要监控的对象列表可以对其进行修改增加或删除被监控对象且当MySubject变化时负责通知在列表内存在的对象。我们看实现代码
一个Observer接口
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public interface Observer { public void update(); }
两个实现类
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public class Observer1 implements Observer { Override public void update() { System.out.println(observer1 has received!); } }
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public class Observer2 implements Observer { Override public void update() { System.out.println(observer2 has received!); } }
Subject接口及实现类
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public interface Subject { /*增加观察者*/ public void add(Observer observer); /*删除观察者*/ public void del(Observer observer); /*通知所有的观察者*/ public void notifyObservers(); /*自身的操作*/ public void operation(); }
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public abstract class AbstractSubject implements Subject { private VectorObserver vector new VectorObserver(); Override public void add(Observer observer) { vector.add(observer); } Override public void del(Observer observer) { vector.remove(observer); } Override public void notifyObservers() { EnumerationObserver enumo vector.elements(); while(enumo.hasMoreElements()){ enumo.nextElement().update(); } } }
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public class MySubject extends AbstractSubject { Override public void operation() { System.out.println(update self!); notifyObservers(); } } 测试类
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public class ObserverTest { public static void main(String[] args) { Subject sub new MySubject(); sub.add(new Observer1()); sub.add(new Observer2()); sub.operation(); } }
输出
update self! observer1 has received! observer2 has received! 这些东西其实不难只是有些抽象不太容易整体理解建议读者根据关系图新建项目自己写代码或者参考我的代码,按照总体思路走一遍这样才能体会它的思想理解起来容易 16、迭代子模式Iterator
顾名思义迭代器模式就是顺序访问聚集中的对象一般来说集合中非常常见如果对集合类比较熟悉的话理解本模式会十分轻松。这句话包含两层意思一是需要遍历的对象即聚集对象二是迭代器对象用于对聚集对象进行遍历访问。我们看下关系图 这个思路和我们常用的一模一样MyCollection中定义了集合的一些操作MyIterator中定义了一系列迭代操作且持有Collection实例我们来看看实现代码
两个接口
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public interface Collection { public Iterator iterator(); /*取得集合元素*/ public Object get(int i); /*取得集合大小*/ public int size(); }
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public interface Iterator { //前移 public Object previous(); //后移 public Object next(); public boolean hasNext(); //取得第一个元素 public Object first(); }
两个实现
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public class MyCollection implements Collection { public String string[] {A,B,C,D,E}; Override public Iterator iterator() { return new MyIterator(this); } Override public Object get(int i) { return string[i]; } Override public int size() { return string.length; } }
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public class MyIterator implements Iterator { private Collection collection; private int pos -1; public MyIterator(Collection collection){ this.collection collection; } Override public Object previous() { if(pos 0){ pos--; } return collection.get(pos); } Override public Object next() { if(poscollection.size()-1){ pos; } return collection.get(pos); } Override public boolean hasNext() { if(poscollection.size()-1){ return true; }else{ return false; } } Override public Object first() { pos 0; return collection.get(pos); } }
测试类
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public class Test { public static void main(String[] args) { Collection collection new MyCollection(); Iterator it collection.iterator(); while(it.hasNext()){ System.out.println(it.next()); } } }
输出A B C D E
此处我们貌似模拟了一个集合类的过程感觉是不是很爽其实JDK中各个类也都是这些基本的东西加一些设计模式再加一些优化放到一起的只要我们把这些东西学会了掌握好了我们也可以写出自己的集合类甚至框架 17、责任链模式Chain of Responsibility
接下来我们将要谈谈责任链模式有多个对象每个对象持有对下一个对象的引用这样就会形成一条链请求在这条链上传递直到某一对象决定处理该请求。但是发出者并不清楚到底最终那个对象会处理该请求所以责任链模式可以实现在隐瞒客户端的情况下对系统进行动态的调整。先看看关系图 Abstracthandler类提供了get和set方法方便MyHandle类设置和修改引用对象MyHandle类是核心实例化后生成一系列相互持有的对象构成一条链。
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public interface Handler { public void operator(); }
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public abstract class AbstractHandler { private Handler handler; public Handler getHandler() { return handler; } public void setHandler(Handler handler) { this.handler handler; } }
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public class MyHandler extends AbstractHandler implements Handler { private String name; public MyHandler(String name) { this.name name; } Override public void operator() { System.out.println(namedeal!); if(getHandler()!null){ getHandler().operator(); } } }
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public class Test { public static void main(String[] args) { MyHandler h1 new MyHandler(h1); MyHandler h2 new MyHandler(h2); MyHandler h3 new MyHandler(h3); h1.setHandler(h2); h2.setHandler(h3); h1.operator(); } }
输出
h1deal! h2deal! h3deal!
此处强调一点就是链接上的请求可以是一条链可以是一个树还可以是一个环模式本身不约束这个需要我们自己去实现同时在一个时刻命令只允许由一个对象传给另一个对象而不允许传给多个对象。 18、命令模式Command
命令模式很好理解举个例子司令员下令让士兵去干件事情从整个事情的角度来考虑司令员的作用是发出口令口令经过传递传到了士兵耳朵里士兵去执行。这个过程好在三者相互解耦任何一方都不用去依赖其他人只需要做好自己的事儿就行司令员要的是结果不会去关注到底士兵是怎么实现的。我们看看关系图 Invoker是调用者司令员Receiver是被调用者士兵MyCommand是命令实现了Command接口持有接收对象看实现代码
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public interface Command { public void exe(); }
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public class MyCommand implements Command { private Receiver receiver; public MyCommand(Receiver receiver) { this.receiver receiver; } Override public void exe() { receiver.action(); } }
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public class Receiver { public void action(){ System.out.println(command received!); } }
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public class Invoker { private Command command; public Invoker(Command command) { this.command command; } public void action(){ command.exe(); } }
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public class Test { public static void main(String[] args) { Receiver receiver new Receiver(); Command cmd new MyCommand(receiver); Invoker invoker new Invoker(cmd); invoker.action(); } }
输出command received!
这个很哈理解命令模式的目的就是达到命令的发出者和执行者之间解耦实现请求和执行分开熟悉Struts的同学应该知道Struts其实就是一种将请求和呈现分离的技术其中必然涉及命令模式的思想
其实每个设计模式都是很重要的一种思想看上去很熟其实是因为我们在学到的东西中都有涉及尽管有时我们并不知道其实在Java本身的设计之中处处都有体现像AWT、JDBC、集合类、IO管道或者是Web框架里面设计模式无处不在。因为我们篇幅有限很难讲每一个设计模式都讲的很详细不过我会尽我所能尽量在有限的空间和篇幅内把意思写清楚了更好让大家明白。本章不出意外的话应该是设计模式最后一讲了首先还是上一下上篇开头的那个图 本章讲讲第三类和第四类。
类的状态
19、备忘录模式Memento
主要目的是保存一个对象的某个状态以便在适当的时候恢复对象个人觉得叫备份模式更形象些通俗的讲下假设有原始类AA中有各种属性A可以决定需要备份的属性备忘录类B是用来存储A的一些内部状态类C呢就是一个用来存储备忘录的且只能存储不能修改等操作。做个图来分析一下 Original类是原始类里面有需要保存的属性value及创建一个备忘录类用来保存value值。Memento类是备忘录类Storage类是存储备忘录的类持有Memento类的实例该模式很好理解。直接看源码
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public class Original { private String value; public String getValue() { return value; } public void setValue(String value) { this.value value; } public Original(String value) { this.value value; } public Memento createMemento(){ return new Memento(value); } public void restoreMemento(Memento memento){ this.value memento.getValue(); } }
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public class Memento { private String value; public Memento(String value) { this.value value; } public String getValue() { return value; } public void setValue(String value) { this.value value; } }
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public class Storage { private Memento memento; public Storage(Memento memento) { this.memento memento; } public Memento getMemento() { return memento; } public void setMemento(Memento memento) { this.memento memento; } }
测试类
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public class Test { public static void main(String[] args) { // 创建原始类 Original origi new Original(egg); // 创建备忘录 Storage storage new Storage(origi.createMemento()); // 修改原始类的状态 System.out.println(初始化状态为 origi.getValue()); origi.setValue(niu); System.out.println(修改后的状态为 origi.getValue()); // 回复原始类的状态 origi.restoreMemento(storage.getMemento()); System.out.println(恢复后的状态为 origi.getValue()); } }
输出
初始化状态为egg 修改后的状态为niu 恢复后的状态为egg
简单描述下新建原始类时value被初始化为egg后经过修改将value的值置为niu最后倒数第二行进行恢复状态结果成功恢复了。其实我觉得这个模式叫“备份-恢复”模式最形象。 20、状态模式State
核心思想就是当对象的状态改变时同时改变其行为很好理解就拿QQ来说有几种状态在线、隐身、忙碌等每个状态对应不同的操作而且你的好友也能看到你的状态所以状态模式就两点1、可以通过改变状态来获得不同的行为。2、你的好友能同时看到你的变化。看图 State类是个状态类Context类可以实现切换我们来看看代码 [java] view plaincopy
package com.xtfggef.dp.state; /** * 状态类的核心类 * 2012-12-1 * author erqing * */ public class State { private String value; public String getValue() { return value; } public void setValue(String value) { this.value value; } public void method1(){ System.out.println(execute the first opt!); } public void method2(){ System.out.println(execute the second opt!); } }
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package com.xtfggef.dp.state; /** * 状态模式的切换类 2012-12-1 * author erqing * */ public class Context { private State state; public Context(State state) { this.state state; } public State getState() { return state; } public void setState(State state) { this.state state; } public void method() { if (state.getValue().equals(state1)) { state.method1(); } else if (state.getValue().equals(state2)) { state.method2(); } } }
测试类
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public class Test { public static void main(String[] args) { State state new State(); Context context new Context(state); //设置第一种状态 state.setValue(state1); context.method(); //设置第二种状态 state.setValue(state2); context.method(); } }
输出 execute the first opt! execute the second opt!
根据这个特性状态模式在日常开发中用的挺多的尤其是做网站的时候我们有时希望根据对象的某一属性区别开他们的一些功能比如说简单的权限控制等。 通过中间类
21、访问者模式Visitor 访问者模式把数据结构和作用于结构上的操作解耦合使得操作集合可相对自由地演化。访问者模式适用于数据结构相对稳定算法又易变化的系统。因为访问者模式使得算法操作增加变得容易。若系统数据结构对象易于变化经常有新的数据对象增加进来则不适合使用访问者模式。访问者模式的优点是增加操作很容易因为增加操作意味着增加新的访问者。访问者模式将有关行为集中到一个访问者对象中其改变不影响系统数据结构。其缺点就是增加新的数据结构很困难。—— From 百科
简单来说访问者模式就是一种分离对象数据结构与行为的方法通过这种分离可达到为一个被访问者动态添加新的操作而无需做其它的修改的效果。简单关系图 来看看原码一个Visitor类存放要访问的对象 [java] view plaincopy
public interface Visitor { public void visit(Subject sub); }
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public class MyVisitor implements Visitor { Override public void visit(Subject sub) { System.out.println(visit the subjectsub.getSubject()); } }
Subject类accept方法接受将要访问它的对象getSubject()获取将要被访问的属性
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public interface Subject { public void accept(Visitor visitor); public String getSubject(); }
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public class MySubject implements Subject { Override public void accept(Visitor visitor) { visitor.visit(this); } Override public String getSubject() { return love; } }
测试
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public class Test { public static void main(String[] args) { Visitor visitor new MyVisitor(); Subject sub new MySubject(); sub.accept(visitor); } }
输出visit the subjectlove 该模式适用场景如果我们想为一个现有的类增加新功能不得不考虑几个事情1、新功能会不会与现有功能出现兼容性问题2、以后会不会再需要添加3、如果类不允许修改代码怎么办面对这些问题最好的解决方法就是使用访问者模式访问者模式适用于数据结构相对稳定的系统把数据结构和算法解耦 22、中介者模式Mediator 中介者模式也是用来降低类类之间的耦合的因为如果类类之间有依赖关系的话不利于功能的拓展和维护因为只要修改一个对象其它关联的对象都得进行修改。如果使用中介者模式只需关心和Mediator类的关系具体类类之间的关系及调度交给Mediator就行这有点像spring容器的作用。先看看图 User类统一接口User1和User2分别是不同的对象二者之间有关联如果不采用中介者模式则需要二者相互持有引用这样二者的耦合度很高为了解耦引入了Mediator类提供统一接口MyMediator为其实现类里面持有User1和User2的实例用来实现对User1和User2的控制。这样User1和User2两个对象相互独立他们只需要保持好和Mediator之间的关系就行剩下的全由MyMediator类来维护基本实现 [java] view plaincopy
public interface Mediator { public void createMediator(); public void workAll(); }
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public class MyMediator implements Mediator { private User user1; private User user2; public User getUser1() { return user1; } public User getUser2() { return user2; } Override public void createMediator() { user1 new User1(this); user2 new User2(this); } Override public void workAll() { user1.work(); user2.work(); } }
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public abstract class User { private Mediator mediator; public Mediator getMediator(){ return mediator; } public User(Mediator mediator) { this.mediator mediator; } public abstract void work(); }
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public class User1 extends User { public User1(Mediator mediator){ super(mediator); } Override public void work() { System.out.println(user1 exe!); } }
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public class User2 extends User { public User2(Mediator mediator){ super(mediator); } Override public void work() { System.out.println(user2 exe!); } }
测试类
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public class Test { public static void main(String[] args) { Mediator mediator new MyMediator(); mediator.createMediator(); mediator.workAll(); } }
输出
user1 exe! user2 exe! 23、解释器模式Interpreter
解释器模式是我们暂时的最后一讲一般主要应用在OOP开发中的编译器的开发中所以适用面比较窄。 Context类是一个上下文环境类Plus和Minus分别是用来计算的实现代码如下 [java] view plaincopy
public interface Expression { public int interpret(Context context); }
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public class Plus implements Expression { Override public int interpret(Context context) { return context.getNum1()context.getNum2(); } }
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public class Minus implements Expression { Override public int interpret(Context context) { return context.getNum1()-context.getNum2(); } }
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public class Context { private int num1; private int num2; public Context(int num1, int num2) { this.num1 num1; this.num2 num2; } public int getNum1() { return num1; } public void setNum1(int num1) { this.num1 num1; } public int getNum2() { return num2; } public void setNum2(int num2) { this.num2 num2; } }
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public class Test { public static void main(String[] args) { // 计算92-8的值 int result new Minus().interpret((new Context(new Plus() .interpret(new Context(9, 2)), 8))); System.out.println(result); } }
最后输出正确的结果3。
基本就这样解释器模式用来做各种各样的解释器如正则表达式等的解释器等等
