县网站建设运维情况自查报告,合肥网站建设培训学校,静态网页设计与制作实训报告,推广方案怎么写模板设计模式的分类 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、组合模…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。
一、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pizzachesse,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(); } } 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pizzachesse,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pizzachesse,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pizzachinese 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 instancenull;private Singleton(){};public static Singleton getInstance(){if(instancenull){instancenew 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:
memoryallocate();//1:初始化内存空间
ctorInstance(memory);//2:初始化对象
instancememory();//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(instancenull)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 startSystem.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 endSystem.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。
二、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 { 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 Testpublic 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 anew AdapterUSB2VGA();//进行投影Projector p1new 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 price0f;; public void setDescription(String description){this.descriptiondescription;}public String getDescription(){return description-this.getPrice();}public float getPrice(){return price;}public void setPrice(float price){this.priceprice;}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(); }
} 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coffeemilk。再加牛奶价格为coffeemilkchocolate。
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() {Coming Soon();
}} public class Vivo extends Phone {
Override
public void run() {Coming Soon();
}} 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。
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。 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。 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
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 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
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 不容易限制容器中的构件 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 stubreturn null;
}Override
public void operation() {// TODO Auto-generated method stubSystem.out.println(树叶name被访问);
}} 3 树枝
public class Composite implements Component {
private ArrayListComponent children new ArrayListComponent();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 MapString, 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()); }
} 三、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 stubreturn num1 num2;
}} public class SubstractStrategy implements Strategy {
Override
public int calc(int num1, int num2) {// TODO Auto-generated method stubreturn 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 environmentnew Environment(new AddStrategy());int resultenvironment.calculate(20, 5);System.out.println(result);Environment environment1new Environment(new SubstractStrategy());int result1environment1.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。23 种设计模式详解全23种具体类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 ListObserver list;
private String message;public WechatServer() {list new ArrayListObserver();
}Override
public void registerObserver(Observer o) {// TODO Auto-generated method stublist.add(o);
}Override
public void removeObserver(Observer o) {// TODO Auto-generated method stubif (!list.isEmpty()) {list.remove(o);}
}Override
public void notifyObserver() {// TODO Auto-generated method stubfor (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ArrayListList接口的链表实现LinkListSet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 menuItems;
public CakeHouseMenu() {menuItems new ArrayListMenuItem();addItem(KFC Cake Breakfast,boiled eggstoastcabbage,true,3.99f);addItem(MDL Cake Breakfast,fried eggstoast,false,3.59f);addItem(Stawberry Cake,fresh stawberry,true,3.29f);addItem(Regular Cake Breakfast,toastsausage,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 position0;public CakeHouseIterator(){position0;}Overridepublic boolean hasNext() {// TODO Auto-generated method stubif(positionmenuItems.size()){return true;}return false;}Overridepublic Object next() {// TODO Auto-generated method stubMenuItem menuItem menuItems.get(position);position;return menuItem;}};
//鍏朵粬鍔熻兘浠爜} 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, baconlettucetomatocabbage, true, 3.58f);addItem(Blt, baconlettucetomato, false, 3.00f);addItem(bean soup, beanpotato salad, true, 3.28f);addItem(hotdog, onionscheesebread, 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;}Overridepublic boolean hasNext() {// TODO Auto-generated method stubif (position numberOfItems) {return true;}return false;}Overridepublic Object next() {// TODO Auto-generated method stubMenuItem menuItem menuItems[position];position;return menuItem;}
};} 4 女服务员
public class Waitress { private ArrayList iterators new ArrayList();
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
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。 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。 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.NameName; } public abstract void ProcessRequest( PurchaseRequest request); public void SetSuccessor(Approver successor) { // TODO Auto-generated method stub this.successorsuccessor; } } 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 stubif (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 stubif ((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
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()。 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。 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。 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 stublight.Off();
}Override
public void undo() {// TODO Auto-generated method stublight.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 stubcommand.excute();
}public void CommandUndo(Command command) {// TODO Auto-generated method stubcommand.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 stubSystem.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
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。 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。 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 ListMementoIF mementoList new ArrayListMementoIF();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。
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。 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。 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。 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。
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”。 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。 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。
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。 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。 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。 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。 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 stubEmployee 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 stubEmployee 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 HashMapString, 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。
降低了对象之间的耦合性使得对象易于独立地被复用。 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
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。 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。 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。 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 ListColleague colleagues new ArrayListColleague();Override
public void register(Colleague colleague) {// TODO Auto-generated method stubif (!colleagues.contains(colleague)) {colleagues.add(colleague);colleague.setMedium(this);}
}Override
public void relay(String from, String to, String ad) {// TODO Auto-generated method stubfor (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 stubmediator.relay(name, to, ad);
}Override
public void receive(String from, String ad) {// TODO Auto-generated method stubSystem.out.println(name 接收到来自 from 的消息: ad);
}}
