Java的幾種設計模式

時間 2019-11-29

標籤 java 幾種設計模式欄目 Java 简体版

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java的設計模式大致上分爲三大類：

建立型模式（5種）：工廠方法模式，抽象工廠模式，單例模式，建造者模式，原型模式。
結構型模式（7種）：適配器模式，裝飾器模式，代理模式，外觀模式，橋接模式，組合模式，享元模式。
行爲型模式（11種）：策略模式、模板方法模式、觀察者模式、迭代子模式、責任鏈模式、命令模式、備忘錄模式、狀態模式、訪問者模式、中介者模式、解釋器模式。

設計模式遵循的原則有6個：

一、開閉原則（Open Close Principle）html

　　對擴展開放，對修改關閉。java

二、里氏代換原則（Liskov Substitution Principle）編程

　　只有當衍生類能夠替換掉基類，軟件單位的功能不受到影響時，基類才能真正被複用，而衍生類也可以在基類的基礎上增長新的行爲。設計模式

三、依賴倒轉原則（Dependence Inversion Principle）ide

　　這個是開閉原則的基礎，對接口編程，依賴於抽象而不依賴於具體。函數

四、接口隔離原則（Interface Segregation Principle）工具

　　使用多個隔離的藉口來下降耦合度。ui

五、迪米特法則（最少知道原則）（Demeter Principle）this

　　一個實體應當儘可能少的與其餘實體之間發生相互做用，使得系統功能模塊相對獨立。spa

六、合成複用原則（Composite Reuse Principle）

　　原則是儘可能使用合成/聚合的方式，而不是使用繼承。繼承實際上破壞了類的封裝性，超類的方法可能會被子類修改。

1. 工廠模式（Factory Method）

　　經常使用的工廠模式是靜態工廠，利用static方法，做爲一種相似於常見的工具類Utils等輔助效果，通常狀況下工廠類不須要實例化。

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{
    //客戶端代碼只須要將相應的參數傳入便可獲得對象
    //用戶不須要了解工廠類內部的邏輯。
    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. 抽象工廠模式（Abstract Factory）

　　一個基礎接口定義了功能，每一個實現接口的子類就是產品，而後定義一個工廠接口，實現了工廠接口的就是工廠，這時候，接口編程的優勢就出現了，咱們能夠新增產品類（只須要實現產品接口），只須要同時新增一個工廠類，客戶端就能夠輕鬆調用新產品的代碼。

　　抽象工廠的靈活性就體如今這裏，無需改動原有的代碼，畢竟對於客戶端來講，靜態工廠模式在不改動StaticFactory類的代碼時沒法新增產品，若是採用了抽象工廠模式，就能夠輕鬆的新增拓展類。

　　實例代碼：

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. 單例模式（Singleton）

　　在內部建立一個實例，構造器所有設置爲private，全部方法均在該實例上改動，在建立上要注意類的實例化只能執行一次，能夠採用許多種方法來實現，如Synchronized關鍵字，或者利用內部類等機制來實現。

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）

　　在瞭解以前，先假設有一個問題，咱們須要建立一個學生對象，屬性有name,number,class,sex,age,school等屬性，若是每個屬性均可覺得空，也就是說咱們能夠只用一個name,也能夠用一個school,name,或者一個class,number，或者其餘任意的賦值來建立一個學生對象，這時該怎麼構造？

　　難道咱們寫6個1個輸入的構造函數，15個2個輸入的構造函數.......嗎？這個時候就須要用到Builder模式了。給個例子，你們確定一看就懂：

public class Builder {

    static class Student{
        String name = null ;
        int number = -1 ;
        String sex = null ;
        int age = -1 ;
        String school = null ;

　　　　　//構建器，利用構建器做爲參數來構建Student對象
        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）

原型模式就是講一個對象做爲原型，使用clone()方法來建立新的實例。

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();
    }
}

此處使用的是淺拷貝，關於深淺拷貝，你們能夠另行查找相關資料。

6.適配器模式（Adapter）

適配器模式的做用就是在原來的類上提供新功能。主要可分爲3種：

類適配：建立新類，繼承源類，並實現新接口，例如
```
class  adapter extends oldClass  implements newFunc{}
```
對象適配：建立新類持源類的實例，並實現新接口，例如
```
class adapter implements newFunc { private oldClass oldInstance ;}
```
接口適配：建立新的抽象類實現舊接口方法。例如
```
abstract class adapter implements oldClassFunc { void newFunc();}
```

7.裝飾模式（Decorator）

給一類對象增長新的功能，裝飾方法與具體的內部邏輯無關。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）

客戶端經過代理類訪問，代理類實現具體的實現細節，客戶只須要使用代理類便可實現操做。

這種模式能夠對舊功能進行代理，用一個代理類調用原有的方法，且對產生的結果進行控制。

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.外觀模式（Facade）

爲子系統中的一組接口提供一個一致的界面，定義一個高層接口，這個接口使得這一子系統更加容易使用。這句話是百度百科的解釋，有點難懂，可是沒事，看下面的例子，咱們在啓動中止全部子系統的時候，爲它們設計一個外觀類，這樣就能夠實現統一的接口，這樣即便有新增的子系統subSystem4,也能夠在不修改客戶端代碼的狀況下輕鬆完成。

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.橋接模式（Bridge）

這裏引用下http://www.runoob.com/design-pattern/bridge-pattern.html的例子。Circle類將DrwaApi與Shape類進行了橋接，代碼：

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);
    }
}

//客戶端使用代碼
Shape redCircle = new Circle(100,100, 10, new RedCircle());
Shape greenCircle = new Circle(100,100, 10, new GreenCircle());
redCircle.draw();
greenCircle.draw();

11.組合模式（Composite）

組合模式是爲了表示那些層次結構，同時部分和總體也多是同樣的結構，常見的如文件夾或者樹。舉例：

abstract class component{}

class File extends  component{ String filename;}

class Folder extends  component{
    component[] files ;  //既能夠放文件File類，也能夠放文件夾Folder類。Folder類下又有子文件或子文件夾。
    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）

使用共享對象的方法，用來儘量減小內存使用量以及分享資訊。一般使用工廠類輔助，例子中使用一個HashMap類進行輔助判斷，數據池中是否已經有了目標實例，若是有，則直接返回，不須要屢次建立重複實例。

abstract class flywei{ }

public class Flyweight extends flywei{
    Object obj ;
    public Flyweight(Object obj){
        this.obj = obj;
    }
}

class  FlyweightFactory{
    private HashMap<Object,Flyweight> 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;
        }
    }
}