设计模式分类
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。
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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
设计模式六大原则
- 开闭原则：开闭原则就是说对扩展开放，对修改关闭
- 里氏代换原则：任何基类可以出现的地方，子类一定可以出现，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
- 依赖倒转原则：面对接口编程，依赖于抽象而不依赖于具体
- 迪米特法则：一个实体应当尽量少的与其他实体之间发生相互作用，使得系统功能模块相对独立
- 合成复用原则：原则是尽量使用合成、聚合的方式，而不是使用继承
单例模式
什么是单例？
保证一个类只会创建一个实例
应用场景：
- Winodw 任务管理器
- Windows 回收站
- 网站的在线人数计数器
- 应用程序的日志应用
- Web 应用配置对象的读取
- 数据库连接池
- 线程池
- 文件系统
- HttpApplication
运行时动态获取类信息
饿汉式
/**
* 饿汉式：
* 类初始化时，会立即加载对象，线程天生安全，效率高
*/
public class User {
// 存在方法区，不会回收
private static User user = new User();
private User() {
}
public User getInstance() {
return user;
}
懒汉式
/**
* 懒汉式：
* 类初始化时，不会真正创建对象，只有使用时才真正创建对象
*/
public class User {
private static User user;
private User() {
}
public static synchronized User getInstance() {
if (user == null)
user = new User();
return user;
}
}
静态内部类
/**
* 静态内部类：
* 兼顾了懒汉模式的内存优化（使用时才初始化）以及饿汉模式的安全性（不会被反射***）
*/
public class User {
private User(){
}
static class SingletonClassInstance{
private static final User user = new User();
}
public static User getInstance() {
return SingletonClassInstance.user;
}
}
枚举方式
/**
* 枚举：
* 枚举天生就是单例，从JVM提供保障单例，避免反射，缺点没有延迟加载
*/
public class User {
private User() {
}
public static User getInstance() {
return SingletonUserEnum.INSTANCE.getInstance();
}
static enum SingletonUserEnum{
INSTANCE;
private User user;
private SingletonUserEnum() {
user = new User();
}
public User getInstance() {
return this.user;
}
}
}
双重检验锁
/**
* 双重检验锁：
* 线程安全的单例模式
*/
public class User {
private String userName;
private volatile static User3 user3;
private User(){
}
public User getInstance(){
if (user == null) {
synchronized (this) {
if (user == null){
user = new User();
}
}
}
return user;
}
}
如何防止反射漏洞***？
在类里面增加一个 flag，初始值为 false，创建对象后更改为 true，如果为 true，就抛出异常
如何选择单例创建方式？
需要延迟加载，选择静态内部类、懒汉式
不需要延迟加载，选择枚举类、饿汉式
多线程应用首选双重检验锁
工厂模式
什么是工厂模式？
实现了创建者和调用者分离，工厂模式分为简单工厂、工厂方法、抽象工厂模式
应用场景：
- 日志记录器：记录可能记录到本地硬盘、系统事件、远程服务器等，用户可以选择记录日志到什么地方
- 数据库访问，当用户不知道最后系统采用哪一类数据库，以及数据库可能有变化时
- 设计一个连接服务器的框架，需要三个协议，"POP3"、"IMAP"、"HTTP"，可以把这三个作为产品类，共同实现一个接口
简单工厂
/**
* 简单工厂相当于一个工厂有各种产品，用户无需知道具体产品的名称，只需要知道产品对应的参数即可
* 缺点是类型过多不利于扩展维护
*/
public class CarFactory {
public static Car createrCar(String name) {
if (name == null || name.equals(""))
return null;
if (name.equals("比亚迪"))
return new BydCar();
if (name.equals("吉利"))
return new JiliCar();
return null;
}
}
工厂方法
/**
* 核心工厂不在负责所有产品的创建，而是将具体实现交给子类
*/
public interface CarFactory {
Car createrCar(String name);
}
class BydFactory implements CarFactory {
@Override
public Car createrCar(String name) {
return new BydCar();
}
}
class JiliFactory implements CarFactory {
@Override
public Car createrCar(String name) {
return new JiliCar();
}
}
抽象工厂模式
什么是抽象工厂模式？
抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）是围绕一个超级工厂创建其他工厂
该超级工厂又称为其他工厂的工厂，这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式
在抽象工厂模式中，接口是负责创建一个相关对象的工厂，不需要显式指定它们的类，每个生成的工厂都能按照工厂模式提供对象
应用场景：
/**
* 抽象工厂简单地说是工厂的工厂，抽象工厂可以创建具体工厂，由具体工厂来产生具体产品
*/
public interface Engine {
void run();
}
class EngineA implements Engine{
@Override
public void run() {
System.out.println("发动机转速快");
}
}
class EngineB implements Engine {
@Override
public void run() {
System.out.println("发动机转速慢");
}
}
public interface Chair {
void run();
}
class ChairA implements Chair {
@Override
public void run() {
System.out.println("自动加热");
}
}
class ChairB implements Chair {
@Override
public void run() {
System.out.println("不能加热");
}
}
public interface CarFactory {
// 创建发动机
Engine createEngine();
// 创建座椅
Chair createChair();
}
public class JiliFactory implements CarFactory{
@Override
public Engine createEngine() {
return new EngineA();
}
@Override
public Chair createChair() {
return new ChairA();
}
}
简单工厂、工厂方法、抽象工厂小结
- 简单工厂：用来生产同一等级结构中的任意产品
- 工厂方法 ：用来生产同一等级结构中的固定产品
- 抽象工厂 ：用来生产不同产品族的全部产品
代理模式
什么是代理模式？
代理模式可以控制对象的访问之前之后做一些操作，即 AOP
应用场景：
SpringAOP、事物原理、日志打印、权限控制、远程调用、安全代理
静态代理
/**
* 由程序员创建或工具生成代理类的源码，再编译代理类
* 所谓静态也就是在程序运行前就已经存在代理类的字节码文件，代理类和委托类的关系在运行前就确定了
*/
public interface IUserDao {
void save();
}
public class UserDao implements IUserDao {
public void save() {
System.out.println("已经保存数据...");
}
}
代理类
public class UserDaoProxy implements IUserDao {
private IUserDao target;
public UserDaoProxy(IUserDao iuserDao) {
this.target = iuserDao;
}
public void save() {
System.out.println("开启事物...");
target.save();
System.out.println("提交事物...");
}
}
jdk 动态代理
/**
* 是根据类加载器和接口创建代理类
* 通过实现InvocationHandler接口创建自己的调用处理器
* 通过为Proxy类指定ClassLoader对象和一组interface创建动态代理类
* 通过反射机制获取动态代理类的构造函数
* 通过构造函数创建代理类实例
* 缺点必须提供接口
*/
public class InvocationHandlerImpl implements InvocationHandler {
// 目标对象
private Object target;
public InvocationHandlerImpl(Object target) {
this.target = target;
}
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
System.out.println("开启事务");
// 返回执行结果
Object invoke = method.invoke(target, args);
System.out.println("提交事务");
return invoke;
}
public static void main(String[] args) {
IUserDao userDao = new UserDaoImpl();
InvocationHandlerImpl invocationHandler = new InvocationHandlerImpl(userDao);
// 获得类加载器
ClassLoader classLoader = userDao.getClass().getClassLoader();
// 获得接口
Class[] interfaces = userDao.getClass().getInterfaces();
IUserDao o = (IUserDao) Proxy.newProxyInstance(classLoader, interfaces, invocationHandler);
o.add();
}
}
cglib 动态代理
/**
* 利用asm开源包，对代理对象类的class文件加载进来，通过修改其字节码生成子类来处理
* 不需要提供接口
*/
public class CglibAutoProxy implements MethodInterceptor {
// 目标对象
private Object target;
public Object getInstance(Object target){
this.target = target;
// 操作字节码生成虚拟子类
Enhancer enhancer = new Enhancer();
enhancer.setSuperclass(target.getClass());
enhancer.setCallback(this);
return enhancer.create();
}
@Override
public Object intercept(Object o, Method method, Object[] objects, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
System.out.println("开启事务");
Object invoke = methodProxy.invoke(target, objects);
System.out.println("提交事务");
return invoke;
}
public static void main(String[] args) {
CglibAutoProxy cglibAutoProxy = new CglibAutoProxy();
UserDaoImpl o = (UserDaoImpl) cglibAutoProxy.getInstance(new UserDaoImpl());
o.add();
}
}
CGLIB 动态代理与 JDK 动态区别？
JDK 动态代理是利用反射机制生成一个实现代理接口的匿名类，在调用具体方法前调用 InvokeHandler 来处理
而 CGLIB 动态代理是利用 asm 开源包，对代理对象类的 class 文件加载进来，通过修改其字节码生成子类来处理
Spring 中：
如果目标对象实现了接口，默认情况下会采用 JDK 的动态代理实现 AOP
如果目标对象实现了接口，可以强制使用 CGLIB 实现 AOP
如果目标对象没有实现了接口，必须采用 CGLIB 库，spring 会自动在 JDK 动态代理和 CGLIB 之间转换
JDK 动态代理只能对实现了接口的类生成代理，而不能针对类 。
CGLIB 是针对类实现代理，主要是对指定的类生成一个子类，覆盖其中的方法
因为是继承，所以该类或方法最好不要声明成 final ，final 可以阻止继承和多态
建造者模式
什么是建造者模式？
是将一个复杂的对象的构建与它的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示
工厂模式提供的是创建单个类的模式，而建造者模式则是将各种产品集中起来管理，用来创建复合对象
建造者模式包含以下几个角色：
Builder：给出一个抽象接口，以规范产品对象的各个组成成分的建造。这个接口规定要实现复杂对象的哪些部分的创建，并不涉及具体的对象部件的创建
ConcreteBuilder：实现Builder接口，针对不同的商业逻辑，具体化复杂对象的各部分的创建
Director：调用具体建造者来创建复杂对象的各个部分，在指导者中不涉及具体产品的信息，只负责保证对象各部分完整创建或按某种顺序创建
Product：要创建的复杂对象
应用场景：
- 去肯德基，汉堡、可乐、薯条、炸鸡翅等是不变的，而其组合是经常变化的，生成出所谓的"套餐"
- JAVA 中的 StringBuilder
public class Person {
private String head;
private String body;
private String foot;
// 省略get和set
}
public interface PersonBuilder {
void builderHead();
void builderBody();
void builderFoot();
Person builderPerson();
}
public class ManBuilder implements PersonBuilder {
private Person person;
public ManBuilder(){
person = new Person();
}
public void builderHead() {
person.setHead("美国人头部 鼻子尖、长脸、蓝眼睛");
}
public void builderBody() {
person.setBody("美国人 长得比较高、块头大");
}
public void builderFoot() {
person.setFoot("美国人 腿长");
}
public Person builderPerson() {
return person;
}
}
public class PersonDirector {
public Person creater(PersonBuilder personBuilder) {
personBuilder.builderHead();
personBuilder.builderBody();
personBuilder.builderFoot();
return personBuilder.builderPerson();
}
public static void main(String[] args) {
PersonDirector personDirector = new PersonDirector();
Person creater = personDirector.creater(new ManBuilder());
System.out.println(creater);
}
}
模板模式
什么是模板模式？
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
应用场景：
- 在造房子的时候，地基、走线、水管都一样，只有在建筑的后期才有加壁橱加栅栏等差异
- 西游记里面菩萨定好的 81 难，这就是一个顶层的逻辑骨架
- spring 中对 Hibernate 的支持，将一些已经定好的方法封装起来，比如开启事务、获取 Session、关闭 Session 等，程序员不重复写那些已经规范好的代码，直接丢一个实体就可以保存
// 短信模板
public abstract class MsgTemplate {
public void sendMsg() {
addHeadLog();
httpRequest();
addHeadLog();
}
// 开始日志
void addHeadLog() {
System.out.println("调用运营商开始。。。");
}
abstract void httpRequest();
void addFootLog() {
System.out.println("调用运营商结束。。。");
}
}
public class Liantong extends MsgTemplate {
void httpRequest() {
System.out.println("联通。。。");
}
}
// 具体实现细节
public class Yidong extends MsgTemplate {
void httpRequest() {
System.out.println("移动。。。");
}
}
public class ClientTemplate {
public static void main(String[] args) {
Yidong yidong = new Yidong();
yidong.sendMsg();
}
}
适配器模式
什么是适配器模式
将一个类的接口转换成客户希望的另一个接口，适配器模式让那些接口不兼容的类可以一起工作
应用场景：
- 美国电器 110V，中国 220V，就要有一个适配器将 110V 转化为 220V
- 在 LINUX 上运行 WINDOWS 程序
- JAVA 中的 jdbc
public interface JP110VInterface {
void connect();
}
public class JP110VInterfaceImpl implements JP110VInterface {
public void connect() {
System.out.println("日本110V电源接口");
}
}
public interface ZN220VInterface {
public void connect();
}
public class ZN220VInterfaceImpl implements ZN220VInterface {
public void connect() {
System.out.println("中国220V电源接口");
}
}
public class ElectricCooker {
private JP110VInterface jp110VInterface;
public ElectricCooker(JP110VInterface jp110VInterface) {
this.jp110VInterface = jp110VInterface;
}
public void cook(){
jp110VInterface.connect();
System.out.println("开启做饭");
}
}
public class PowerAdpater implements JP110VInterface {
private ZN220VInterface zn220VInterface;
public PowerAdpater(ZN220VInterface zn220VInterface) {
this.zn220VInterface = zn220VInterface;
}
public void connect() {
zn220VInterface.connect();
}
public static void main(String[] args) {
ZN220VInterface zn220VInterface = new ZN220VInterfaceImpl();
PowerAdpater powerAdpater = new PowerAdpater(zn220VInterface);
ElectricCooker electricCooker = new ElectricCooker(powerAdpater);
electricCooker.cook();
}
}
外观模式
什么是外观模式？
外观模式门面模式，隐藏系统的复杂性，并向客户端提供了一个客户端可以访问系统的接口
应用场景：
- 去医院看病，可能要去挂号、门诊、划价、取药，让患者或患者家属觉得很复杂，如果有提供接待人员，只让接待人员来处理，就很方便
- JAVA 的三层开发模式
// 微信推送消息
public interface WeiXinSmsService {
public void sendSms();
}
public class WeiXinSmsServiceImpl implements WeiXinSmsService{
public void sendSms() {
System.out.println("发送微信消息");
}
}
// 发送邮件
public interface EamilSmsService {
public void sendSms();
}
public class EamilSmsServiceImpl implements EamilSmsService{
@Override
public void sendSms() {
System.out.println("发送邮件消息");
}
}
// 支付宝推送消息
public interface AliSmsService {
public void sendSms();
}
public class AliSmsServiceImpl implements AliSmsService {
@Override
public void sendSms() {
System.out.println("支付宝发送消息...");
}
}
public class Computer {
AliSmsService aliSmsService;
EamilSmsService eamilSmsService;
WeiXinSmsService weiXinSmsService;
public Computer() {
aliSmsService = new AliSmsServiceImpl();
eamilSmsService = new EamilSmsServiceImpl();
weiXinSmsService = new WeiXinSmsServiceImpl();
}
public void sendMsg() {
aliSmsService.sendSms();
eamilSmsService.sendSms();
weiXinSmsService.sendSms();
}
}
public class Client {
public static void main(String[] args) {
new Computer().sendMsg();
}
}
原型模式
什么是原型模式？
原型模式可以用来克隆对象，被复制的实例就是原型，多用于创建复杂的实例，更节约性能。
应用场景：
- 资源优化场景
- 类初始化需要消化非常多的资源，这个资源包括数据、硬件资源等
- 性能和安全要求的场景
- 通过 new 产生一个对象需要非常繁琐的数据准备或访问权限，则可以使用原型模式
- 一个对象多个修改者的场景
- 一个对象需要提供给其他对象访问，而且各个调用者可能都需要修改其值时，可以考虑使用原型模式拷贝多个对象供调用者使用
- 在实际项目中，原型模式很少单独出现，一般是和工厂方法模式一起出现，通过 clone 的方法创建一个对象，然后由工厂方法提供给调用者
浅复制和深复制：
只拷贝基本数据类型的数据，对于引用类型数据，仅复制引用，也就是说原型和复制后的对象共享一个变量，如果引用地址的数据发生改变，那么复制出来的对象也会发生改变，我们成为浅复制
深复制是在内存中开辟一块空间存放复制对象
public class Book implements Cloneable{
private String title;
private ArrayList listImg = new ArrayList();
public Book() {
super();
}
public String getTitle() {
return title;
}
public void setTitle(String title) {
this.title = title;
}
public List getListImg() {
return listImg;
}
public void setListImg(ArrayList listImg) {
this.listImg = listImg;
}
public void addImage(String img) {
this.listImg.add(img);
}
public void showBook() {
System.out.println("----------------start--------------");
System.out.println("title:" + title);
for (String img:listImg) {
System.out.println("img:" + img);
}
System.out.println("-----------------end---------------");
}
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
Book book = (Book) super.clone();
book.listImg=(ArrayList)this.listImg.clone();
return book;
}
}
public class Client {
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
Book book = new Book();
book.setTitle("图书1");
book.addImage("第一章");
book.showBook();
Book book1 = (Book) book.clone();
book1.addImage("第二章");
book1.showBook();
book.showBook();
}
}
策略模式
什么是策略模式？
定义了一系列的算法，并将每一个算法封装起来，而且使它们还可以相互替换。策略模式让算法独立于使用它的客户而独立变化
应用场景：
- 诸葛亮的锦囊妙计，每一个锦囊就是一个策略
- 旅行的出游方式，选择骑自行车、坐汽车，每一种旅行方式都是一个策略
package com.kernel.strategy;
public interface Strategy {
void algorithmInterface();
}
class StrategyA implements Strategy{
public void algorithmInterface() {
System.out.println("级别一处理逻辑");
}
}
class StrategyB implements Strategy{
public void algorithmInterface() {
System.out.println("级别二处理逻辑");
}
}
class StrategyC implements Strategy{
public void algorithmInterface() {
System.out.println("级别三处理逻辑");
}
}
class Context{
private Strategy strategy;
Context(Strategy strategy) {
this.strategy = strategy;
}
void algorithmInterface() {
strategy.algorithmInterface();
}
}
class Client {
public static void main(String[] args) {
Strategy strategyA = new StrategyA();
Context context = new Context(strategyA);
context.algorithmInterface();
context = new Context(new StrategyB());
context.algorithmInterface();
context = new Context(new StrategyC());
context.algorithmInterface();
}
}
当前名称：常用设计模式Java实现
转载注明：
http://cdkjz.cn/article/ighhes.html
