Author: Erich Gamma.
@(gr_self)[dp]
#@author: gr
#@date: 2015-11-16
#@email: forgerui@gmail.com
一、引言
类继承和接口继承区别：
类继承：它是代码和表示的共享机制，复用父类功能，快速定义新对象。
接口继承：描述了一个对象什么时候能被用来替代另一个对象(抽象编程)。
二、实例研究：设计一个文档编辑器
三、创建型模式（5）
1. 工厂模式
定义一个用于创建对象的接口,让子类决定实例化哪一个类。
2. 抽象工厂模式
为创建一组相关或相互依赖的对象提供一个接口，而且无需指定他们的具体类。工厂有若干，产品有若干类型，所以构成一个产品族。
3. 建造者模式
使用多个简单的对象一步一步构建成一个复杂的对象。只提供一个简单的接口，隐藏复杂的构建过程。
4. 单例模式
只允许有一个实例。要将构造函数、拷贝构造函数、赋值函数设为private。
5. 原型模式
事先设计原型实例，其它实例可以通过拷贝原型来创建。
四、结构型模式（7）
1. 适配器模式
Adapter，Target，Adaptee
想要使用Target类型数据，但返回的却是Adaptee类型，这时需要利用Adapter类继承Target类，并根据Adaptee提供Target的接口。
class Adapter extends Target {
Adaptee adaptee;
}
2. 桥接模式
将抽象部分与实现部分分离，使两者可以独立变化。
3. 组合模式
将对象组合成树形结构以表示"部分-整体"的层次结构。如CEO下销售部门经理和市场部门经理，销售经理下又有若干销售人员，同样市场经理下也有许多办事员。这就构成了一个树形结构。
4. 装饰模式
给原有的类添加新功能，这些额外添加的功能可以放到装饰类中，它不改变原有类功能，只是添加新的功能，这一点不同于代理模式。
5. 外观模式
向客户端提供一个可以访问的接口，来隐藏系统的复杂性。
6. 享元模式
主要用于减少创建对象的数量，以减少内存占用和提高性能。使用HashMap缓存几个对象，重复使用，减少内存占用。
7. 代理模式
在两个系统之间添加一个中间层，通过代理类来访问最初的接口，如果依赖的接口发生改变，只需修改这个代理类就可以了。
五、行为模式（11）
1. 模板方法
定义一系列操作方法的框架，再将其中一些步骤延迟到子类中。
2. 解释器
解释器模式（Interpreter Pattern）提供了评估语言的语法或表达式的方式，它属于行为型模式。这种模式实现了一个表达式接口，该接口解释一个特定的上下文。这种模式被用在 SQL 解析、符号处理引擎等。
public interface Expression {
public boolean interpret(String context);
}
public class TerminalExpression implements Expression {
private String data;
public TerminalExpression(String data){
this.data = data;
}
@Override
public boolean interpret(String context) {
if(context.contains(data)){
return true;
}
return false;
}
}
public class AndExpression implements Expression {
private Expression expr1 = null;
private Expression expr2 = null;
public AndExpression(Expression expr1, Expression expr2) {
this.expr1 = expr1;
this.expr2 = expr2;
}
@Override
public boolean interpret(String context) {
return expr1.interpret(context) && expr2.interpret(context);
}
}
public class InterpreterPatternDemo {
//规则：Robert 和 John 是男性
public static Expression getMaleExpression(){
Expression robert = new TerminalExpression("Robert");
Expression john = new TerminalExpression("John");
return new OrExpression(robert, john);
}
//规则：Julie 是一个已婚的女性
public static Expression getMarriedWomanExpression(){
Expression julie = new TerminalExpression("Julie");
Expression married = new TerminalExpression("Married");
return new AndExpression(julie, married);
}
public static void main(String[] args) {
Expression isMale = getMaleExpression();
Expression isMarriedWoman = getMarriedWomanExpression();
System.out.println("John is male? " + isMale.interpret("John"));
System.out.println("Julie is a married women? " + isMarriedWoman.interpret("Married Julie"));
}
}
3. 责任链
使多个对象都有机会处理请求，从而避免请求的发送者和接收者之间的耦合关系。将这些对象连成一条链，并沿着这条链传递该请求，直到有一个对象处理它为止。
每个logger设置下一个logger，this.nextLogger = nextLogger; 在logMessage中可以判断nextLogger是否为null，不null则继续传递到下一个logger。
public abstract class AbstractLogger {
public static int INFO = 1;
public static int DEBUG = 2;
public static int ERROR = 3;
protected int level;
//责任链中的下一个元素
protected AbstractLogger nextLogger;
public void setNextLogger(AbstractLogger nextLogger){
this.nextLogger = nextLogger;
}
public void logMessage(int level, String message){
if(this.level <= level){
write(message);
}
if(nextLogger !=null){
nextLogger.logMessage(level, message);
}
}
abstract protected void write(String message);
}
public class ConsoleLogger extends AbstractLogger {
public ConsoleLogger(int level){
this.level = level;
}
@Override
protected void write(String message) {
System.out.println("Standard Console::Logger: " + message);
}
}
public class ErrorLogger extends AbstractLogger {
public ErrorLogger(int level){
this.level = level;
}
@Override
protected void write(String message) {
System.out.println("Error Console::Logger: " + message);
}
}
public class FileLogger extends AbstractLogger {
public FileLogger(int level){
this.level = level;
}
@Override
protected void write(String message) {
System.out.println("File::Logger: " + message);
}
}
public class ChainPatternDemo {
private static AbstractLogger getChainOfLoggers(){
AbstractLogger errorLogger = new ErrorLogger(AbstractLogger.ERROR);
AbstractLogger fileLogger = new FileLogger(AbstractLogger.DEBUG);
AbstractLogger consoleLogger = new ConsoleLogger(AbstractLogger.INFO);
errorLogger.setNextLogger(fileLogger);
fileLogger.setNextLogger(consoleLogger);
return errorLogger;
}
public static void main(String[] args) {
AbstractLogger loggerChain = getChainOfLoggers();
loggerChain.logMessage(AbstractLogger.INFO,
"This is an information.");
loggerChain.logMessage(AbstractLogger.DEBUG,
"This is an debug level information.");
loggerChain.logMessage(AbstractLogger.ERROR,
"This is an error information.");
}
}
4. 命令模式
请求以命令的形式包裹在对象中，并传给调用对象。调用对象寻找可以处理该命令的合适的对象，并把该命令传给相应的对象，该对象执行命令。
public class SellStock implements Order { //卖出命令
private Stock abcStock;
public SellStock(Stock abcStock){
this.abcStock = abcStock;
}
public void execute() {
abcStock.sell();
}
}
public class Broker {
private List<Order> orderList = new ArrayList<Order>(); //保存命令
public void takeOrder(Order order){
orderList.add(order);
}
public void placeOrders(){
for (Order order : orderList) {
order.execute();
}
orderList.clear();
}
}
public class CommandPatternDemo {
public static void main(String[] args) {
Stock abcStock = new Stock();
BuyStock buyStockOrder = new BuyStock(abcStock);
SellStock sellStockOrder = new SellStock(abcStock);
Broker broker = new Broker(); //经理加入两个命令
broker.takeOrder(buyStockOrder);
broker.takeOrder(sellStockOrder);
broker.placeOrders();
}
}
5. 迭代器模式
为遍历提供统一接口。
6. 中介者模式(Mediator)
中介者模式（Mediator Pattern）是用来降低多个对象和类之间的通信复杂性。这种模式提供了一个中介类，该类通常处理不同类之间的通信，并支持松耦合，使代码易于维护。中介者模式属于行为型模式。
public class ChatRoom {
public static void showMessage(User user, String message){
System.out.println(new Date().toString()
+ " [" + user.getName() +"] : " + message);
}
}
public class User {
private String name;
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public User(String name){
this.name = name;
}
public void sendMessage(String message){
ChatRoom.showMessage(this,message);
}
}
public class MediatorPatternDemo {
public static void main(String[] args) {
User robert = new User("Robert");
User john = new User("John");
robert.sendMessage("Hi! John!");
john.sendMessage("Hello! Robert!");
}
}
7. 备忘录模式
备忘录模式（Memento Pattern）保存一个对象的某个状态，以便在适当的时候恢复对象。
public class Originator {
private String state;
public void setState(String state){
this.state = state;
}
public String getState(){
return state;
}
public Memento saveStateToMemento(){
return new Memento(state); //把状态放到备忘录中
}
public void getStateFromMemento(Memento Memento){
state = Memento.getState();
}
}
public class Memento {
private String state;
public Memento(String state){
this.state = state;
}
public String getState(){
return state;
}
}
public class CareTaker {
private List<Memento> mementoList = new ArrayList<Memento>();
public void add(Memento state){
mementoList.add(state);
}
public Memento get(int index){
return mementoList.get(index);
}
}
public class MementoPatternDemo {
public static void main(String[] args) {
Originator originator = new Originator();
CareTaker careTaker = new CareTaker();
originator.setState("State #1");
originator.setState("State #2");
careTaker.add(originator.saveStateToMemento());
originator.setState("State #3");
careTaker.add(originator.saveStateToMemento());
originator.setState("State #4");
System.out.println("Current State: " + originator.getState());
originator.getStateFromMemento(careTaker.get(0));
System.out.println("First saved State: " + originator.getState());
originator.getStateFromMemento(careTaker.get(1));
System.out.println("Second saved State: " + originator.getState());
}
}
8. 观察者模式
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。
主体维护一个观察者列表，观察者
public class Subject {
private List<Observer> observers
= new ArrayList<Observer>();
private int state;
public int getState() {
return state;
}
public void setState(int state) {
this.state = state;
notifyAllObservers();
}
public void attach(Observer observer){
observers.add(observer);
}
public void notifyAllObservers(){
for (Observer observer : observers) {
observer.update();
}
}
}
//观察者以subject作为输入，并将自己加到subject的观察者列表中
public class HexaObserver extends Observer{
public HexaObserver(Subject subject){
this.subject = subject;
this.subject.attach(this);
}
@Override
public void update() {
System.out.println( "Hex String: "
+ Integer.toHexString( subject.getState() ).toUpperCase() );
}
}
public class ObserverPatternDemo {
public static void main(String[] args) {
Subject subject = new Subject();
new HexaObserver(subject);
new OctalObserver(subject);
new BinaryObserver(subject);
System.out.println("First state change: 15");
subject.setState(15);
System.out.println("Second state change: 10");
subject.setState(10);
}
}
9. 状态模式
允许一个对象在其内部状态改变时改变它的行为。对象看起来似乎修改了它的类。
public class StartState implements State {
public void doAction(Context context) {
System.out.println("Player is in start state");
context.setState(this);
}
public String toString(){ //不同的状态拥有不同的方法
return "Start State";
}
}
public class Context {
private State state;
public Context(){
state = null;
}
public void setState(State state){
this.state = state;
}
public State getState(){
return state;
}
}
public class StatePatternDemo {
public static void main(String[] args) {
Context context = new Context();
//第一种状态
StartState startState = new StartState();
startState.doAction(context);
System.out.println(context.getState().toString());
//第二种状态
StopState stopState = new StopState();
stopState.doAction(context);
System.out.println(context.getState().toString());
}
}
10. 策略模式
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。本模式使得算法可独立于使用它的客户而变化。
public class Context {
private Strategy strategy;
public Context(Strategy strategy){ //传入不同的策略
this.strategy = strategy;
}
public int executeStrategy(int num1, int num2){
return strategy.doOperation(num1, num2);
}
}
11. 访问者模式(Visitor)
我们使用了一个访问者类，它改变了元素类的执行算法。通过这种方式，元素的执行算法可以随着访问者改变而改变。不同访问者具有不同的行为。
public class Computer implements ComputerPart {
ComputerPart[] parts;
public Computer(){
parts = new ComputerPart[] {new Mouse(), new Keyboard(), new Monitor()};
}
@Override
public void accept(ComputerPartVisitor computerPartVisitor) {
for (int i = 0; i < parts.length; i++) {
parts[i].accept(computerPartVisitor);
}
computerPartVisitor.visit(this);
}
}
//可能有多个不同的访问者，不同访问者行为表现不同
public class ComputerPartDisplayVisitor implements ComputerPartVisitor {
@Override
public void visit(Computer computer) {
System.out.println("Displaying Computer.");
}
@Override
public void visit(Mouse mouse) {
System.out.println("Displaying Mouse.");
}
@Override
public void visit(Keyboard keyboard) {
System.out.println("Displaying Keyboard.");
}
@Override
public void visit(Monitor monitor) {
System.out.println("Displaying Monitor.");
}
}
public class VisitorPatternDemo {
public static void main(String[] args) {
ComputerPart computer = new Computer();
computer.accept(new ComputerPartDisplayVisitor());
}
}