• Java之23种设计模式

    尚硅谷Java设计模式（图解+框架源码剖析）

    23种设计模式源码地址

    目录

    一、七大原则

    1.单一职责原则

    一个类只负责一项职责（并不是一个类只有一个方法）

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    2.接口隔离原则

    客户端不依赖不需要的接口

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    改进后：image20211208135558964

    3.依赖倒转原则

    • 高层模块不依赖底层模块，都应该依赖抽象（接口或抽象类）
    • 抽象不依赖细节，细节（实现类）依赖抽象
    • 依赖倒转的核心是面向接口编程

    依赖关系传递的三种方式：接口传递、构造方法传递、setter方式传递

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    4.里氏替换原则

    继承时，子类中尽量不要重写父类的方法

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    5.开闭原则【OCP】

    对扩展开放，对修改关闭

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    6.迪米特法则

    迪米特法则又叫最少知道原则，一个对象应该对其他对象保持最少的了解。

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    这里面的输出员工信息，放在自己的类里面对外提供public方法，不在另一个类重复这段代码，只需要调用该方法，即符合迪米特法则。

    7.合成复用原则

    尽量使用合成/聚合的方式，而不是使用继承

    聚合：image20211208153537903

    合成：image20211208153646985

    设计原则核心：

    • 找出应用中可能需要变化的，独立出来，不要和不需要变化的代码混在一起
    • 针对接口编程，不针对实现编程
    • 松耦合

    二、UML类图

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    三、设计模式（23种）

    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。

    amazing...

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    1 单例模式

    1.1 饿汉式（静态常量）

    //构造器私有化  
//静态常量本类对象  
//对外提供getInstance方法  

public class Singleton{  
     private Singleton(){ }  
     private static final Singleton instance = new Singgleton();  
     public static Singleton getInstance(){  
 return instance; }  }

    advantage：

    • 写法简单
    • 类装载时完成了实例化，避免了线程同步的问题

    disadvantage：

    • 类装载时就实例化，没有达到懒加载的效果
    • 如果不用这个实例，会造成内存浪费

    1.2 懒汉式

    1.2.1 线程不安全
    public class Singleton{  
     private Singleton(){ }  
     private static Singleton instance;  
     public static Singleton getInstance(){  
 if(instance == null){ instance = new Singleton(); } return instance; }  }

    advantage：

    • 达到了懒加载的效果

    disadvantage：

    • 线程不安全，多个线程同时进会创建多个实例
    1.2.2 线程安全
    public class Singleton{  
     private Singleton(){ }  
     private static Singleton instance;  
     public static synchronized Singleton getInstance(){  
 if(instance == null){ instance = new Singleton(); } return instance; }  }

    advantage：

    • 解决了线程不安全问题

    disadvantage：

    • 效率太低
    1.2.3 DoubleCheck
    public class Singleton{  
     private Singleton(){ }  
     private static volatile Singleton instance;  
     public static Singleton getInstance(){  
 if(instance == null){ synchronized(Singleton.class){ if(instance == null){ instance = new Singleton(); }            }  
 } return instance; }  }

    advantage：

    • 解决了线程不安全问题
    • 实现懒加载
    1.2.4 静态内部类
    public class Singleton{  
     private Singleton(){ }  
     private static class SingletonInstance{  
 private static final Singleton INSTANCE = new Singleleton();    }  
     public static Singleton getInstance{  
 return SingletonInstace.INSTANCE; }  }
    1.2.5 枚举
    enum Singleton {  
 INSTANCE;}

    2 原型模式

    克隆羊：传统模式

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    优点

    • 好理解，简单易操作

    缺点

    • 创建新的对象时，需要重新获取原始对象的属性，创建的对象比较复杂时，效率较低
    • 不能动态获得对象运行时的状态，不够灵活

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    优点

    • 不用重新初始化对象，动态获得对象运行时的状态
    • 原始对象发生改变时，不需要修改源码，克隆对象也会改变。

    缺点

    • 需要为类配置一个深克隆方法，对新类来说不是很难，但是对已有的类进行改造时，需要修改源码，违背了 OCP 原则

    3 工厂模式

    3.1.1 简单工厂（不算一种设计模式）

    传统模式

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    传统方式新增 pizza 种类时，调用者的代码需要做大量的修改，违反了 OCP 原则。

    简单工厂模式

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    工厂创建具体的 pizza ，调用者找 工厂就ok了。

    //日历对象的创建，就使用到了简单工厂模式  
Calendar.getInstance();

    3.1.2 工厂方法模式

    对象的实例化推迟到子类

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    3.2.3 抽象工厂模式

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    4 建造者模式

    【也称为生成器模式】

    盖房子：传统方式

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    优点

    • 好理解，简单易操作

    缺点

    • 程序结构过于简单，没有设计缓存层对象，可扩展性和可维护性不好

    解决方案

    把产品和产品建造过程解耦 ==> 建造者模式

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    盖房子：建造者

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    //StringBuilder 就用到了建造者模式  
StringBuilder

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    注意事项：

    • 客户端不必知道产品内部的组成细节，将产品与产品的创建解耦，使相同的创建过程可以创建不同的产品
    • 指挥者可以控制产品的创建过程
    • 新增具体建造者不需要修改源码，指挥者也可不用修改，直接在客户端调用，符合开闭原则

    5 适配器模式

    5.1 类适配器

    基本介绍：Adapter 类通过继承 src 类，实现 dst 接口，完成 src-->dst 的适配

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    注意事项：

    1. 类适配器继承了 src 类，有了一定的局限性（java是单继承）。
    2. src 类的方法会暴露在 Adapter ，增加了使用成本
    3. 可以重写 src 类的方法，所以会更灵活

    5.2 对象适配器（常用）

    对象适配器和类适配器模式相同，只是 Adapter 不再继承 src 类，而是持有 src 类。

    根据合成复用原则，尽量用关联关系代替继承。

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    5.3 接口适配器

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    接口中定义一堆方法，使用一个抽象类实现接口，并为该接口中的每一个方法提供一个默认的实现（空方法），那么该抽象类的子类可以有选择地覆盖父类的某些方法。

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    6 桥接模式

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    • 新增一个样式，每个牌子的手机都要增加一个；新增一个手机，会在三个样式下都增加一个手机。增加了代码的维护成本。
    • 违反了单一职责原则。
    • 解决方案：桥接模式

    桥接模式：结构型，基于类的最小设计原则。将抽象和实现分开，两个层次可以独立改变。

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    桥接模式解决手机问题：

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    桥为抽象类 Phone。

    7 装饰者模式

    符合 OCP 原则。

    动态的将新功能附加到对象上，功能扩展更灵活。

    8 组合模式

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    注意事项

    • 简化客户端操作
    • 具有较强的扩展性
    • 方便创建出复杂的层次结构
    • 需要遍历组织机构的，强烈推荐使用组合模式
    • 但是，要求较高的抽象性，如果节点和叶子节点有很多差异，则不适用组合模式

    HashMap 中使用到了组合模式，component 为 AbstractMap。

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    9 外观模式

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    外观模式也叫 “过程模式” ，提供一个高层接口，调用端只需要跟这个接口发生调用。

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    注意事项

    • 系统需要分层设计可以使用外观模式。
    • 屏蔽了子系统的细节。解决多个复杂接口带来的调用困难，简化操作。
    • 合理使用外观模式，直接调用模块很方便时就不要使用外观模式。

    MyBatis 中的 Configuration 创建 MetaObject 使用了外观模式。

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    10 享元模式

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    享元模式：运用共享技术有效地支持大力度的对象。

    能解决重复创建对象的内存浪费问题。Eg，String常量池、数据库连接池。

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    Integer类中就使用到了享元模式， -128 ~ 127 共享缓存池中的对象，范围外的就不在缓存池了，而是创建新的对象。所以 Integer.valueOf(127) == Integer.valueOf(127) 为 true。

    11 代理模式

    好处：对目标对象的方法增强，即扩展目标对象的功能。

    目标对象可以是：远程对象，创建开销大的对象，需要安全控制的对象。

    三种代理形式：静态代理，JDK 动态代理，cglib 代理。

    12 模板方法模式

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    制作豆浆

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    注意事项和细节：
    基本思想：算法只存在一个地方（父类中），易修改。

    实现了最大代码复用。

    模板方法都要加上final关键字，防止子类修改模板方法。

    适用场景：当要完成某个过程，该过程要执行一系列步骤，这一系列步骤基本相同，个别步骤在实现时可能不同。

    缺点：每一个不同的实现都需要一个子类实现，导致类的个数增加，使系统更加庞大。

    13 命令模式

    命令模式，将发起请求、执行请求的对象解耦。

    缺点：可能导致某些系统有过多的具体命名类，增加系统的复杂度。

    14 访问者模式

    访问者模式

    访问者模式解决测评系统：

    符合单一职责原则，扩展性、灵活性更好。

    缺点：违反了依赖倒转原则。访问者依赖的是具体的元素，而不是抽象元素。对访问者公布细节。

    15 迭代器模式

    优点：

    1.提供了一个统一的方法遍历对象，用户不用考虑聚合类型，使用一种方法就可以遍历对象；

    2.符合单一职责原则，一个类只有一个引起变化的原因。

    3.隐藏聚合的内部结构，客户端要遍历集合的时候只能取到迭代器，而不会知道聚合的具体构成。

    缺点：

    每个聚合对象都要一个迭代器，会产生多个迭代器不好管理类。

    16 观察者模式

    需求：天气预报

    观察者模式解决天气预报

    17 中介者模式

    中介者模式，用一个中介对象来封装一系列的对象交互。

    中介者模式解决智能家庭管理

    18 备忘录模式

    19 解释器模式

    四则运算问题

    20 状态模式

    APP抽奖活动

    21 策略模式

    鸭子问题——传统解决方案

    带来的问题

    鸭子问题——策略模式解决方案

    策略模式，定义算法族，封装起来可以相互替换。

    鸭子问题具体的策略：

    22 责任链模式

    需求

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    springMVC的拦截器使用到了责任链模式

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    注意事项和细节：

    • 请求和处理分开，实现解耦，提高系统的灵活性
    • 简化对象，使对象不需要知道链的结构
    • 链特别长的时候，性能会受到影响，因此需要控制链的节点数
    • 调试不方便，采用了类似递归的方式
    • 适用场景：多个对象处理同一个请求，比如：多级请求，请求/加薪等审批流程、Java web中Tomcat对Encoding的处理、拦截器。
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