Java常用的几种设计模式

　　本来想写点spring相关的东西的，想来想去，先写点设计模式的东西吧

　　什么是设计模式？套用百度百科的话解释吧

　　设计模式（Design Pattern）是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类的、代码设计经验的总结。使用设计模式的目的：为了代码可重用性、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性。 设计模式使代码编写真正工程化；设计模式是软件工程的基石脉络，如同大厦的结构一样。

　　这么说，新人应该很难捉摸，大体的说，设计模式就是设计代码结构，方便开发或者以后的调整，学习java，应该没有不会常用设计模式的吧？

　　设计模式遵循开闭原则，对拓展开放，对修改关闭，就是说，我们一个功能写好使用之后，如果要为这个功能进行拓展，那尽量不要去修改它的代码，而采用一些其他的方式去实现它，而这些其他的方式，就是设计模式。

　　java常用的设计模式大致分为3类总共有二三十种吧，但是真正进行应用开发使用的不多，如果是做框架方面的，可以多了解一下，肯定是有帮助的，所以这里就只介绍应用开发常用的八种设计模式

一、工厂模式

　　工厂模式应该都很熟悉，就是创建对象用的，看下面的例子：

package com.example;

public interface Mobile {
    public void play();
    public void call();
}

package com.example;

public class Android implements Mobile {

    public void play() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("Android play");
    }

    public void call() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("Android call");
    }
}

　　首先，我们有个手机的接口Mobile，手机可以打电话，可以玩游戏，接着有个Android实现了手机接口，它实现了打电话玩游戏的功能

package com.example;

public class MobileFactory {
    public static Mobile create() {
        return new Android();
    }
}

　　接着，我们创建一个工厂，用工厂创建Android手机类打电话，玩游戏，测试一下

package com.example;

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        Mobile mobile = MobileFactory.create();
        mobile.call();// 打电话
        mobile.play();// 玩游戏
    }

}

　　结果输出：

　　

　　如果哪天业务需求变了，不使用Android手机了，要使用IPhone手机，那么我们只需用IPhone类实现Mobile接口，然后修改工厂的创建功能即可

package com.example;

public class IPhone implements Mobile {

    public void play() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("IPhone call");
    }

    public void call() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("IPhone call");
    }

}

package com.example;

public class MobileFactory {
    public static Mobile create() {
        return new IPhone();
    }
}

　　然后同样使用上面的测试得到结果

　　

　　使用工厂模式就是提醒我们，写代码的时候，尽可能的避免使用new关键字创建对象，因为new关键字意味着依赖，如果一个类到处都是使用new关键字实例化，那么哪天这个类不用了，要换成其它的实现类，我们就需要到处修改，这样就太消耗时间了

　　再者，我们上面的列子中，工厂MobileFactory中的创建方法是静态方法，当然我们也可以换成一般的对象方法，只不过我们调用时需要创建对象去调用方法，但是可以在实例化工厂对象的时候往构造函数中传入一些参数，从而可以对创建的对象进行一些配置或者改造，另外，根据面向接口开发的思想，我们也可以为这个工厂创建一个接口，需要实例化的工厂只需实现接口的就可以了

　　还有，工厂可以有多个创建方法，创建方法可以带参数，如上面的例子，如果需求中，我们Android类和IPhone都需要使用到，我们可以在create方法中传入一个参数，用于指定需要实例化的是Android类还是IPhone类，或者直接创建两个方法，一个用于实例化Android类，一个实例化IPhone类，如：　　

package com.example;

public class MobileFactory {
    public static Mobile create(int flag) {
        if (flag == 1) {
            return new Android();
        } else {
            return new IPhone();
        }
    }
}

　　或者

package com.example;

public class MobileFactory {
    public static Mobile createAndroid() {
        return new Android();
    }

    public static Mobile createIPhone() {
        return new IPhone();
    }
}

　　总之，工厂模式就是提醒我，当需要实例化对象时，我们尽可能避免使用new去实例化，考虑为对象创建一个统一的来源

 二、单例模式

　　单例模式，表面上很容易理解，就是说这个类型在存在期间只有一个实例，实现方法就是讲构造函数私有化，从而除了类内部，其它地方均不能实例化类的对象，如：

package com.example;

public class Context {
    private static Context instance = null;

    private Context() {
    }

    public synchronized static Context getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Context();
        }
        return instance;
    }
}

　　上面的Context类的构造函数被私有化了，因此外面是不能实例化它的，但是为了提供Context类的实例，这里就有了一个getInstance静态方法，外面测试一下：

package com.example;

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        Context ctx1=Context.getInstance();
        Context ctx2=Context.getInstance();
        System.out.println(ctx1.equals(ctx2));
    }

}

　　执行结果：

　　

　　可以看到，上面实例化得到的是同一个对象，细心的朋友可能会看到，在getInstance方法中，外面使用synchronized关键字，这个关键字的作用可以理解为上锁，当一个线程进入方法时，其它线程就需要等待，当然，我们上面的例子里面，如果去掉这个关键字，也是不会报错的，甚至在开发时写单例，发布生产环境也可能不报错，但总归不是线程安全的，可能在一个线程去实例化这个唯一对象时，属性等等还没设置好，另外一个线程又去获取了这个对象，然后获取属性，发现为空，可能就会引发异常

　　另外，因为synchronized关键字是修饰方法的，也就是说每次只有一个线程能进这个方法里面去，哪怕是这个唯一实例生成后，这样不免造成一些性能上不好的影响，所以我们可以这样去实现：

package com.example;

public class Context {
    private static Context instance = null;private Context() {
    }
    
    private synchronized static void init() {
        if (instance == null) {
            instance = new Context();
        }
    }

    public static Context getInstance() {
        if (instance == null) {
            init();
        }
        return instance;
    }
}

　　上面的例子中，synchronized还是修饰方法，但是已经不是对外的方法了，所以在某种程度上说，会更好一些。

三、适配器模式

 　　适配器主要指的是对接口方法进行适配，看下面的例子

package com.example;

public interface Phone {
    public void time();
    public void call() ;
}

package com.example;

public class Watch {
    public void time() {
        System.out.println("I am Watch:time");
    }
}

　　首先，我们有一个电话接口，电话可以看时间，打电话，同时我们有一个手表类，手表只能看时间，如果我们现在要写一个类去实现电话接口，一般需要实现它里面的所有方法，但是我们已经有了Watch类，所以我们可以将Watch类用上，具体实现如下： 　　

package com.example;

public class Telephone extends Watch implements Phone {

    public void call() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("I am Telephone:call");
    }
}

　　测试一下调用：

package com.example;

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        Phone phone=new Telephone();
        phone.time();
        phone.call();
    }

}

　　结果：　　

　　

　　可以看到，这里我们只实现了Phone的call接口，但是Telephone继承了Watch类，所以它有time方法，而且正好和Phone的time方法是同名同参数的，所以自动适配到了Phone接口的time方法，但是现实开发中，我们往往会碰到方法名或者参数不一样，但是同样功能的方法，我们就只能去显示的实现Phone的time接口了：

package com.example;

public class Telephone implements Phone {

    public void call() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("I am Telephone:call");
    }

    public void time() {
        // TODO Auto-generated method stub
        new Watch().time();
    }
}

　　另外，如果我们不想让Telephone有父类，或者Telephone有其他的父类要继承，因为java的单继承远程，我们也可以这么使用

　　适配器模式可以理解为用已有的方法去实现同功能的接口，从而不至于造成同样的功能几个地方都有。还有，真实开发过程中，我们可以实现类和接口之间添加一些父类，这样可以更利于我们封装一些同功能的方法

四、策略模式

　　程序里，我们经常会看到像下面　　

　　　　 int result=0;
        if(flag==1){
            //做一些计算得到result
        }else if(flag==2){
            //做另外一些计算得到result
        }else{
            //做另外一些计算得到result
        }

　　如果这里面每个flag要做一些动作，那么这样的代码很不容易理解，而且也不方便拓展。于是我们可以创建一个这些操作的接口，然后每个flag对应的操作封装到不同实现这个接口的类型，比如：

package com.example;

public interface Calculator {
    public int exec(int a,int b);
}

package com.example;

public class PlusCalculator implements Calculator {

    public int exec(int a, int b) {
        // TODO Auto-generated method stub
        return a + b;
    }

}

package com.example;

public class MinusCalculator implements Calculator {

    public int exec(int a, int b) {
        // TODO Auto-generated method stub
        return a - b;
    }

}

　　测试使用：

package com.example;

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub

        int flag = 0;
        Calculator calculator = null;
        if (flag == 1) {
            calculator = new PlusCalculator();
        } else {
            calculator = new MinusCalculator();
        }
        int result = calculator.exec(5, 3);
        System.out.println(result);
    }

}

　　这里演示的只是简单的加减，但是实际的业务算法一般是比较复杂，代码量比较多的，如果不封装，代码会难看

　　当然，我们也可以为这些实现类写个父类，因为一般的，这些实现类都会有一些公共的逻辑　　

五、装饰模式

　　装饰模式也有人叫修饰模式，其实，装饰模式就是对一些操作增加一些功能，比如在操作之前记录操作日志，操作之后记录结果，

　　比如，上面我们定义了一个计算接口，并有两个类实现了接口，加法类PlusCalculator 和减法类MinusCalculator ，正常调用，我们只有结果，到底哪两个参数我们不知道：

package com.example;

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        Calculator plus = new AddCalculator();
        int plusResult = plus.exec(5, 3);
        System.out.println(plusResult);

        Calculator minus = new MinusCalculator();
        int minusResult = minus.exec(5, 3);
        System.out.println(minusResult);
    }

}

　　

　　现在我们可以创建装饰类，用来记录打印计算的参数：

package com.example;

public class Decorator implements Calculator {
    Calculator calculator = null;

    public Decorator(Calculator calculator) {
        this.calculator = calculator;
    }

    public int exec(int a, int b) {
        // TODO Auto-generated method stub

        System.out.println("before:a=" + a + "    b=" + b);
        int result = calculator.exec(a, b);
        System.out.println("after:save result:" + result);
        return result;
    }

}

　　我们把测试改一下，执行后得到结果：

package com.example;

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        Calculator plus = new Decorator(new PlusCalculator());
        int plusResult = plus.exec(5, 3);
        System.out.println(plusResult);

        Calculator minus = new Decorator(new MinusCalculator());
        int minusResult = minus.exec(5, 3);
        System.out.println(minusResult);
    }

}

　　

　　这样，我们就记录到了参数信息，这种做法可以用法记录操作日志和结果，简单的说，装饰模式就是拓展一个类型的功能，而不是去方法调用处一个个去加，如果接口的某些方法不想用了，可以抛出提示

六、代理模式

　　代理模式在形式上和装饰模式有点像，但是和装饰模式的功能不一样，装饰模式更像修饰，修饰一个 接口，然后实现接口的所有类都能被修饰到，所以装饰的对象一般都是接口，而代理模式充当的是中介者的角色，你要访问必须通过类A去访问类B，所以代理的对象一般都是真实的类对象，比如上面的加法类和减法类，我们可以创建他们的代理：　　

package com.example;

public class PlusProxy implements Calculator {
    PlusCalculator calculator;

    public PlusProxy() {
        calculator = new PlusCalculator();
    }

    public int exec(int a, int b) {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("before:a=" + a + "  b=" + b + "    a+b=?");
        int result = calculator.exec(a, b);
        System.out.println("after:a+b=" + result);
        return result;
    }

}

package com.example;

public class MinusProxy implements Calculator {

    MinusCalculator calculator;

    public MinusProxy() {
        calculator = new MinusCalculator();
    }

    public int exec(int a, int b) {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("before:a=" + a + "  b=" + b + "    a-b=?");
        int result = calculator.exec(a, b);
        System.out.println("after:a-b=" + result);
        return result;
    }

}

　　然后我们使用代理类去操作，而不是直接对用对应的计算类操作：

package com.example;

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        Calculator plus = new PlusProxy();
        int plusResult = plus.exec(5, 3);
        System.out.println(plusResult);

        Calculator minus = new MinusProxy();
        int minusResult = minus.exec(5, 3);
        System.out.println(minusResult);
    }

}

　　结果输出：

　　

　　可以这么说，装饰模式和代理模式差不多，只是他们作用对象的区别

七、模板设计模式

　　这个设计模式可以这么理解，把通用性的东西设置好，关键的部分放空，或者设置一个默认操作，然后使用模板是，只需要重写关键部分就可以了，换成类的方式去说就是，使用一个父类设计好模板，放出一些方法供子类实现或重写，比如：

package com.example;

public abstract class People {
    protected abstract String getName();

    protected abstract String getWord();

    public void say() {
        System.out.println(getName() + ":" + getWord());
    }
}

　　我们有一个People类，它有三个方法，但是有两个方法没有具体实现，而是留给子类去实现，我们写两个类去实现它　　

package com.example;

public class Teacher extends People {

    @Override
    protected String getName() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return "老师";
    }

    @Override
    protected String getWord() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return "上课";
    }

}

package com.example;

public class Student extends People {

    @Override
    protected String getName() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return "学生";
    }

    @Override
    protected String getWord() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return "老师好";
    }

}

　　我们测试调用：

package com.example;

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        People teacher=new Teacher();
        teacher.say();
        
        People student=new Student();
        student.say();

    }

}

　　

八、观察者模式

　　观察者模式有点像回调函数，有点像订阅，就是先订阅，当状态发生变化时再通知，比如：

package com.example;

public interface Observer {
    public void send();
}

　　首先，我们有一个观察者接口，它有一个通知方法，就是通知订阅对象，QQ用户和微信用户都可以实现这个接口

package com.example;

public class QQObserver implements Observer {

    public void send() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("QQ received");
    }

}

package com.example;

public class WxObserver implements Observer {

    public void send() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("Wx received");
    }

}

　　现在，观察者有两种类型，QQ用户和微信用户，然后我们可以定义一个博客类

package com.example;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;

public class Blog {
    List<Observer> list=new ArrayList<Observer>();
    
    public void add(Observer obs) {
        list.add(obs);
    }    
    
    public void publish() {
        System.out.println("new blog published");
        
        Iterator<Observer> ite= list.iterator();
        while (ite.hasNext()) {
            Observer obs=ite.next();
            obs.send();
        }
    }
}

　　博客可以通过add方法添加订阅对象，当博客发布后，就会去通知这些订阅的对象，我们测试一下：

package com.example;

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        Observer qq=new QQObserver();
        Observer wx=new WxObserver();
        
        Blog blog=new Blog();
        blog.add(qq);//qq用户订阅
        blog.add(wx);//微信用户订阅
        blog.publish();//博客发布        
    }
}

　　

　　

　　总结：设计模式有很多种，但都是一些理解性的东西，自己动手敲敲代码能更好的理解，每种设计模式都特定的用处，要看具体情况具体看。不要认为设计模式很麻烦就不注重它，无数的经验告诉我们，一个好的程序设计能节省我们大量的时间和精力