设计模式(一)
2016-01-04 13:34
447 查看
设计模式(Design Patterns)
——可复用面向对象软件的基础设计模式(Design pattern)是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结。使用设计模式是为了可重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性。 毫无疑问,设计模式于己于他人于系统都是多赢的,设计模式使代码编制真正工程化,设计模式是软件工程的基石,如同大厦的一块块砖石一样。项目中合理的运用设计模式可以完美的解决很多问题,每种模式在现在中都有相应的原理来与之对应,每一个模式描述了一个在我们周围不断重复发生的问题,以及该问题的核心解决方案,这也是它能被广泛应用的原因。
一、设计模式的分类
总体来说设计模式分为三大类: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。
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。
剩余还有两类:并发型模式和线程池模式。
二、设计模式的六大原则
1、开闭原则(Open Close Principle)
开闭原则就是说对扩展开放,对修改关闭。在程序需要进行拓展的时候,不能去修改原有的代码,实现一个热插拔的效果。所以一句话概括就是:为了使程序的扩展性好,易于维护和升级。想要达到这样的效果,我们需要使用接口和抽象类,后面的具体设计中我们会提到这点。2、里氏代换原则(Liskov Substitution Principle)
里氏代换原则(Liskov Substitution Principle LSP)面向对象设计的基本原则之一。 里氏代换原则中说,任何基类可以出现的地方,子类一定可以出现。 LSP是继承复用的基石,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。里氏代换原则是对“开-闭”原则的补充。实现“开-闭”原则的关键步骤就是抽象化。而基类与子类的继承关系就是抽象化的具体实现,所以里氏代换原则是对实现抽象化的具体步骤的规范。—— From Baidu 百科3、依赖倒转原则(Dependence Inversion Principle)
这个是开闭原则的基础,具体内容:真对接口编程,依赖于抽象而不依赖于具体。4、接口隔离原则(Interface Segregation Principle)
这个原则的意思是:使用多个隔离的接口,比使用单个接口要好。还是一个降低类之间的耦合度的意思,从这儿我们看出,其实设计模式就是一个软件的设计思想,从大型软件架构出发,为了升级和维护方便。所以上文中多次出现:降低依赖,降低耦合。5、迪米特法则(最少知道原则)(Demeter Principle)
为什么叫最少知道原则,就是说: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。6、合成复用原则(Composite Reuse Principle)
原则是尽量使用合成/聚合的方式,而不是使用继承。三、Java的23种设计模式
从这一块开始,我们详细介绍Java中23种设计模式的概念,应用场景等情况,并结合他们的特点及设计模式的原则进行分析。1、工厂方法模式(Factory Method)
工厂方法模式分为三种:1.1 普通工厂模式
就是建立一个工厂类,对实现了同一接口的一些类进行实例的创建。首先看下关系图:举例如下:(我们举一个发送邮件和短信的例子)
1) 创建二者的共同接口:
public interface Sender { public void Send(); }
2) 创建产品的实现类
public class MailSender implements Sender { @Override public void Send() { System.out.println("this is mailsender!"); } }
public class SmsSender implements Sender { @Override public void Send() { System.out.println("this is sms sender!"); } }
4) 建立工厂类
public class SendFactory { public Sender produce(String type) { if ("mail".equals(type)) { return new MailSender(); } else if ("sms".equals(type)) { return new SmsSender(); } else { System.out.println("请输入正确的类型!"); return null; } } }
5) 测试
public class FactoryTest { public static void main(String[] args) { SendFactory factory = new SendFactory(); Sender sender = factory.produce("sms"); sender.Send(); } }
1.2 多个工厂方法模式
对普通工厂方法模式进行改进,在普通工厂方法模式中,如果传递的字符串出错,则不能正确创建对象,而多个工厂方法模式是提供多个工厂方法,分别创建对象。关系图:改动SendFactory类,如下:
public class SendFactory { public Sender produceMail(){ return new MailSender(); } public Sender produceSms(){ return new SmsSender(); } }
测试:
public class FactoryTest { public static void main(String[] args) { SendFactory factory = new SendFactory(); Sender sender = factory.produceMail(); sender.Send(); } }
1.3 静态工厂方法模式
将上面的多个工厂方法模式里的方法置为静态的,不需要创建实例,直接调用即可。public class SendFactory { public static Sender produceMail(){ return new MailSender(); } public static Sender produceSms(){ return new SmsSender(); } }
public class FactoryTest { public static void main(String[] args) { Sender sender = SendFactory.produceMail(); sender.Send(); } }
1.4 工厂模式总结
总体来说,工厂模式适合:凡是出现了大量的产品需要创建,并且具有共同的接口时,可以通过工厂方法模式进行创建。在以上的三种模式中,第一种如果传入的字符串有误,不能正确创建对象,第三种相对于第二种,不需要实例化工厂类,所以,大多数情况下,我们会选用第三种——静态工厂方法模式。2、抽象工厂模式(Abstract Factory)
工厂方法模式有一个“缺陷”就是,类的创建依赖工厂类,也就是说,如果想要拓展程序,必须对工厂类进行修改,这违背了闭包原则,所以,从设计角度考虑,有一定的问题,如何解决?就用到抽象工厂模式,创建多个工厂类,这样一旦需要增加新的功能,直接增加新的工厂类就可以了,不需要修改之前的代码。因为抽象工厂不太好理解,我们先看看图,然后就和代码,就比较容易理解。2.1 抽象工厂模式实例
1) 产品类需实现的接口public interface Sender { public void Send(); }
2) 两个产品的实现类
public class MailSender implements Sender { @Override public void Send() { System.out.println("this is mailsender!"); } }
public class SmsSender implements Sender { @Override public void Send() { System.out.println("this is sms sender!"); } }
3) 工厂类需实现的接口
public interface Provider { public Sender produce(); }
4) 两个工厂的实现类
public class SendMailFactory implements Provider { @Override public Sender produce(){ return new MailSender(); } }
public class SendSmsFactory implements Provider{ @Override public Sender produce() { return new SmsSender(); } }
5) 测试
public class Test { public static void main(String[] args) { Provider provider = new SendMailFactory(); Sender sender = provider.produce(); sender.Send(); } }
2.1 抽象工厂模式总结
其实这个模式的好处就是,如果你现在想增加一个功能:发及时信息,则只需做一个实现类,实现Sender接口,同时做一个工厂类,实现
Provider接口,就OK了,无需去改动现成的代码。这样做,拓展性较好!
3、单例模式(Singleton)
单例对象(Singleton)是一种常用的设计模式。在Java应用中,单例对象能保证在一个JVM中,该对象只有一个实例存在。这样的模式有几个好处:1、某些类创建比较频繁,对于一些大型的对象,这是一笔很大的系统开销。
2、省去了new操作符,降低了系统内存的使用频率,减轻GC压力。
3、有些类如交易所的核心交易引擎,控制着交易流程,如果该类可以创建多个的话,系统完全乱了。(比如一个军队出现了多个司令员同时指挥,肯定会乱成一团),所以只有使用单例模式,才能保证核心交易服务器独立控制整个流程。
首先我们写两个简单的单例类:
3.1 饿汉式
public class Singleton { private Singleton() {//私有的构造方法 } private static Singleton singleton = new Singleton();//私有的静态的对象 public static Singleton getInstance(){//公共的静态的获取对象的方法 return singleton; } }
饿汉式是天生线程安全的。
3.2 懒汉式
public class Singleton { /* 持有私有静态实例,防止被引用,此处赋值为null,目的是实现延迟加载 */ private static Singleton instance = null; /* 私有构造方法,防止被实例化 */ private Singleton() { } /* 静态工程方法,创建实例 */ public static Singleton getInstance() { if (instance == null) { instance = new Singleton(); } return instance; } /* 如果该对象被用于序列化,可以保证对象在序列化前后保持一致 */ public Object readResolve() { return instance; } }
4、建造者模式(Builder)
工厂类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进行管理,用来创建复合对象,所谓复合对象就是指某个类具有不同的属性,其实建造者模式就是前面抽象工厂模式和最后的Test结合起来得到的。我们看一下代码:还和前面一样,一个
Sender接口,两个实现类
MailSender和
SmsSender。
4.1 建造者模式实例
public class Builder { private List<Sender> list = new ArrayList<Sender>(); public void produceMailSender(int count){ for(int i=0; i<count; i++){ list.add(new MailSender()); } } public void produceSmsSender(int count){ for(int i=0; i<count; i++){ list.add(new SmsSender()); } } }
测试
public class Test { public static void main(String[] args) { Builder builder = new Builder(); builder.produceMailSender(10); } }
4.2 建造者模式总结
从这点看出,建造者模式将很多功能集成到一个类里,这个类可以创造出比较复杂的东西。所以与工程模式的区别就是:工厂模式关注的是创建单个产品,而建造者模式则关注创建符合对象,多个部分。因此,是选择工厂模式还是建造者模式,依实际情况而定。5、原型模式(Prototype)
原型模式虽然是创建型的模式,但是与工程模式没有关系,从名字即可看出,该模式的思想就是将一个对象作为原型,对其进行复制、克隆,产生一个和原对象类似的新对象。本小结会通过对象的复制,进行讲解。在Java中,复制对象是通过clone()实现的,先创建一个原型类:
public class Prototype implements Cloneable { public Object clone() throws CloneNotSupportedException { Prototype proto = (Prototype) super.clone(); return proto; } }
很简单,一个原型类,只需要实现
Cloneable接口,覆写
clone方法,此处
clone方法可以改成任意的名称,因为
Cloneable接口是个空接口,你可以任意定义实现类的方法名,如
cloneA或者
cloneB,因为此处的重点是
super.clone()这句话,
super.clone()调用的是
Object的
clone()方法,而在
Object类中,
clone()是
native的,具体怎么实现,我会在另一篇文章中,关于解读Java中本地方法的调用,此处不再深究。在这儿,我将结合对象的浅复制和深复制来说一下,首先需要了解对象深、浅复制的概念:
浅复制:将一个对象复制后,基本数据类型的变量都会重新创建,而引用类型,指向的还是原对象所指向的。
深复制:将一个对象复制后,不论是基本数据类型还有引用类型,都是重新创建的。简单来说,就是深复制进行了完全彻底的复制,而浅复制不彻底。
此处,写一个深浅复制的例子:
public class Prototype implements Cloneable, Serializable { private static final long serialVersionUID = 1L; private String string; private SerializableObject obj; /* 浅复制 */ public Object clone() throws CloneNotSupportedException { Prototype proto = (Prototype) super.clone(); return proto; } /* 深复制 */ public Object deepClone() throws IOException, ClassNotFoundException { /* 写入当前对象的二进制流 */ ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream(); ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos); oos.writeObject(this); /* 读出二进制流产生的新对象 */ ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray()); ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis); return ois.readObject(); } public String getString() { return string; } public void setString(String string) { this.string = string; } public SerializableObject getObj() { return obj; } public void setObj(SerializableObject obj) { this.obj = obj; } } class SerializableObject implements Serializable { private static final long serialVersionUID = 1L; }
转载自Java之美[从菜鸟到高手演变]之设计模式
相关文章推荐
- PropertyChangeListener简单理解
- 什么是设计模式
- 设计模式之创建型模式 - 特别的变量问题
- 七、设计模式——装饰模式
- 设计模式总结
- 设计模式之创建型模式
- 浅谈设计模式的学习
- PHP设计模式之装饰者模式代码实例
- php设计模式之单例模式实例分析
- 介绍php设计模式中的工厂模式
- PHP设计模式之适配器模式代码实例
- 深入浅出23种设计模式
- 浅谈c#设计模式之单一原则
- C#设计模式之观察者模式实例讲解
- C#设计模式之单例模式实例讲解
- 学习JavaScript设计模式(接口)
- 深入理解JavaScript系列(28):设计模式之工厂模式详解
- 面向对象设计模式的核心法则
- JavaScript设计模式之单件模式介绍
- 深入理解JavaScript系列(25):设计模式之单例模式详解