Java设计模式

设计模式的优点:

  • 1 设计模式(Design pattern)是一套被反复使用、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。
  • 2 设计模式不但描述了一个在我们周围不断重复发生的问题,并且提供了问题的核心解决方案,这也是它能被广泛应用的原因。
  • 3设计模式使代码编制真正工程化。

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。

设计模式的分类:

  • 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。
  • 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。
  • 并发型模式和线程池模式

设计模式之间的关系:

各种设计模式的实例讲解:

  • 建造者模式

介绍:建造者或构建者(Builder)设计模式(又叫生成器设计模式):当一个类的内部数据过于复杂的时候,要创建的话可能就需要了解这个类的内部结构,这个时候就想啊用什么办法可以增加代码可读性,让类里面的数据清晰的展现在开发者的面前,按部就班的将类需要的东西设置进来. "猪脚"登场--Builder模式,Builder模式就可以将一个类的构建和表示进行分离。

↓↓~捉到了一只Demo↓↓

public class Dog{
 private int id;
 private String name;
 private String gender;
 private String age;
 private String color;

 // 构造器尽量缩小范围
 private Dog() {
 }

 public int getId() {
     return id;
 }

 public String getName() {
     return name;
 }

 public String getGender() {
     return gender;
 }

 public String getColor() {
     return color;
 }

 public String getAge() {
     return age;
 }

 /**
  * Student的创建完全依靠Student.Builder(静态内部类),使用一种方法链的方式来创建
  *
  */
 public static class Builder {

     private Dog target;

     public Builder() {
         target = new Dog();
     }

     public Builder address(int id) {
         target.id = id;
         return this;
     }

     public Builder name(String name) {
         target.name = name;
         return this;
     }

     public Builder age(String age) {
         target.age = age;
         return this;
     }

     public Builder gender(String gender) {
         target.gender = gender;
         return this;
     }

     public Builder color(String color) {
         target.color= color;
         return this;
     }

     public Dog build() {
         return new Dog (target);
     }
    }
 }

Dog并不是直接new出来的,对其构造器进行了处理使其可访问范围尽可能的小,只让它通过Dog.Builder来构建自己,在Dog.Builder中提供了一种类set的方法链的方式来设置值,然后在最后的build()方法的时候会返回一个Dog对象,现在要创建一个Dog对象,代码如下:

Dog s=new Dog.Builder().name("高飞").age("126").gender("公").color("黄色").build();
  • 对比一下进行一个优劣性分析:
    普通的实体类创建:优点是比较简单,开发效率高,缺点是如果参数很多的话,设置起来会比较混乱。
    Builder模式:优点是可以将构造器的setter方法名取成类似注释的方式,这样我们可以很清晰的知道刚才究竟设置的什么值,可读性较高,缺点是比较冗长。
  • 总结:初步的理解Builder模式解决了要设置的参数过多不好管理的问题。
  • 观察者模式

介绍:从现实中找一个例子来理解观察者模式:老师给学生布置作业,所有的学生都是观察者,老师是被观察者(在设计模式中称之为主题),当老师说今天的作业是balabala....,教室里的所有学生就会自动更新老师发布的信息,不需要老师去挨个去告诉学生,今天的作业。  在java.util包中已经包含有基本的Observer接口和Observable抽象类,相当于观察者和被观察者的抽象类(所有的具体的观察者和被观察者都要继承对应的抽象类)。但是为了更好的理解观察者模式,下面我会自己定义接口来实现观察者模式。

↓↓~捉到了一只Demo↓↓

(~。。~)定义被观察者的接口,我叫它Subject(主题接口):
interface Subject {
     //添加观察者
     void addObserver(Observer obj);
     //移除观察者
     void deleteObserver(Observer obj);
     //当主题方法改变时,这个方法被调用,通知所有的观察者
     void notifyObserver();
}



(~。。~)一个实现Subject接口的类
public class TeacherSubject implements Subject {
    //用来存放和记录观察者(比较重要的一点,这个list里面用来保存所有注册主题的观察者)
    private List<Observer> observers=new ArrayList<Observer>();
    //记录状态的字符串
    private String info;
    
    @Override
    public void addObserver(Observer obj) {
        observers.add(obj);
    }

    @Override
    public void deleteObserver(Observer obj) {
        int i = observers.indexOf(obj);
        if(i>=0){
            observers.remove(obj);
        }
    }

    @Override
    public void notifyObserver() {
        for(int i=0;i<observers.size();i++){
            Observer o=(Observer)observers.get(i);
            o.update(info);
        }
    }
    //布置作业的方法,在方法最后,需要调用notifyObserver()方法,通知所有观察者更新状态
    public void setHomework(String info){
        this.info=info;
        System.out.println("今天的作业是"+info);
        this.notifyObserver();
    }

}

(~。。~)老师(被观察者或者叫主题)有了,来个学生(观察者)吧,先定义一个学生的接口

interface Observer {
    //当主题状态改变时,会将一个String类型字符传入该方法的参数,每个观察者都需要实现该方法
    public void update(String info);
}


(~。。~)来个学生类继承这个接口
public class StudentObserver implements Observer {

    //保存一个Subject的引用,以后如果可以想取消订阅,有了这个引用会比较方便
    private TeacherSubject t;
    //学生的姓名,用来标识不同的学生对象
    private String name;
    //构造器用来注册观察者
    public Student(String name,Teacher t) {
        this.name=name;
        this.t = t;
        //每新建一个学生对象,默认添加到观察者的行列(因为老学生好多,可老师就一个,所以在实例化学生类的时候,需要把学生对象添加到老师类的observers这个保存观察者实例的队列里)
        t.addObserver(this);
    }


    @Override
    public void update(String info) {
        System.out.println(name+"得到作业:"+info);
        
    }

}


(~。。~)写一个测试类试一下
    public static void main(String[] args) {
        //老师一共布置了三道题 ,教室里有三个学生
        TeacherSubject teacher=new TeacherSubject();
        StudentObserver zhangSan=new StudentObserver("张三", teacher);
        StudentObserver LiSi=new StudentObserver("李四", teacher);
        StudentObserver WangWu=new StudentObserver("王五", teacher);
        
        teacher.setHomework("第二页第六题");
        teacher.setHomework("第三页第七题");
        teacher.setHomework("第五页第八题");
    }

(~。。~)结果
今天的作业是第二页第六题
张三得到作业:第二页第六题
李四得到作业:第二页第六题
王五得到作业:第二页第六题

今天的作业是第三页第七题
张三得到作业:第三页第七题
李四得到作业:第三页第七题
王五得到作业:第三页第七题

今天的作业是第五页第八题
张三得到作业:第五页第八题
李四得到作业:第五页第八题
王五得到作业:第五页第八题

由于java.util包中已经Observer接口和Observable抽象类,所以直接用就可以了。(如果想看怎么实现的,可以直接看源码)

↓↓~捉到了一只Demo↓↓

(~。。~)老师类
import java.util.Observable;
public class Teacher extends Observable {
        //布置作业的状态信息字符串
    private String info;
    public void setHomework(String info) {

        this.info=info;
        System.out.println("布置的作业是"+info);

        setChanged();
        notifyObservers();
    }
    public String getInfo() {
        return info;
    }
}


(~。。~)学生类
import java.util.Observable;
import java.util.Observer;

public class Student implements Observer{

    private Observable ob;
    private String name;

    public Student(String name,Observable ob) {
        this.ob = ob;
        this.name=name;
        ob.addObserver(this);
    }

    @Override
    public void update(Observable o, Object arg) {
        Teacher t=(Teacher)o;
        System.out.println(name+"得到作业信息:"+t.getInfo());
        
    }

}
  • 单例模式
    懒汉模式与饿汉模式
  • 工厂模式

工厂模式

抽象工厂模式

↓↓~捉到了一只Demo↓↓

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