Java设计模式-----结构型模式

一、代理模式:

  用一个代理来隐藏具体实现类的实现细节,通常还用于在真实的实现的前后添加一部分逻辑。既然说是代理,那就要对客户端隐藏真实实现,由代理来负责客户端的所有请求。当然,代理只是个代理,它不会完成实际的业务逻辑,而是一层皮而已,但是对于客户端来说,它必须表现得就是客户端需要的真实实现。

public interface FoodService {
    Food makeChicken();
    Food makeNoodle();
}

public class FoodServiceImpl implements FoodService {
    public Food makeChicken() {
          Food f = new Chicken()
        f.setChicken("1kg");
          f.setSpicy("1g");
          f.setSalt("3g");
        return f;
    }
    public Food makeNoodle() {
        Food f = new Noodle();
        f.setNoodle("500g");
        f.setSalt("5g");
        return f;
    }
}

// 代理要表现得“就像是”真实实现类,所以需要实现 FoodService
public class FoodServiceProxy implements FoodService {

    // 内部一定要有一个真实的实现类,当然也可以通过构造方法注入
    private FoodService foodService = new FoodServiceImpl();

    public Food makeChicken() {
        System.out.println("我们马上要开始制作鸡肉了");

        // 如果我们定义这句为核心代码的话,那么,核心代码是真实实现类做的,
        // 代理只是在核心代码前后做些“无足轻重”的事情
        Food food = foodService.makeChicken();

        System.out.println("鸡肉制作完成啦,加点胡椒粉"); // 增强
          food.addCondiment("pepper");

        return food;
    }
    public Food makeNoodle() {
        System.out.println("准备制作拉面~");
        Food food = foodService.makeNoodle();
        System.out.println("制作完成啦")
        return food;
    }
}

客户端调用:

// 这里用代理类来实例化
FoodService foodService = new FoodServiceProxy();
foodService.makeChicken();

代理模式说白了就是做 “方法包装” 或做 “方法增强”。

二、适配器模式:

 ①、默认适配器模式:

  用 Appache commons-io 包中的 FileAlterationListener 做例子,此接口定义了很多的方法,用于对文件或文件夹进行监控,一旦发生了对应的操作,就会触发相应的方法。

public interface FileAlterationListener {
    void onStart(final FileAlterationObserver observer);
    void onDirectoryCreate(final File directory);
    void onDirectoryChange(final File directory);
    void onDirectoryDelete(final File directory);
    void onFileCreate(final File file);
    void onFileChange(final File file);
    void onFileDelete(final File file);
    void onStop(final FileAlterationObserver observer);
}

  复制代码此接口的一大问题是抽象方法太多了,如果要用这个接口,意味着要实现每一个抽象方法,如果只是想要监控文件夹中的文件创建和文件删除事件,可是还是不得不实现所有的方法,很明显,这不是想要的。所以,需要下面的一个适配器,它用于实现上面的接口,但是所有的方法都是空方法,这样,就可以转而定义自己的类来继承下面这个类即可。

public class FileAlterationListenerAdaptor implements FileAlterationListener {
    public void onStart(final FileAlterationObserver observer) { }
    public void onDirectoryCreate(final File directory) { }
    public void onDirectoryChange(final File directory) { }
    public void onDirectoryDelete(final File directory) { }
    public void onFileCreate(final File file) { }
    public void onFileChange(final File file) { }
    public void onFileDelete(final File file) { }
    public void onStop(final FileAlterationObserver observer) { }
}

  复制代码比如可以定义以下类,仅仅需要实现想实现的方法就可以了:

public class FileMonitor extends FileAlterationListenerAdaptor {
    public void onFileCreate(final File file) {
        // 文件创建
        doSomething();
    }

    public void onFileDelete(final File file) {
        // 文件删除
        doSomething();
    }
}

 ②、对象适配器模式:

  对于下面这个例子,怎么将鸡适配成鸭,这样鸡也能当鸭来用。因为,现在鸭这个接口,我们没有合适的实现类可以用,所以需要适配器。

public interface Duck {
    public void quack(); // 鸭的呱呱叫
      public void fly(); // 飞
}

public interface Cock {
    public void gobble(); // 鸡的咕咕叫
      public void fly(); // 飞
}

public class WildCock implements Cock {
    public void gobble() {
        System.out.println("咕咕叫");
    }
      public void fly() {
        System.out.println("鸡也会飞哦");
    }
}

  鸭接口有 fly() 和 quare() 两个方法,鸡 Cock 如果要冒充鸭,fly() 方法是现成的,但是鸡不会鸭的呱呱叫,没有 quack() 方法。这个时候就需要适配了:

// 毫无疑问,首先,这个适配器肯定需要 implements Duck,这样才能当做鸭来用
public class CockAdapter implements Duck {

    Cock cock;
    // 构造方法中需要一个鸡的实例,此类就是将这只鸡适配成鸭来用
      public CockAdapter(Cock cock) {
        this.cock = cock;
    }

    // 实现鸭的呱呱叫方法
      @Override
      public void quack() {
        // 内部其实是一只鸡的咕咕叫
        cock.gobble();
    }

      @Override
      public void fly() {
        cock.fly();
    }
}

  客户端的调用:

public static void main(String[] args) {
    // 有一只野鸡
      Cock wildCock = new WildCock();
      // 成功将野鸡适配成鸭
      Duck duck = new CockAdapter(wildCock);
      ...
}

 ③、类适配器模式:


  通过继承的方法,适配器自动获得了所需要的大部分方法。这个时候,客户端使用更加简单,直接 Target t = new SomeAdapter(); 就可以了。

 ④、结构型模式总结:

 1、类适配和对象适配的异同:

类适配采用继承,对象适配采用组合;
类适配属于静态实现,对象适配属于组合的动态实现,对象适配需要多实例化一个对象。
总体来说,对象适配用得比较多。

 2、适配器模式和代理模式的异同:

  在代码结构上,它们很相似,都需要一个具体的实现类的实例。但是它们的目的不一样,代理模式做的是增强原方法的活;适配器做的是适配的活,为的是提供“把鸡包装成鸭,然后当做鸭来使用”,而鸡和鸭它们之间原本没有继承关系。


三、桥梁模式:

四、装饰模式:


  从图中可以看到,接口 Component 其实已经有了 ConcreteComponentA 和 ConcreteComponentB 两个实现类了,但是,如果我们要增强这两个实现类的话,我们就可以采用装饰模式,用具体的装饰器来装饰实现类,以达到增强的目的。
  所有的具体装饰者们 ConcreteDecorator 都可以作为 Component 来使用,因为它们都实现了 Component 中的所有接口。它们和 Component 实现类 ConcreteComponent 的区别是,它们只是装饰者,起装饰作用。

举个例子:
快乐柠檬的饮料分为三类:红茶、绿茶、咖啡,在这三大类的基础上,又增加了许多的口味,什么金桔柠檬红茶、金桔柠檬珍珠绿茶、芒果红茶、芒果绿茶、芒果珍珠红茶、烤珍珠红茶、烤珍珠芒果绿茶、椰香胚芽咖啡、焦糖可可咖啡等等,在这个例子中,红茶、绿茶、咖啡是最基础的饮料,其他的像金桔柠檬、芒果、珍珠、椰果、焦糖等都属于装饰用的。

定义饮料抽象基类:

public abstract class Beverage {
      // 返回描述
      public abstract String getDescription();
      // 返回价格
      public abstract double cost();
}

三个基础饮料实现类,红茶、绿茶和咖啡:

public class BlackTea extends Beverage {
      public String getDescription() {
        return "红茶";
    }
      public double cost() {
        return 10;
    }
}

public class GreenTea extends Beverage {
    public String getDescription() {
        return "绿茶";
    }
      public double cost() {
        return 11;
    }
}

public class Coffee extends Beverage {
    public String getDescription() {
        return "咖啡";
    }
      public double cost() {
        return 12;
    }
}

定义调料,也就是装饰者的基类,此类必须继承自 Beverage:

// 调料
public abstract class Condiment extends Beverage {

}

定义柠檬、芒果等具体的调料,它们属于装饰者,都需要继承Condiment类:

public class Lemon extends Condiment {
    private Beverage bevarage;
      // 这里很关键,需要传入具体的饮料,如需要传入没有被装饰的红茶或绿茶,
      // 当然也可以传入已经装饰好的芒果绿茶,这样可以做芒果柠檬绿茶
      public Lemon(Beverage bevarage) {
        this.bevarage = bevarage;
    }
      public String getDescription() {
        // 装饰
        return bevarage.getDescription() + ", 加柠檬";
    }
      public double cost() {
          // 装饰
        return beverage.cost() + 2; // 加柠檬需要 2 元
    }
}

public class Mango extends Condiment {
    private Beverage bevarage;
      public Mango(Beverage bevarage) {
        this.bevarage = bevarage;
    }
      public String getDescription() {
        return bevarage.getDescription() + ", 加芒果";
    }
      public double cost() {
        return beverage.cost() + 3; // 加芒果需要 3 元
    }
}

public class Pearl extends Condiment {
    private Beverage bevarage;
      public Pearl(Beverage bevarage) {
        this.bevarage = bevarage;
    }
      public String getDescription() {
        return bevarage.getDescription() + ", 加珍珠";
    }
      public double cost() {
        return beverage.cost() + 4; // 加珍珠需要 4元
    }
}

客户端调用

public static void main(String[] args) {
      // 首先,我们需要一个基础饮料,红茶、绿茶或咖啡
    Beverage beverage = new GreenTea();
      // 开始装饰
      beverage = new Lemon(beverage); // 先加一份柠檬
      beverage = new Mongo(beverage); // 再加一份芒果

      System.out.println(beverage.getDescription() + " 价格:¥" 
                        + beverage.cost());
      //"绿茶, 加柠檬, 加芒果 价格:¥16"
}
//如果需要芒果珍珠双份柠檬红茶:
    Beverage beverage = new Mongo(
              new Pearl(
                new Lemon(
                  new Lemon(
                    new BlackTea()))));

五、门面模式:

  通常情况下,画圆和画长方形方法:

定义接口:

public interface Shape {
   void draw();
}

定义实现类:

public class Circle implements Shape {

   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Circle::draw()");
   }
}

public class Rectangle implements Shape {

   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Rectangle::draw()");
   }
}

客户端调用:

public static void main(String[] args) {
    // 画一个圆形
      Shape circle = new Circle();
      circle.draw();

      // 画一个长方形
      Shape rectangle = new Rectangle();
      rectangle.draw();
}

采用门面模式时:

先定义一个门面:

public class ShapeMaker {
   private Shape circle;
   private Shape rectangle;
   private Shape square;

   public ShapeMaker() {
      circle = new Circle();
      rectangle = new Rectangle();
      square = new Square();
   }

  /**
   * 下面定义一堆方法,具体应该调用什么方法,由这个门面来决定
   */

   public void drawCircle(){
      circle.draw();
   }
   public void drawRectangle(){
      rectangle.draw();
   }
   public void drawSquare(){
      square.draw();
   }
}

客户端调用:

public static void main(String[] args) {
  ShapeMaker shapeMaker = new ShapeMaker();

  // 客户端调用现在更加清晰了
  shapeMaker.drawCircle();
  shapeMaker.drawRectangle();
  shapeMaker.drawSquare();        
}

六、组合模式:

  每个员工都有姓名、部门、薪水这些属性,同时还有下属员工集合(虽然可能集合为空),而下属员工和自己的结构是一样的,也有姓名、部门这些属性,同时也有他们的下属员工集合。设计该集合:

public class Employee {
   private String name;
   private String dept;
   private int salary;
   private List<Employee> subordinates; // 下属

   public Employee(String name,String dept, int sal) {
      this.name = name;
      this.dept = dept;
      this.salary = sal;
      subordinates = new ArrayList<Employee>();
   }

   public void add(Employee e) {
      subordinates.add(e);
   }

   public void remove(Employee e) {
      subordinates.remove(e);
   }

   public List<Employee> getSubordinates(){
     return subordinates;
   }

   public String toString(){
      return ("Employee :[ Name : " + name + ", dept : " + dept +
              ", salary :" + salary+" ]");
   }   
}

  这种类需要定义 add(node)、remove(node)、getChildren() 这些方法。其实这就是组合模式。

七、享元模式:

  享元分开来说就是 共享 元器件,也就是复用已经生成的对象,这种做法当然也就是轻量级的了。复用对象最简单的方式是,用一个 HashMap 来存放每次新生成的对象。每次需要一个对象的时候,先到 HashMap 中看看有没有,如果没有,再生成新的对象,然后将这个对象放入 HashMap 中。

八、结构型模式总结:;

1、代理模式是做方法增强的;

2、适配器模式是把鸡包装成鸭这种用来适配接口的;

3、桥梁模式做到了很好的解耦;

4、装饰模式从名字上就看得出来,适合于装饰类或者说是增强类的场景;

5、门面模式的优点是客户端不需要关心实例化过程,只要调用需要的方法即可;

6、组合模式用于描述具有层次结构的数据;

7、享元模式是为了在特定的场景中缓存已经创建的对象,用于提高性能。

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