23种设计模式

分享一个设计模式很详细介绍的几个博客:

设计模式的总结实战:https://blog.csdn.net/LoveLion/article/category/738450/1

图解设计模式:http://design-patterns.readthedocs.io/zh_CN/latest/index.html

23中设计模式列的很清晰:https://blog.csdn.net/jason0539/article/details/44956775

1:设计模式是什么?

设计模式是一套被反复使用的、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。项目中合理地运用设计模式可以完美地解决很多问题,每种模式在现实中都有相应的原理来与之对应,每种模式都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,这也是设计模式能被广泛应用的原因。

2: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。

其实还有两类:并发型模式和线程池模式。

3:设计模式的原则:

1、开放-封闭原则

对扩展开放,对修改封闭。在程序需要进行拓展的时候,不能去修改原有的代码,而是要扩展原有代码,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。

实现开开放封闭原则的核心思想就是对抽象编程,而不对具体编程,因为抽象相对稳定。让类依赖于固定的抽象,所以修改就是封闭的;而通过面向对象的继承和多态机制,又可以实现对抽象类的继承,通过覆写其方法来改变固有行为,实现新的拓展方法,所以就是开放的。“需求总是变化”没有不变的软件,所以就需要用封闭开放原则来封闭变化满足需求,同时还能保持软件内部的封装体系稳定,不被需求的变化影响。

2、单一职责原则

一个类,最好只做一件事,只有一个引起它的变化。单一职责原则可以看做是低耦合、高内聚在面向对象原则上的引申,将职责定义为引起变化的原因,以提高内聚性来减少引起变化的原因。职责过多,可能引起它变化的原因就越多,这将导致职责依赖,相互之间就产生影响,从而大大损伤其内聚性和耦合度。通常意义下的单一职责,就是指只有一种单一功能,不要为类实现过多的功能点,以保证实体只有一个引起它变化的原因。专注,是一个人优良的品质;同样的,单一也是一个类的优良设计。交杂不清的职责将使得代码看起来特别别扭牵一发而动全身,有失美感和必然导致丑陋的系统错误风险。

3、里氏替换原则(Liskov Substitution Principle)

任何基 类可以出现的地方,子类一定可以出现,子类必须能够替换其基类。里氏替换原则是继承复用的基石,只有当衍生类可以替换基类,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。里氏替换原则中,子类对父类的方法尽量不要重写和重载。因为父类代表了定义好的结构,通过这个规范的接口与外界交互,子类不应该随便破坏它。

4、依赖倒转原则(Dependence Inversion Principle)

面向接口编程,依赖于抽象而不依赖于具体。具体而言就是高层模块不依赖于底层模块,二者都同依赖于抽象;抽象不依赖于具体,具体依赖于抽象。我们知道,依赖一定会存在于类与类、模块与模块之间。当两个模块之间存在紧密的耦合关系时,最好的方法就是分离接口和实现:在依赖之间定义一个抽象的接口使得高层模块调用接口,而底层模块实现接口的定义,以此来有效控制耦合关系,达到依赖于抽象的设计目标。抽象的稳定性决定了系统的稳定性,因为抽象是不变的,依赖于抽象是面向对象设计的精髓,也是依赖倒置原则的核心。

5、接口隔离原则(Interface Segregation Principle)

每个接口中不存在子类用不到却必须实现的方法,如果不然,就要将接口拆分。使用多个隔离的接口,比使用单个接口(多个接口方法集合到一个的接口)要好。使用多个小的专门的接口,而不要使用一个大的总接口。具体而言,接口隔离原则体现在:接口应该是内聚的,应该避免“胖”接口。一个类对另外一个类的依赖应该建立在最小的接口上,不要强迫依赖不用的方法,这是一种接口污染。接口有效地将细节和抽象隔离,体现了对抽象编程的一切好处,接口隔离强调接口的单一性。而胖接口存在明显的弊端,会导致实现的类型必须完全实现接口的所有方法、属性等;而某些时候,实现类型并非需要所有的接口定义,在设计上这是“浪费”,而且在实施上这会带来潜在的问题,对胖接口的修改将导致一连串的客户端程序需要修改,有时候这是一种灾难。在这种情况下,将胖接口分解为多个特点的定制化方法,使得客户端仅仅依赖于它们的实际调用的方法,从而解除了客户端不会依赖于它们不用的方法。分离的手段主要有以下两种:1、委托分离,通过增加一个新的类型来委托客户的请求,隔离客户和接口的直接依赖,但是会增加系统的开销。2、多重继承分离,通过接口多继承来实现客户的需求,这种方式是较好的。

6、迪米特法则(最少知道原则)(Demeter Principle)

一个类对自己依赖的类知道的越少越好。无论被依赖的类多么复杂,都应该将逻辑封装在方法的内部,通过public方法提供给外部。这样当被依赖的类变化时,才能最小的影响该类。

最少知道原则的另一个表达方式是:只与直接的朋友通信。类之间只要有耦合关系,就叫朋友关系。耦合分为依赖、关联、聚合、组合等。我们称出现为成员变量、方法参数、方法返回值中的类为直接朋友。局部变量、临时变量则不是直接的朋友。我们要求陌生的类不要作为局部变量出现在类中。

7、合成复用原则(Composite Reuse Principle)

尽量首先使用合成/聚合的方式,而不是使用继承。

4: 单例模式

对于某些系统中的某些类来说,只有一个实例很重要,例如,一个系统只能有一个计时工具或ID(序号)生成器。

懒汉式

public class Singleton {
    //能够延迟加载,因为有同步所以效率不高
    private static  Singleton instance;
    private Singleton (){
        if(instance !=null){//防止反射对单例的破坏
            throw new RuntimeException();
        }
    }
    public static synchronized Singleton getInstance() {
         if (instance == null) {
              instance = new Singleton();
         }
          return instance;
    }
    //反序列化时,如果定义了readResolve()则直接返回指定对象。而不需要单独再创建对象
    private Object readResolve()throw ObjectStreamException{
        return instance;
    }
}
饱汉式(饿汉式)

public class Singleton {
    //类初始化时,立即加载这个对象(没有延迟加载的优势)。加载类时,天然是线程安全的。
    private static /*final*/ Singleton instance = new Singleton();
    private Singleton (){}
    public static Singleton getInstance() { //不需要synchronized 
         return instance;
    }
}
双重检测锁

public class Singleton {
         private volatile static Singleton instance;
         private Singleton(){}
         public static Singleton getInstance(){
                   if(instance == null){
                            synchronized(Singleton.class){
                                     if(instance == null){
                                               instance = new Singleton();
                                     }
                            }
                   }
                   return instance;
         }
} 
静态内部类:


public class Singleton {    
    private static class LazyHolder {    
       private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();    
    }    
    private Singleton (){}    
    public static final Singleton getInstance() {    
       return LazyHolder.INSTANCE;    
    }    
}   

枚举法:http://www.jianshu.com/p/80373c4d06f7

public enum Singleton{
    INSTANCE;
    public static void main(String[] args) {
          Singleton ss = Singleton.INSTANCE;
    }
}

对比分析:

饿汉式:线程安全,调用效率高。但是不能延迟加载。

懒汉式:线程安全,调用效率不高。能延迟加载。

双重监测锁:由于jvm底层内部模型原因,偶尔会出现问题。不建议使用

静态内部类式:线程安全,调用效率高,并且可以延迟加载。

枚举单例:线程安全,调用效率高,不能延迟加载。

5: 策略模式

策略模式(Strategy) :它定义了算法家族,分别封装起来,让它们之间可以相互替换,此模式让算法的变化,不会影响到使用算法的客户。

应用场景:

1、 需要在不同情况下使用不同的策略(算法),或者策略还可能在未来用其它方式来实现。

2、 对客户隐藏具体策略(算法)的实现细节,彼此完全独立。

优点:

1、 策略模式提供了可以替换继承关系的办法。

2、 使用策略模式可以避免使用多重条件转移语句。

缺点:

1、客户端必须知道所有的策略类,并自行决定使用哪一个策略类。这就意味着客户端必须理解这些算法的区别,以便适时选择恰当的算法类。换言之,策略模式只适用于客户端知道所有的算法或行为的情况。

2、 策略模式造成很多的策略类,每个具体策略类都会产生一个新类。

6: 工厂方法模式

简单工厂模式的最大优点在于工厂类中包含了必要的逻辑判断,根据客户端的选择条件动态实例化相关的类,对于客户端来说,去除了与具体产品的依赖。

缺点:对扩展开放了,对修改也开放了,这违背了开放-封闭原则 。

简单工厂是用工厂生产具体的商品类,而工厂方法在具体工厂中才会生产具体的商品类。

应用场景:

一个类不知道它所需要的对象的类:在工厂方法模式中,客户端不需要知道具体产品类的类名,只需要知道所对应的工厂即可。

JDBC中的工厂方法:

Connectionconn=DriverManager.getConnection(“jdbc:microsoft:sqlserver://loc

alhost:1433;DatabaseName=DB;user=sa;password=”);

Statement statement=conn.createStatement();

ResultSetrs=statement.executeQuery(“select * from UserInfo”);

工厂方法模式的主要优点是增加新的产品类时无须修改现有系统,并封装了产品对象的创建细节,系统具有良好的灵活性和可扩展性;其缺点在于增加新产品的同时需要增加新的工厂,导致系统类的个数成对增加,在一定程度上增加了系统的复杂性。

工厂方法模式适用情况包括:一个类不知道它所需要的对象的类;一个类通过其子类来指定创建哪个对象;将创建对象的任务委托给多个工厂子类中的某一个,客户端在使用时可以无须关心是哪一个工厂子类创建产品子类,需要时再动态指定。

7: 抽象工厂模式

在很多软件系统中需要更换界面主题,要求界面中的按钮、文本框、背景色(作为不同的产品族)等一起发生改变时,可以使用抽象工厂模式进行设计。

产品等级结构:产品等级结构即产品的继承结构,如一个抽象类是电视机,其子类有海尔电视机、海信电视机、TCL电视机,则抽象电视机与具体品牌的电视机之间构成了一个产品等级结构,抽象电视机是父类,而具体品牌的电视机是其子类。

产品族:在抽象工厂模式中,产品族是指由同一个工厂生产的,位于不同产品等级结构中的一组产品,如海尔电器工厂生产的海尔电视机、海尔电冰箱,海尔电视机位于电视机产品等级结构中,海尔电冰箱位于电冰箱产品等级结构中。

抽象工厂模式的主要优点是隔离了具体类的生成,使得客户并不需要知道什么被创建,而且每次可以通过具体工厂类创建一个产品族中的多个对象,增加或者替换产品族比较方便,增加新的具体工厂和产品族很方便;主要缺点在于增加新的产品等级结构很复杂,需要修改抽象工厂和所有的具体工厂类,对“开闭原则”的支持呈现倾斜性。

抽象工厂模式适用情况包括:一个系统不应当依赖于产品类实例如何被创建、组合和表达的细节;系统中有多于一个的产品族,而每次只使用其中某一产品族;属于同一个产品族的产品将在一起使用;系统提供一个产品类的库,所有的产品以同样的接口出现,从而使客户端不依赖于具体实现。

工厂模式要点:

简单工厂:虽然某种程度不符合设计原则,但实际使用最多。

工厂方法类:不修改已有类的前提下,通过增加新的工厂类实现扩展。

抽象工厂:不可以增加产品,可以增加产品族,即他用来创建一组相关或者相互依赖的对象。

8: 观察者模式

建立一种对象与对象之间的依赖关系,一个对象发生改变时将自动通知其他对象,其他对象将相应做出反应。在此,发生改变的对象称为观察目标,而被通知的对象称为观察者,一个观察目标可以对应多个观察者,而且这些观察者之间没有相互联系,可以根据需要增加和删除观察者,使得系统更易于扩展,这就是观察者模式的模式动机。

如某电子商务网站可以在后台执行发送操作后给用户发送多个商品打折信息,某团队战斗游戏中某队友牺牲将给所有成员提示等等,凡是涉及到一对一或者一对多的对象交互场景都可以使用观察者模式。

观察者模式的主要优点在于可以实现表示层和数据逻辑层的分离,并在观察目标和观察者之间建立一个抽象的耦合,支持广播通信;其主要缺点在于如果一个观察目标对象有很多直接和间接的观察者的话,将所有的观察者都通知到会花费很多时间,而且如果在观察者和观察目标之间有循环依赖的话,观察目标会触发它们之间进行循环调用,可能导致系统崩溃。

观察者模式适用情况包括:一个对象的改变将导致其他一个或多个对象也发生改变,而不知道具体有多少对象将发生改变;一个对象必须通知其他对象,而并不知道这些对象是谁;需要在系统中创建一个触发链。A对象的行为将影响B对象,B对象的行为将影响C对象……,可以使用观察者模式创建一种链式触发机制。

在JDK的java.util包中,提供了Observable类以及Observer接口,它们构成了Java语言对观察者模式的支持。

你可能感兴趣的:(设计模式,Java)