设计模式是一套面向对象的代码设计经验总结，是在编程领域被反复使用、多人知晓的通过了分类整理的代码设计方法。
使用设计模式为了可重用代码，使代码更加容易理解、保证代码的可靠性。合理的设计模式对开发人员和需要开发的系统都是有利的，设计模式可以让代码实现工程化。
设计原则
1. 单一职责原则
定义：对于一个类，应该只有一个引起它变化的原因。
好处： 降低类的复杂度、提高类的可读性、提高系统的可维护性。
2. 里氏代换原则
定义：子类型必须能够替换掉父类型
优点：代码共享、提高了代码重用性、扩展性、产品和项目的开放性。
只有满足里氏代换原则，子类可以代替父类出现并且不影响层序的功能父类才能得到真正的复用，并且子类可以在弗雷德基础上添加新的行为。面向对象思想中，父类和子类的继承关系是抽象化的具体实现。
里氏代换原则是对实现抽象化的具体步骤的规范。
3. 开放封闭原则
定义：程序的实体对象（模块、类、函数等）应该可以进行扩展，但不应该修改。
优点：可扩展性好、耦合度低。
特征
- 对于扩展是开放的
- 对于修改是封闭的
// 未实现开放封闭原则
public class BankWorker {
public void saving() {
System.out.println("存款");
}
public void drawing() {
System.out.println("取款");
}
}
// 实现开放封闭原则
public interface BankWorker {
public void operation();
}
public class SavingBankWorker extends BankWorker {
@Override
public void operation() {
System.out.println("存款");
}
}
public class DrawingBankWorker extends BankWorker {
@Override
public void operation() {
System.out.println("取款");
}
}
开放封闭原则可以通过扩展已有的软件系统提供新的行为，以满足软件的新需求，使变化的软件有一定的灵活性和适应性。对于已有的软件模块，特别是最重要的抽象模块不能再修改，这就是软件系统有了一定的稳定性和延续性。
4. 依赖倒转原则
定义：程序高层模块不应该依赖于低层模块，但两者都应该依赖与抽象，抽象不应该依赖于具体细节，而细节应该依赖与抽象。
优点：可扩展性好、耦合度低。
interface IWorker {
public void work();
}
class Work implements IWorker {
@Override
public void work() {
//......working
}
}
class SeniorWorker implements IWorker {
@Override
public void work() {
//......working much more
}
}
class Manager {
IWorker mWorker;
public void setWorker(IWorker w) {
mWorker = w;
}
public void manage() {
mWorker.work();
}
}
5. 合成/聚合复用原则
定义：尽量不实用类继承、尽量使用合成/聚合。
优点：降低耦合度、提升带啊吗可读性、隐藏实现细节。
缺点：系统中有较多对象需要管理。
- 将军对自己的统领将士保持有引用，就是聚合。
- 皇帝拥有天下，但将军并非拥有全部士兵，所以对将军“拥有”的关系，相当于合成，大将军是这个合成中的一个对象。
6. 迪米特法则
定义：如果两个类之间不必进行直接通信，则这两个类不应该发生直接的相互作用。如果一个类需要调用另一个类的某个方法，则可以通过第三方来转发这个调用。
// 皇帝找一个侍卫，皇帝这么傲娇，一定不会亲自动手啊，所以要通过太监
public abstract class Stranger {
public abstract void operation();
}
public class ShiWei extends Stranger {
@Override
public void operation() {
System.out.println("参见皇上，我是侍卫啊哈哈哈！");
}
}
public class TaiJian extends Stranger {
@Override
public void operation() {
}
// 太监找人啊哈哈
public void findStranger() {
Stranger s = new ShiWei();
s.operation();
}
}
public class HuangDi {
private TaiJian t;
public TaiJian getTaiJian() {
return t;
}
public void setTaiJian(TaiJian t) {
this.t = t;
}
public void operation() {
}
}
public class Test {
public static void main(String[] args){
HuangDi HD = new HuangDi();
// 找个太监，小桌子小凳子啊哈哈
HD.setTaiJian(new TaiJian());
// 来，小桌子，去给我把他找来（这个过程中皇帝并没有和侍卫直接接触）
HD.getTaiJian().findStranger();
}
}
Java设计模式
Java中一般有23种设计模式，这里只介绍一些常用的~
总体来说设计模式分为三大类：
创建型模式，共5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7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11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。
1. 单例设计模式
定义：保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。
适用：
- 当一个类只能有一个实例而却第三方可以从一个公共的访问点访问它时。
- 当一个唯一的实力可以通过子类来扩展，而且第三方需要在不更改代码的情况下就能使用一个扩展的实例时。
- 饿汉式
public class Singleton {
// 直接创建对象
public static Singleton instance = new Singleton();
// 私有化构造函数
private Singleton() {
}
// 返回对象实例
public static Singleton getInstance() {
return instance;
}
}
这种方式比较常用，但容易产生垃圾对象。
优点：没有加锁，执行效率会提高。
** 缺点 **：类加载时就初始化，浪费内存。
它基于 Classloader 机制避免了多线程的同步问题，不过，instance 在类装载时就实例化，虽然导致类装载的原因有很多种，在单例模式中大多数都是调用getInstance 方法， 但是也不能确定有其他的方式（或者其他的静态方法,比如反射）导致类装载，这时候初始化 instance 显然没有达到 lazy loading 的效果。
- 懒汉式
public class Singleton {
// 声明变量
private static volatile Singleton singleton = null;
// 私有构造函数
private Singleton() {
}
// 提供对外方法
public static Singleton getInstance() {
Singleton mSingleton = singleton; //定义一个临时变量
if (singleton == null) {
synchronized (Singleton.class) {
if (singleton == null) {
mSingleton = new Singleton();
singleton = mSingleton;
}
}
}
return mSingleton ; // 返回临时变量
}
}
使用volatile
如果没有 volatile 关键字,问题可能会出在singleton = new Singleton() 这句，用伪代码表示：
// 分配内存
inst = allocat();
// 赋值
singleton = inst;
// 真正执行构造函数
constructor(inst);
可能会由于虚拟机的优化等导致赋值操作先执行，而构造函数还没完成，导致其他线程访问得到 singleton 变量不为null，但初始化还未完成，导致程序崩溃。
**定义一个临时变量 mSingleton **
访问 volatile 变量，需要保证一些执行顺序，所以的开销比较大。这里定义一个临时变量，在 sInst 不为空的时候（这是绝大部分的情况），只要在开始访问一次 volatile 变量，返回的是临时变量。如果没有此临时变量，则需要访问两次，而降低了效率。
2. 工厂设计模式
工厂模式分为工厂方法模式和抽象工厂模式。
- 工厂方法模式
工厂方法模式分为三种：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。
多个工厂方法模式，是对普通工厂方法模式的改进，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。
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。
普通工厂模式
// 普通工厂模式
public interface Sender {
public void Send();
}
public class MailSender implements Sender {
@Override
public void Send() {
System.out.println("this is mail sender!");
}
}
public class SmsSender implements Sender {
@Override
public void Send() {
System.out.println("this is sms sender!");
}
}
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;
}
}
}
多个工厂方法模式
对普通工厂方法模式的改进，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。
// 多个工厂方法模式
public class SendFactory {
public Sender produceMail() {
return new MailSender();
}
public Sender produceSms() {
return new SmsSender();
}
}
public class FactoryTest {
public static void main(String[] args) {
SendFactory factory = new SendFactory();
Sender sender = factory.produceMail();
sender.send();
}
}
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。
// 静态工厂方法模式
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();
}
}
抽象工厂模式
工厂方法模式有一个问题就是，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。
// 抽象工厂模式
public interface Provider {
public Sender produce();
}
---------------------------------------------------
public interface Sender {
public void send();
}
---------------------------------------------------
public class MailSender implements Sender {
@Override
public void send() {
System.out.println("this is mail sender!");
}
}
public class SmsSender implements Sender {
@Override
public void send() {
System.out.println("this is sms sender!");
}
}
---------------------------------------------------
public class SendSmsFactory implements Provider {
@Override
public Sender produce() {
return new SmsSender();
}
}
public class SendMailFactory implements Provider {
@Override
public Sender produce() {
return new MailSender();
}
}
---------------------------------------------------
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Provider provider = new SendMailFactory();
Sender sender = provider.produce();
sender.send();
}
}
3. 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。
public class Builder {
private List list = new ArrayList();
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());
}
}
}
public class TestBuilder {
public static void main(String[] args) {
Builder builder = new Builder();
builder.produceMailSender(10);
}
}
4.适配器模式
适配器模式将某个类的接口转换成客户端期望的另一个接口表示，目的是消除由于接口不匹配所造成的类的兼容性问题。主要分为三类：类的适配器模式、对象的适配器模式、接口的适配器模式。
类的适配器模式
public interface Targetable {
/* 与原类中的方法相同 */
public void method1();
/* 新类的方法 */
public void method2();
}
public class Adapter extends Source implements Targetable {
@Override
public void method2() {
System.out.println("this is the targetable method!");
}
}
public class AdapterTest {
public static void main(String[] args) {
Targetable target = new Adapter();
target.method1();
target.method2();
}
}
对象的适配器模式
基本思路和类的适配器模式相同，只是将 Adapter 类作修改，这次不继承 Source 类，而是持有 Source 类的实例，以达到解决兼容性的问题。
public class Wrapper implements Targetable {
private Source source;
public Wrapper(Source source) {
super();
this.source = source;
}
@Override
public void method2() {
System.out.println("this is the targetable method!");
}
@Override
public void method1() {
source.method1();
}
}
--------------------------------
public class AdapterTest {
public static void main(String[] args) {
Source source = new Source();
Targetable target = new Wrapper(source);
target.method1();
target.method2();
}
}
接口的适配器模式
接口的适配器是这样的：有时我们写的一个接口中有多个抽象方法，当我们写该接口的实现类时，必须实现该接口的所有方法，这明显有时比较浪费，因为并不是所有的方法都是我们需要的，有时只需要某一些，此处为了解决这个问题，我们引入了接口的适配器模式，借助于一个抽象类，该抽象类实现了该接口，实现了所有的方法，而我们不和原始的接口打交道，只和该抽象类取得联系，所以我们写一个类，继承该抽象类，重写我们需要的方法就行。
5. 装饰模式（Decorator）
装饰模式就是给一个对象增加一些新的功能，而且是动态的，要求装饰对象和被装饰对象实现同一个接口，装饰对象持有被装饰对象的实例。
public interface Sourceable {
public void method();
}
----------------------------------------------------
public class Source implements Sourceable {
@Override
public void method() {
System.out.println("the original method!");
}
}
----------------------------------------------------
public class Decorator implements Sourceable {
private Sourceable source;
public Decorator(Sourceable source) {
super();
this.source = source;
}
@Override
public void method() {
System.out.println("before decorator!");
source.method();
System.out.println("after decorator!");
}
}
----------------------------------------------------
public class DecoratorTest {
public static void main(String[] args) {
Sourceable source = new Source();
Sourceable obj = new Decorator(source);
obj.method();
}
}
6. 策略模式（strategy）
策略模式定义了一系列算法，并将每个算法封装起来，使他们可以相互替换，且算法的变化不会影响到使用算法的客户。需要设计一个接口，为一系列实现类提供统一的方法，多个实现类实现该接口，设计一个抽象类（可有可无，属于辅助类），提供辅助函数。策略模式的决定权在用户，系统本身提供不同算法的实现，新增或者删除算法，对各种算法做封装。因此，策略模式多用在算法决策系统中，外部用户只需要决定用哪个算法即可。
public interface ICalculator {
public int calculate(String exp);
}
---------------------------------------------------------
public class Minus extends AbstractCalculator implements ICalculator {
@Override
public int calculate(String exp) {
int arrayInt[] = split(exp, "-");
return arrayInt[0] - arrayInt[1];
}
}
---------------------------------------------------------
public class Plus extends AbstractCalculator implements ICalculator {
@Override
public int calculate(String exp) {
int arrayInt[] = split(exp, "\\+");
return arrayInt[0] + arrayInt[1];
}
}
--------------------------------------------------------
public class AbstractCalculator {
public int[] split(String exp, String opt) {
String array[] = exp.split(opt);
int arrayInt[] = new int[2];
arrayInt[0] = Integer.parseInt(array[0]);
arrayInt[1] = Integer.parseInt(array[1]);
return arrayInt;
}
}
public class StrategyTest {
public static void main(String[] args) {
String exp = "2+8";
ICalculator cal = new Plus();
int result = cal.calculate(exp);
System.out.println(result);
}
}
7. 观察者模式（Observer）
类似于邮件订阅和 RSS 订阅，当我们浏览一些博客或 wiki时，经常会看到 RSS 图标，就这的意思是，当你订阅了该文章，如果后续有更新，会及时通知你。其实，简单来讲就一句话：当一个对象变化时，其它依赖该对象的对象都会收到通知，并且随着变化！对象之间是一种一对多的关系。
public interface Observer {
public void update();
}
public class Observer1 implements Observer {
@Override
public void update() {
System.out.println("observer1 has received!");
}
}
public class Observer2 implements Observer {
@Override
public void update() {
System.out.println("observer2 has received!");
}
}
public interface Subject {
/*增加观察者*/
public void add(Observer observer);
/*删除观察者*/
public void del(Observer observer);
/*通知所有的观察者*/
public void notifyObservers();
/*自身的操作*/
public void operation();
}
public abstract class AbstractSubject implements Subject {
private Vector vector = new Vector();
@Override
public void add(Observer observer) {
vector.add(observer);
}
@Override
public void del(Observer observer) {
vector.remove(observer);
}
@Override
public void notifyObservers() {
Enumeration enumo = vector.elements();
while (enumo.hasMoreElements()) {
enumo.nextElement().update();
}
}
}
public class MySubject extends AbstractSubject {
@Override
public void operation() {
System.out.println("update self!");
notifyObservers();
}
}
public class ObserverTest {
public static void main(String[] args) {
Subject sub = new MySubject();
sub.add(new Observer1());
sub.add(new Observer2());
sub.operation();
}
}
设计模式虽多，但不要贪杯啊哈哈哈。
