Java 23种设计模式全归纳 | 已打包请带走

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。

设计模式分为三种类型，共23种：

• 创建型模式：单例模式、抽象工厂模式、建造者模式、工厂模式、原型模式。
• 结构型模式：适配器模式、桥接模式、装饰模式、组合模式、外观模式、享元模式、代理模式。
• 行为型模式：模版方法模式、命令模式、迭代器模式、观察者模式、中介者模式、备忘录模式、解释器模式、状态模式、策略模式、责任链模式、访问者模式。

GitHub：youlookwhat/DesignPattern

参照Hongyang、菜鸟教程等处文章所写。如有错误欢迎指正，如有侵权，请联系我删除。

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Blog Catalogue：

• 1. 设计模式 观察者模式(Observer Pattern) 以微信公众服务为例

• 2. 设计模式 工厂模式(Factory Pattern) 从卖肉夹馍说起

• 3. 设计模式 单例设计模式(Singleton Pattern) 完全解析

• 4. 设计模式 策略模式(Strategy Pattern) 以角色游戏为背景

• 5. 设计模式 适配器模式(Adapter Pattern) 以手机充电器为例

• 6. 设计模式 命令模式(Command Pattern) 管理智能家电

• 7. 设计模式 装饰者模式(Decorator Pattern) 带你重回传奇世界

• 8. 设计模式 外观模式(Facade Pattern) 一键电影模式

• 9. 设计模式 模版方法模式(Template Method Pattern) 展现程序员的一天

• 10. 设计模式 状态模式(State Pattern) 以自动售货机为例

• 11. 设计模式 建造者模式(Builder Pattern) 以造汽车买汽车为例

• 12. 设计模式 原型模式(Prototype Pattern) 以获取多种形状为例

• 13. 设计模式 享元模式(Flyweight Pattern) 以随机获取多种形状为例

• 14. 设计模式 代理模式(Proxy Pattern) 以获取磁盘中的图片为例

• 15. 设计模式 桥接模式(Bridge Pattern) 以画不同颜色的圆为例

• 16. 设计模式 组合模式(Composite Pattern) 以创建和打印员工的层次结构为例

• 17. 设计模式 迭代器模式(Iterator Pattern) 以使用迭代器打印名字为例

• 18. 设计模式 中介者模式(Mediator Pattern) 以公共聊天室为例

• 19. 设计模式 备忘录模式(Memento Pattern) 以使用备忘录为例

• 20. 设计模式 解释器模式(Interpreter Pattern) 以解释一句话为例

• 21. 设计模式 责任链模式(Chain of Responsibility Pattern) 以Android Studio中打印日志为例

• 22. 设计模式 访问者模式(Visitor Pattern) 以显示计算机的组成部分为例

Source Code

• Observer
• Factory
• Singleton
• Strategy
• Adapter
• Command
• Decorator
• Facade
• Template Method
• State
• Builder
• Prototype
• Flyweight
• Proxy
• Bridge
• Composite
• Iterator
• Mediator
• Memento
• Chain of Responsibility
• Visitor

Project Picture

Pattern Analysis

1. 观察者模式

定义了对象之间的一对多的依赖，这样一来，当一个对象改变时，它的所有的依赖者都会收到通知并自动更新。

• 对于JDK或者Andorid中都有很多地方实现了观察者模式，比如XXXView.addXXXListenter ， 当然了 XXXView.setOnXXXListener不一定是观察者模式，因为观察者模式是一种一对多的关系，对于setXXXListener是1对1的关系，应该叫回调。

• 专题接口：Subject.java ;

  /**
   * 注册一个观察者
   */
  public void registerObserver(Observer observer);
  
  /**
   * 移除一个观察者
   */
  public void removeObserver(Observer observer);
  
  /**
   * 通知所有观察者
   */
  public void notifyObservers();
  

• 3D服务号的实现类：ObjectFor3D.java

  @Override
  public void registerObserver(Observer observer) {
      observers.add(observer);
  }
  @Override
  public void removeObserver(Observer observer) {
      int index = observers.indexOf(observer);
      if (index >= 0) {
          observers.remove(index);
      }
  }
  @Override
  public void notifyObservers() {
      for (Observer observer : observers) {
          observer.update(msg);
      }
  }
  /**
   * 主题更新信息
   */
  public void setMsg(String msg) {
      this.msg = msg;
      notifyObservers();
  }
  

• 所有观察者需要实现此接口:Observer.java

   public ObserverUser1(Subject subject) {
      subject.registerObserver(this);
  }
  @Override
  public void update(String msg) {
      Log.e("-----ObserverUser1 ", "得到 3D 号码:" + msg + ", 我要记下来。");
  }
  

• 最后测试：ObserverActivity.java

  // 创建服务号
  objectFor3D = new ObjectFor3D();
  // 创建两个订阅者
  observerUser1 = new ObserverUser1(objectFor3D);
  observerUser2 = new ObserverUser2(objectFor3D);
  // 两个观察者,发送两条信息
  objectFor3D.setMsg("201610121 的3D号为:127");
  objectFor3D.setMsg("20161022 的3D号为:000");
  

2. 工厂模式

简单列一下这个模式的家族：

• 1、静态工厂模式

  • 这个最常见了，项目中的辅助类，TextUtil.isEmpty等，类+静态方法。

• 2、简单工厂模式（店里买肉夹馍）

  • 定义：通过专门定义一个类来负责创建其他类的实例，被创建的实例通常都具有共同的父类。
  • 根据类型直接创建肉夹馍：SimpleRoujiaMoFactory.java

  public RoujiaMo creatRoujiaMo(String type) {
      RoujiaMo roujiaMo = null;
      switch (type) {
          case "Suan":
              roujiaMo = new ZSuanRoujiaMo();
              break;
          case "La":
              roujiaMo = new ZLaRoujiaMo();
              break;
          case "Tian":
              roujiaMo = new ZTianRoujiaMo();
              break;
          default:// 默认为酸肉夹馍
              roujiaMo = new ZSuanRoujiaMo();
              break;
      }
      return roujiaMo;
  }
  

• 3、工厂方法模式（开分店）

  • 定义：定义一个创建对象的接口，但由子类决定要实例化的类是哪一个。工厂方法模式把类实例化的过程推迟到子类。
  • 对比定义：
  • 1、定义了创建对象的一个接口：public abstract RouJiaMo sellRoujiaMo(String type);
  • 2、由子类决定实例化的类，可以看到我们的馍是子类生成的。

• 提供创建肉夹馍店抽象方法：RoujiaMoStore.java

  public abstract RoujiaMo sellRoujiaMo(String type);
  

• 具体实现抽象方法：XianRoujiaMoStore.java

• 分店依旧使用简单工厂模式：XianSimpleRoujiaMoFactory.java

• 4、抽象工厂模式（使用官方提供的原料）

  • 定义：提供一个接口，用于创建相关的或依赖对象的家族，而不需要明确指定具体类。
  • 对比定义：
    • 1、提供一个接口：public interface RouJiaMoYLFactroy
    • 2、用于创建相关的或依赖对象的家族 public Meat createMeat();public YuanLiao createYuanliao();我们接口用于创建一系列的原材料。
  • 创建用于提供原料的接口工厂：RoujiaMoYLFactory.java
  • 各自分店实现接口，完成原料提供：XianRoujiaMoYLFoctory.java
  • 准备时，使用官方的原料：RoujiaMo.java

  /**
  * 准备工作
  */
  public void prepare(RoujiaMoYLFactory roujiaMoYLFactory) {
     	Meet meet = roujiaMoYLFactory.creatMeet();
     	YuanLiao yuanLiao = roujiaMoYLFactory.creatYuanLiao();
     	Log.e("---RoujiaMo:", "使用官方的原料 ---" + name + ": 揉面-剁肉-完成准备工作 yuanLiao:"+meet+"yuanLiao:"+yuanLiao);
  }
  

3. 单例设计模式

单例模式主要是为了避免因为创建了多个实例造成资源的浪费，且多个实例由于多次调用容易导致结果出现错误，而使用单例模式能够保证整个应用中有且只有一个实例。

• 定义：只需要三步就可以保证对象的唯一性

  • (1) 不允许其他程序用new对象
  • (2) 在该类中创建对象
  • (3) 对外提供一个可以让其他程序获取该对象的方法

• 对比定义：

  • (1) 私有化该类的构造函数
  • (2) 通过new在本类中创建一个本类对象
  • (3) 定义一个公有的方法，将在该类中所创建的对象返回

• 饿汉式[可用]：SingletonEHan.java

• 含懒汉式[双重校验锁 推荐用]：SingletonLanHan.java

    private SingletonLanHan() {}
    private static SingletonLanHan singletonLanHanFour;
    public static SingletonLanHan getSingletonLanHanFour() {
   	    if (singletonLanHanFour == null) {
   		synchronized (SingletonLanHan.class) {
   		    if (singletonLanHanFour == null) {
   			singletonLanHanFour = new SingletonLanHan();
   		    }
   		}
   	    }
   	    return singletonLanHanFour;
   }
   

• 内部类[推荐用]：SingletonIn.java
• 枚举[推荐用]：SingletonEnum.java

4. 策略模式

策略模式：定义了算法族，分别封装起来，让它们之间可相互替换，此模式让算法的变化独立于使用算法的客户。

• 以创建游戏角色为例子：
  • 最初的游戏角色的父类：Role.java
  • 发现有重复代码后，重构后的父类：Role.java
• 总结：
  • 1、封装变化（把可能变化的代码封装起来）
  • 2、多用组合，少用继承（我们使用组合的方式，为客户设置了算法）
  • 3、针对接口编程，不针对实现（对于Role类的设计完全的针对角色，和技能的实现没有关系）
• 最后测试：创建角色：

RoleA roleA = new RoleA("---A");
roleA.setiDisplayBehavior(new DisplayYZ())
      .setiAttackBehavior(new AttackXL())
      .setiDefendBehavior(new DefendTMS())
      .setiRunBehavior(new RunJCTQ());
roleA.display();// 样子
roleA.attack();// 攻击
roleA.run();// 逃跑
roleA.defend();// 防御

5. 适配器模式

定义：将一个类的接口转换成客户期望的另一个接口，适配器让原本接口不兼容的类可以相互合作。这个定义还好，说适配器的功能就是把一个接口转成另一个接口。

• 以充电器为实例: 手机充电器一般都是5V左右吧，咱天朝的家用交流电压220V，所以手机充电需要一个适配器（降压器）

• 一部手机: Mobile.java

• 手机依赖一个提供5V电压的接口: V5Power.java

• 我们拥有的是220V家用交流电: V220Power.java

• 适配器，完成220V转5V的作用：V5PowerAdapter.java

• 最后测试：给手机冲个电：

  Mobile mobile = new Mobile();
  V5Power v5Power = new V5PowerAdapter(new V200Power());
  mobile.inputPower(v5Power);
  

6. 命令模式

定义：将“请求”封装成对象，以便使用不同的请求、队列或者日志来参数化其他对象。命令模式也支持可撤销的操作。(简化: 将请求封装成对象，将动作请求者和动作执行者解耦。)

• 需求：最近智能家电很火热，假设现在有电视、电脑、电灯等家电，现在需要你做个遥控器控制所有家电的开关，要求做到每个按钮对应的功能供用户个性化，对于新买入家电要有非常强的扩展性。
• 1、家电的API：Door.java
• 2、把命令封装成类：
  • 统一的命令接口：Command.java
  • 家电实现该接口：DoorOpenCommand.java
• 3、遥控器：ControlPanel.java
• 4、定义一个命令，可以干一系列的事情：QuickCommand.java

QuickCommand quickCloseCommand = new QuickCommand(new Command[]{new LightOffCommand(light), new ComputerOffCommand(computer), new DoorCloseCommand(door)});
controlPanel.setCommands(6, quickOpenCommand);
controlPanel.keyPressed(6);

• 5、遥控器面板执行：CommandActivity.java

controlPanel.setCommands(0, new DoorOpenCommand(door));// 开门
controlPanel.keyPressed(0);

7. 装饰者模式

装饰者模式：若要扩展功能，装饰者提供了比集成更有弹性的替代方案，动态地将责任附加到对象上。

• 先简单描述下装饰者模式发挥作用的地方，当我们设计好了一个类，我们需要给这个类添加一些辅助的功能，并且不希望改变这个类的代码，这时候就是装饰者模式大展雄威的时候了。这里还体现了一个原则：类应该对扩展开放，对修改关闭。

• 需求：设计游戏的装备系统，基本要求，要可以计算出每种装备在镶嵌了各种宝石后的攻击力和描述：

• 1、装备的超类：IEquip.java

• 2、各个装备的实现类：

  • eg：武器的实现类: ArmEquip.java

• 3、装饰品的超类（装饰品也属于装备）：IEquipDecorator.java

• 4、装饰品的实现类：

  • eg：蓝宝石的实现类(可累加): BlueGemDecorator.java

• 5、最后测试：计算攻击力和查看描述：

  Log.e("---", "一个镶嵌2颗红宝石,1颗蓝宝石的靴子: ");
  IEquip iEquip = new RedGemDecotator(new RedGemDecotator(new BlueGemDecotator(new ShoeEquip())));
  Log.e("---", "攻击力:" + iEquip.caculateAttack());
  Log.e("---", "描述语:" + iEquip.description());
  

8. 外观模式

定义：提供一个统一的接口，用来访问子系统中的一群接口，外观定义了一个高层的接口，让子系统更容易使用。其实就是为了方便客户的使用，把一群操作，封装成一个方法。

• 需求：我比较喜欢看电影，于是买了投影仪、电脑、音响、设计了房间的灯光、买了爆米花机，然后我想看电影的时候，我需要一键观影和一键关闭。

• 每个设备类的开关等操作：

• eg: 爆米花机：PopcornPopper.java

• 电影院类：HomeTheaterFacade.java

  /**
   * 一键观影
   */
  public void watchMovie() {
      computer.on();
      light.down();
      popcornPopper.on();
      popcornPopper.makePopcorn();
      projector.on();
      projector.open();
      player.on();
      player.make3DListener();
  }
  

• 最后测试：一键观影：

  new HomeTheaterFacade(computer, light, player, popcornPopper, projector).watchMovie();
  

9. 模板方法模式

定义：定义了一个算法的骨架，而将一些步骤延迟到子类中，模版方法使得子类可以在不改变算法结构的情况下，重新定义算法的步骤。

• 需求：简单描述一下：本公司有程序猿、测试、HR、项目经理等人，下面使用模版方法模式，记录下所有人员的上班情况

• 模板方法模式中的三类角色

• 1、具体方法(Concrete Method)

• 2、抽象方法(Abstract Method)

• 3、钩子方法(Hook Method)

• 工人的超类：Worker.java

  // 具体方法
  public final void workOneDay() {
      Log.e("workOneDay", "-----------------work start----------------");
      enterCompany();
      work();
      exitCompany();
      Log.e("workOneDay", "-----------------work end----------------");
  }
  // 工作  抽象方法
  public abstract void work();
  // 钩子方法
  public boolean isNeedPrintDate() {
      return false;
  }
  private void exitCompany() {
      if (isNeedPrintDate()) {
          Log.e("exitCompany", "---" + new Date().toLocaleString() + "--->");
      }
      Log.e("exitCompany", name + "---离开公司");
  }
  

• 程序员实现类（可得知时间）：ITWorker.java

  /**
   * 重写父类的此方法,使可以查看离开公司时间
   */
  @Override
  public boolean isNeedPrintDate() {
      return true;
  }
  

• 最后测试：

  • 查看所有人员的工作情况：

    QAWorker qaWorker = new QAWorker("测试人员");
    qaWorker();
    HRWorker hrWorker = new HRWorker("莉莉姐");
    hrWorker.workOneDay();
    ...
    

  • 查看程序猿离开公司的时间:

    ITWorker itWorker = new ITWorker("jingbin");
    itWorker.workOneDay();
    

10. 状态模式

定义：允许对象在内部状态改变时改变它的行为，对象看起来好像修改了它的类。

• 定义又开始模糊了，理一下，当对象的内部状态改变时，它的行为跟随状态的改变而改变了，看起来好像重新初始化了一个类似的。

• 需求：已自动售货机为例（有已投币、未投币等状态和投币、投币等方法）

• 最初实现待改进的售货机：VendingMachine.java

• 改进后的售货机（更具有延展性）:VendingMachineBetter.java

  // 放钱
  public void insertMoney() {
      currentState.insertMoney();
  }
  // 退钱
  public void backMoney() {
      currentState.backMoney();
  }
  // 转动曲柄
  public void turnCrank() {
      currentState.turnCrank();
      if (currentState == soldState || currentState == winnerState) {
          currentState.dispense();//两种情况会出货
      }
  }
  // 出商品
  public void dispense() {
      Log.e("VendingMachineBetter", "---发出一件商品");
      if (count > 0) {
          count--;
      }
  }
  // 设置对应状态
  public void setState(State state) {
      this.currentState = state;
  }
  

• 状态的接口：State.java

• 对应状态的接口实现类：

  • eg: 中奖状态：WinnerState.java
  • eg: 售卖状态：SoldState.java

• 改进后的售货机测试：

  // 初始化售货机,且里面有3个商品
  VendingMachineBetter machineBetter = new VendingMachineBetter(3);
  machineBetter.insertMoney();
  machineBetter.turnCrank();
  

11. 建造者模式

建造模式是对象的创建模式。建造模式可以将一个产品的内部表象（internal representation）与产品的生产过程分割开来，从而可以使一个建造过程生成具有不同的内部表象的产品对象。

• 需求：用户去汽车店购买汽车。

• 分析：汽车店根据每个用户的需求提取对应汽车

• 建造者超类：Builder

  public abstract class Builder {
  
      public abstract void setPart(String name, String type);
  
      public abstract Product getProduct();
  }
  

• 建造者对应实现类：ConcreteBuilder

  public class ConcreteBuilder extends Builder {
  
      private Product product = new Product();
  
      @Override
      public void setPart(String name, String type) {
          product.setName(name);
          product.setType(type);
      }
  
      @Override
      public Product getProduct() {
          return product;
      }
  }
  

• 店长Director取汽车：

  // 店长
  Director director = new Director();
  // 得到宝马汽车，内部实现提取宝马汽车的详情操作
  Product product = director.getBProduct();
  // 展示汽车信息
  product.showProduct();
  

12. 原型模式

原型模式是用于创建重复的对象，同时又能保证性能。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。

这种模式是实现了一个原型接口，该接口用于创建当前对象的克隆。当直接创建对象的代价比较大时，则采用这种模式。例如，一个对象需要在一个高代价的数据库操作之后被创建。我们可以缓存该对象，在下一个请求时返回它的克隆，在需要的时候更新数据库，以此来减少数据库调用。

以获取多种形状为例，共分四步：

• 1、创建一个实现了 Cloneable 接口的抽象类。Shape（implements Cloneable）

  public abstract class Shape implements Cloneable {
  
      private String id;
      protected String type;
  
      public abstract void draw();
  
      public String getId() {
          return id;
      }
  
      public void setId(String id) {
          this.id = id;
      }
  
      @Override
      public Object clone() {
          Object object = null;
          try {
              object = super.clone();
          } catch (CloneNotSupportedException e) {
              Log.e("--", e.getMessage());
          }
          return object;
      }
  }
  

• 2、创建扩展了上面抽象类的实体类。Circle、Rectangle、Square

  public class Circle extends Shape {
  
      public Circle() {
          type = "Circle";
      }
  
      @Override
      public void draw() {
          Log.e("---", "Inside Circle::draw() method.");
      }
      
  }
  

• 3、创建一个类，从数据库获取实体类，并把它们存储在一个 Hashtable 中。ShapeCache

  public class ShapeCache {
  
      private static Hashtable<String, Shape> shapeMap = new Hashtable<String, Shape>();
  
      public static Shape getShape(String shapeId) {
          Shape shapeCache = shapeMap.get(shapeId);
          return (Shape) shapeCache.clone();
      }
  
      // 对每种形状都运行数据库查询，并创建该形状
      // shapeMap.put(shapeKey, shape);
      // 例如，我们要添加三种形状
      public static void loadCache() {
          Circle circle = new Circle();
          circle.setId("1");
          shapeMap.put(circle.getId(), circle);
  
          Rectangle rectangle = new Rectangle();
          rectangle.setId("2");
          shapeMap.put(rectangle.getId(), rectangle);
  
          Square square = new Square();
          square.setId("3");
          shapeMap.put(square.getId(), square);
      }
  }
  

• 4、使用 ShapeCache 类来获取存储在 Hashtable 中的形状的克隆。

  // 使用 ShapeCache 类来获取存储在 Hashtable 中的形状的克隆。
  ShapeCache.loadCache();
  Shape shapeCache1 = ShapeCache.getShape("1");
  Shape shapeCache2 = ShapeCache.getShape("2");
  Shape shapeCache3 = ShapeCache.getShape("3");
  

13. 享元模式

主要用于减少创建对象的数量，以减少内存占用和提高性能。这种类型的设计模式属于结构型模式，它提供了减少对象数量从而改善应用所需的对象结构的方式。

享元模式尝试重用现有的同类对象，如果未找到匹配的对象，则创建新对象。我们将通过创建 5 个对象来画出 20 个分布于不同位置的圆来演示这种模式。由于只有 5 种可用的颜色，所以 color 属性被用来检查现有的 Circle 对象。

• 主要解决：在有大量对象时，有可能会造成内存溢出，我们把其中共同的部分抽象出来，如果有相同的业务请求，直接返回在内存中已有的对象，避免重新创建。

以随机获取多种形状为例，共分四步：

• 1、创建一个接口。

  public interface Shape {
      void draw();
  }
  

• 2、创建实现接口的实体类。

  public class Circle implements Shape {
  
      private String color;
      private int x;
      private int y;
      private int radius;
  
      public Circle(String color) {
          this.color = color;
      }
  
      public void setX(int x) {
          this.x = x;
      }
  
      public void setY(int y) {
          this.y = y;
      }
  
      public void setRadius(int radius) {
          this.radius = radius;
      }
  
      @Override
      public void draw() {
          Log.e("---", "Circle: Draw() [Color : " + color
                  + ", x : " + x + ", y :" + y + ", radius :" + radius);
      }
  }
  

• 3、创建一个工厂，生成基于给定信息的实体类的对象。

  public class ShapeFactory {
  
      private static final HashMap<String, Shape> circleMap = new HashMap<String, Shape>();
  
      public static Shape getShape(String color) {
          Shape shape = circleMap.get(color);
          if (shape == null) {
              shape = new Circle(color);
              circleMap.put(color, shape);
              Log.e("getShape", "Creating circle of color : " + color);
          }
          return shape;
      }
  
  }
  

• 4、使用该工厂，通过传递颜色信息来获取实体类的对象。

  for (int i = 0; i < 20; i++) {
      Circle circle = (Circle) ShapeFactory.getShape(getRandomColor());
      circle.setX(getRandomX());
      circle.setY(getRandomY());
      circle.setRadius(100);
      circle.draw();
  }
  

14. 代理模式

一个类代表另一个类的功能。在代理模式中，我们创建具有现有对象的对象，以便向外界提供功能接口。可以理解为内存中没有这个对象就创建，有就直接返回这个对象。

• 主要解决：在直接访问对象时带来的问题，比如说：要访问的对象在远程的机器上。在面向对象系统中，有些对象由于某些原因（比如对象创建开销很大，或者某些操作需要安全控制，或者需要进程外的访问），直接访问会给使用者或者系统结构带来很多麻烦，我们可以在访问此对象时加上一个对此对象的访问层。

以获取磁盘中的图片为例，总共分三步：

• 1、创建一个接口。

  public interface Image {
     void display();
  }
  

• 2、创建实现接口的实体类 RealImage。对应代理类：ProxyImage。

  public class RealImage implements Image {
  
      private String fileName;
  
      public RealImage(String fileName) {
          this.fileName = fileName;
          loadFromDisk(fileName);
      }
  
      private void loadFromDisk(String fileName) {
          Log.e("RealImage", "loading " + fileName);
      }
  
      @Override
      public void display() {
          Log.e("RealImage", "Displaying " + fileName);
      }
  }
  

  public class ProxyImage implements Image {
  
      private String fileName;
      private RealImage realImage;
  
      public ProxyImage(String fileName) {
          this.fileName = fileName;
      }
  
      @Override
      public void display() {
          if (realImage == null) {
              realImage = new RealImage(fileName);
          }
          realImage.display();
      }
  }
  

• 3、当被请求时，使用 ProxyImage 来获取 RealImage 类的对象。

  Image image = new ProxyImage("test_10mb.png");
  // 第一次是new的，图像从磁盘加载
  image.display();
  // 第二次取缓存，图像不需要从磁盘加载
  image.display();
  

15. 桥接模式

桥接（Bridge）是用于把抽象化与实现化解耦，使得二者可以独立变化。这种类型的设计模式属于结构型模式，它通过提供抽象化和实现化之间的桥接结构，来实现二者的解耦。

• 主要解决：在有多种可能会变化的情况下，用继承会造成类爆炸问题，扩展起来不灵活。

以画不同颜色的圆为例，实现共分五步：

• 1、创建桥接实现接口。

  public interface DrawAPI {
      void drawCircle(int radius, int x, int y);
  }
  

• 2、创建实现了 DrawAPI 接口的实体桥接实现类。RedCircle、GreenCircle

  public class RedCircle implements DrawAPI {
  
      @Override
      public void drawCircle(int radius, int x, int y) {
          Log.e("---", "Drawing Circle[ color: red, radius: "
                  + radius + ", x: " + x + ", " + y + "]");
      }
  }
  

• 3、使用 DrawAPI 接口创建抽象类 Shape。

  public abstract class Shape {
  
      protected DrawAPI drawAPI;
  
      protected Shape(DrawAPI drawAPI) {
          this.drawAPI = drawAPI;
      }
  
      public abstract void draw();
  }
  

• 4、创建实现了 Shape 接口的实体类。

  public class Circle extends Shape {
  
      private int x, y, radius;
  
      protected Circle(int x, int y, int radius, DrawAPI drawAPI) {
          super(drawAPI);
          this.x = x;
          this.y = y;
          this.radius = radius;
      }
  
      @Override
      public void draw() {
          drawAPI.drawCircle(radius, x, y);
      }
  }
  

• 5、使用 Shape 和 DrawAPI 类画出不同颜色的圆。

  // 画红圆
  Circle circle = new Circle(10, 10, 100, new RedCircle());s
  circle.draw();
  // 画绿圆
  Circle circle2 = new Circle(20, 20, 100, new GreenCircle());
  circle2.draw();
  

16. 组合模式

又叫部分整体模式，是用于把一组相似的对象当作一个单一的对象。组合模式依据树形结构来组合对象，用来表示部分以及整体层次。这种类型的设计模式属于结构型模式，它创建了对象组的树形结构。

• 主要解决：它在我们树型结构的问题中，模糊了简单元素和复杂元素的概念，客户程序可以像处理简单元素一样来处理复杂元素，从而使得客户程序与复杂元素的内部结构解耦。

以创建和打印员工的层次结构为例，最小单元示例：

• 1、创建 Employee 类，该类带有 Employee 对象的列表。

  public class Employee {
  
      private String name;
      // 部门
      private String dept;
      // 工资
      private int salary;
      // 员工 list
      private List<Employee> subordinates;
  
      public Employee(String name, String dept, int salary) {
          this.name = name;
          this.dept = dept;
          this.salary = salary;
          this.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;
      }
  
      @Override
      public String toString() {
          return "Employee{" +
                  "name='" + name + '\'' +
                  ", dept='" + dept + '\'' +
                  ", salary=" + salary +
                  ", subordinates=" + subordinates +
                  '}';
      }
  }
  

• 2.使用 Employee 类来创建和打印员工的层次结构。

  final Employee ceo = new Employee("John", "CEO", 30000);
  
  Employee headSales = new Employee("Robert", "Head sales", 20000);
  
  Employee headMarketing = new Employee("Michel", "Head Marketing", 20000);
  
  Employee clerk1 = new Employee("Laura", "Marketing", 10000);
  Employee clerk2 = new Employee("Bob", "Marketing", 10000);
  
  Employee salesExecutive1 = new Employee("Richard", "Sales", 10000);
  Employee salesExecutive2 = new Employee("Rob", "Sales", 10000);
  
  ceo.add(headSales);
  ceo.add(headMarketing);
  
  headSales.add(salesExecutive1);
  headSales.add(salesExecutive2);
  
  headMarketing.add(clerk1);
  headMarketing.add(clerk2);
  
  Log.e("---", ceo.toString());
  
  // 打印
  /*
   * Employee{name='John', dept='CEO', salary=30000,
   * subordinates=[Employee{name='Robert', dept='Head sales', salary=20000,
   * subordinates=[
   * Employee{name='Richard', dept='Sales', salary=10000, subordinates=[]},
   * Employee{name='Rob', dept='Sales', salary=10000, subordinates=[]}]},
   * Employee{name='Michel', dept='Head Marketing', salary=20000,
   * subordinates=[Employee{name='Laura', dept='Marketing', salary=10000, subordinates=[]},
   * Employee{name='Bob', dept='Marketing', salary=10000, subordinates=[]}]}]}
   */
  

17. 迭代器模式

Java 和 .Net 编程环境中非常常用的设计模式。这种模式用于顺序访问集合对象的元素，不需要知道集合对象的底层表示。迭代器模式属于行为型模式。

• 主要解决：不同的方式来遍历整个整合对象。

以使用迭代器打印名字为例，总共分三步：

• 1、创建接口:

  public interface Iterator {
  
      public boolean hasNext();
  
      public Object next();
  }
  

  public interface Container {
      public Iterator getIterator();
  }
  

• 2、创建实现了 Container 接口的实体类。该类有实现了 Iterator 接口的内部类 NameIterator。

  public class NameRepository implements Container {
  
      private String names[] = {"John", "jingbin", "youlookwhat", "lookthis"};
  
      @Override
      public Iterator getIterator() {
          return new NameIterator();
      }
  
      private class NameIterator implements Iterator {
  
          int index;
  
          @Override
          public boolean hasNext() {
              if (index < names.length) {
                  return true;
              }
              return false;
          }
  
          @Override
          public Object next() {
              if (hasNext()) {
                  return names[index++];
              }
              return null;
          }
      }
  
  }
  

• 3、使用 NameRepository 来获取迭代器，并打印名字。

  NameRepository nameRepository = new NameRepository();
  for (Iterator iterator = nameRepository.getIterator(); iterator.hasNext(); ) {
      String name = (String) iterator.next();
      Log.e("---", name);
      /*
       * /---: John
       * /---: jingbin
       * /---: youlookwhat
       * /---: lookthis
       */
  }
  

18. 中介者模式

用来降低多个对象和类之间的通信复杂性。这种模式提供了一个中介类，该类通常处理不同类之间的通信，并支持松耦合，使代码易于维护。中介者模式属于行为型模式。

• 主要解决：对象与对象之间存在大量的关联关系，这样势必会导致系统的结构变得很复杂，同时若一个对象发生改变，我们也需要跟踪与之相关联的对象，同时做出相应的处理。

以公共聊天室为例，最小单元示例步骤：

• 1、创建中介类。

  public class CharRoom {
      public static void showMessage(User user, String message) {
          Log.e("---", new Date().toString()
                  + " [" + user.getName() + "] : " + message);
      }
  }
  

• 2、创建 user 类。

  public class User {
      private String name;
  
      public User(String name) {
          this.name = name;
      }
  
      public String getName() {
          return name;
      }
  
      public void setName(String name) {
          this.name = name;
      }
  
      public void sendMessage(String message) {
      	  // 使用中介类
          CharRoom.showMessage(this, message);
      }
  }
  

• 3、使用 User 对象来显示他们之间的通信。

      User jingbin = new User("jingbin");
      jingbin.sendMessage("Hi~ youlookwhat!");
      //---: Sun Feb 02 08:11:47 GMT+00:00 2020 [jingbin] : Hi~ youlookwhat!
      
      User jingbin = new User("youlookwhat");
      jingbin.sendMessage("Hi~ jingbin!");
      //---: Sun Feb 02 08:11:49 GMT+00:00 2020 [youlookwhat] : Hi~ jingbin!
  

19. 备忘录模式

保存一个对象的某个状态，以便在适当的时候恢复对象。备忘录模式属于行为型模式。

• 主要解决：所谓备忘录模式就是在不破坏封装的前提下，捕获一个对象的内部状态，并在该对象之外保存这个状态，这样可以在以后将对象恢复到原先保存的状态。

以使用备忘录为例，最小单元步骤：

• 1、创建 备忘录 Memento 类。

  public class Memento {
  
  	private String state;
  	
  	public Memento(String state) {
  	    this.state = state;
  	}
  	
  	public String getState() {
  	    return state;
  	}
  	
  	public void setState(String state) {
  	    this.state = state;
  	}
  }
  

• 2、创建 Originator 类。

  public class Originator {
  
      private String state;
  
      public String getState() {
          return state;
      }
  
      public void setState(String state) {
          this.state = state;
      }
  
      public Memento setSateToMemento() {
          return new Memento(state);
      }
  
      public String getStateFromMemento(Memento memento) {
          return memento.getState();
      }
  }
  

• 3、创建 CareTaker 类。

  public class CareTaker {
  
      private List<Memento> mementoList = new ArrayList<Memento>();
  
      public void add(Memento memento) {
          mementoList.add(memento);
      }
  
      public Memento get(int index) {
          return mementoList.get(index);
      }
  }
  

• 4、使用 CareTaker 和 Originator 对象。

  // 管理者
  CareTaker careTaker = new CareTaker();
  
  Originator originator = new Originator();
  originator.setState("State #1");
  originator.setState("State #2");
  
  // 保存状态
  careTaker.add(originator.setSateToMemento());
  
  originator.setState("State #3");
  
  // 保存状态
  careTaker.add(originator.setSateToMemento());
  
  originator.setState("State #4");
  
  Log.e("---", "Current State: " + originator.getState());
  // 得到保存的状态
  String fromMemento1 = originator.getStateFromMemento(careTaker.get(0));
  Log.e("---", "First Saved State: " + fromMemento1);
  String fromMemento2 = originator.getStateFromMemento(careTaker.get(1));
  Log.e("---", "Second Saved State: " + fromMemento2);
  
  /*
   * /---: Current State: State #4
   * /---: First Saved State: State #2
   * /---: Second Saved State: State #3
   */
  

20. 解释器模式

提供了评估语言的语法或表达式的方式，它属于行为型模式。这种模式实现了一个表达式接口，该接口解释一个特定的上下文。这种模式被用在 SQL 解析、符号处理引擎等。

• 主要解决：对于一些固定文法构建一个解释句子的解释器。

以解释一句话为例，最小单元步骤：

• 1、创建一个表达式接口 Expression。

  public interface Expression {
      public boolean interpreter(String content);
  }
  

• 2、创建实现了上述接口的实体类。TerminalExpression、OrExpression、AndExpression。

  public class TerminalExpression implements Expression {
  
  	private String data;
  	
  	public TerminalExpression(String data) {
  	    this.data = data;
  	}
  	
  	@Override
  	public boolean interpreter(String content) {
  	   // 是包含判断
  	    return content.contains(data);
  	}
  }
  

  public class OrExpression implements Expression {
  
      private Expression expression1;
      private Expression expression2;
  
      public OrExpression(Expression expression1, Expression expression2) {
          this.expression1 = expression1;
          this.expression2 = expression2;
      }
  
      @Override
      public boolean interpreter(String content) {
          return expression1.interpreter(content) || expression2.interpreter(content);
      }
  }
  

  public class AndExpression implements Expression {
  
      private Expression expression1;
      private Expression expression2;
  
      public AndExpression(Expression expression1, Expression expression2) {
          this.expression1 = expression1;
          this.expression2 = expression2;
      }
  
      @Override
      public boolean interpreter(String content) {
          return expression1.interpreter(content) && expression2.interpreter(content);
      }
  }
  

• 3、使用 Expression 类来创建规则，并解析它们。

  /**
   * 规则：jingbin 和 youlookwhat 是男性
   */
  public static Expression getMaleExpression() {
      TerminalExpression jingbin = new TerminalExpression("jingbin");
      TerminalExpression youlookwhat = new TerminalExpression("youlookwhat");
      return new OrExpression(jingbin, youlookwhat);
  }
  
  /**
   * 规则：Julie 是一个已婚的女性
   */
  public static Expression getMarriedWomanExpression() {
      TerminalExpression julie = new TerminalExpression("Julie");
      TerminalExpression married = new TerminalExpression("Married");
      return new AndExpression(julie, married);
  }
  
  Expression maleExpression = getMaleExpression();
  // jingbin is male: true
  Log.e("---", "jingbin is male: " + maleExpression.interpreter("jingbin"));
  
  Expression womanExpression = getMarriedWomanExpression();
  // Julie is married woman: true
  Log.e("---", "Julie is married woman: " + womanExpression.interpreter("Married Julie"));
  
  

21. 责任链模式

责任链模式（Chain of Responsibility Pattern）为请求创建了一个接收者对象的链。这种模式给予请求的类型，对请求的发送者和接收者进行解耦。这种类型的设计模式属于行为型模式。在这种模式中，通常每个接收者都包含对另一个接收者的引用。如果一个对象不能处理该请求，那么它会把相同的请求传给下一个接收者，依此类推。

• 主要解决：职责链上的处理者负责处理请求，客户只需要将请求发送到职责链上即可，无须关心请求的处理细节和请求的传递，所以职责链将请求的发送者和请求的处理者解耦了。

以Android Studio中打印日志为例，最小单元步骤：

• 1、创建抽象的记录器类 AbstractLogger。

  public abstract class AbstractLogger {
  
      public static int INFO = 1;
      public static int DEBUG = 2;
      public static int ERROR = 3;
  
      protected int level;
  
      // 责任链中的下一个元素
      protected AbstractLogger nextLogger;
  
      public void setNextLogger(AbstractLogger nextLogger) {
          this.nextLogger = nextLogger;
      }
  
      public void logMessage(int level, String message) {
          if (this.level <= level) {
              write(message);
          }
          // 递归效果，不断调用下一级 logMessage
          if (nextLogger != null) {
              nextLogger.logMessage(level, message);
          }
      }
  
      protected abstract void write(String message);
  }
  

• 2、创建扩展了该记录器类的实体类。

  public class ConsoleLogger extends AbstractLogger {
  
      public ConsoleLogger(int level) {
          this.level = level;
      }
  
      @Override
      protected void write(String message) {
          Log.e("---", "Standard Console::Logger  " + message);
      }
  }
  

  public class FileLogger extends AbstractLogger {
  
      public FileLogger(int level) {
          this.level = level;
      }
  
      @Override
      protected void write(String message) {
          Log.e("---", "File::Logger  " + message);
      }
  }
  

  public class ErrorLogger extends AbstractLogger {
  
      public ErrorLogger(int level) {
          this.level = level;
      }
  
      @Override
      protected void write(String message) {
          Log.e("---", "Error Console::Logger  " + message);
      }
  }
  

• 3、创建不同类型的记录器。赋予它们不同的错误级别，并在每个记录器中设置下一个记录器。每个记录器中的下一个记录器代表的是链的一部分。

  public static AbstractLogger getChainOfLoggers() {
      ErrorLogger errorLogger = new ErrorLogger(AbstractLogger.ERROR);
      FileLogger fileLogger = new FileLogger(AbstractLogger.DEBUG);
      ConsoleLogger consoleLogger = new ConsoleLogger(AbstractLogger.INFO);
      errorLogger.setNextLogger(fileLogger);
      fileLogger.setNextLogger(consoleLogger);
      return errorLogger;
  }
  
  AbstractLogger logger = getChainOfLoggers();
  
  // ---: Standard Console::Logger  this is an information.
  logger.logMessage(AbstractLogger.INFO, "this is an information.");
  
  // ---: File::Logger  this is a debug level information.
  // ---: Standard Console::Logger  this is a debug level information.
  logger.logMessage(AbstractLogger.DEBUG, "this is a debug level information.");
  
  // ---: Error Console::Logger  this is a error level information.
  // ---: File::Logger  this is a error level information.
  // ---: Standard Console::Logger  this is a error level information.
  logger.logMessage(AbstractLogger.ERROR, "this is a error level information.");
  
  

22. 访问者模式

在访问者模式中，我们使用了一个访问者类，它改变了元素类的执行算法。通过这种方式，元素的执行算法可以随着访问者改变而改变。这种类型的设计模式属于行为型模式。根据模式，元素对象已接受访问者对象，这样访问者对象就可以处理元素对象上的操作。

• 主要解决：稳定的数据结构和易变的操作耦合问题。

以显示计算机的组成部分为例，主要分五步实现：

• 1、定义一个表示元素的接口。

  public interface ComputerPart {
      public void accept(ComputerPartVisitor computerPartVisitor);
  }
  

• 2、创建扩展了上述类的实体类。Keyboard、Monitor、Mouse、Computer

  public class Computer implements ComputerPart {
  
      private ComputerPart[] parts;
  
      public Computer() {
          this.parts = new ComputerPart[]{new Mouse(), new Keyboard(), new Monitor()};
      }
  
      @Override
      public void accept(ComputerPartVisitor computerPartVisitor) {
          for (ComputerPart part : parts) {
              part.accept(computerPartVisitor);
          }
          computerPartVisitor.visit(this);
      }
  }
  

  public class Mouse implements ComputerPart {
      @Override
      public void accept(ComputerPartVisitor computerPartVisitor) {
          computerPartVisitor.visit(this);
      }
  }
  

• 3、定义一个表示访问者的接口。

  public interface ComputerPartVisitor {
  
      public void visit(Computer computer);
  
      public void visit(Mouse mouse);
  
      public void visit(Keyboard keyboard);
  
      public void visit(Monitor monitor);
  }
  

• 4、创建实现了上述类的实体访问者。

  public class ComputerPartDisplayVisitor implements ComputerPartVisitor {
  
      @Override
      public void visit(Computer computer) {
          Log.e("---", "Displaying Computer.");
      }
  
      @Override
      public void visit(Mouse mouse) {
          Log.e("---", "Displaying Mouse.");
      }
  
      @Override
      public void visit(Keyboard keyboard) {
          Log.e("---", "Displaying Keyboard.");
      }
  
      @Override
      public void visit(Monitor monitor) {
          Log.e("---", "Displaying Monitor.");
      }
  }
  

• 5、使用 ComputerPartDisplayVisitor 来显示 Computer 的组成部分。

      ComputerPart computer = new Computer();
      computer.accept(new ComputerPartDisplayVisitor());
      /*
       *打印：
       *---: Displaying Mouse.
       *---: Displaying Keyboard.
       *---: Displaying Monitor.
       *---: Displaying Computer.
       */
  

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Reference

• CSDN：张鸿洋
• CSDN：dmk877
• 菜鸟教程：设计模式

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