9种常用的设计模式及7大原则

1、FactoryPattern(工厂模式) 上榜理由:将程序中创建对象的操作,单独出来处理,大大提高了系统扩展的柔性,接口的抽象化处理给相互依赖的对象创建提供了最好的抽象模式。

2、FacadePattern(外观模式) 上榜理由:将表现层和逻辑层隔离,封装底层的复杂处理,为用户提供简单的接口,这样的例子随处可见。门面模式很多时候更是一种系统架构的设计,在我所做的项目中,就实现了门面模式的接口,为复杂系统的解耦提供了最好的解决方案。

3、CommandPattern(命令模式) 上榜理由:将请求封装为对象,从而将命令的执行和责任分开。通常在队列中等待命令,这和现实多么的相似呀。如果你喜欢发号施令,请考虑你的ICommond吧。

4、StrategyPattern(策略模式) 上榜理由:策略模式,将易于变化的部分封装为接口,通常Strategy封装一些运算法则,使之能互换。BruceZhang在他的博客中提到策略模式其实是一种“面向接口”的编程方法,真是恰如其分。

5、IteratorPattern(迭代子模式) 上榜理由:相信任何的系统中,都会用到数组、集合、链表、队列这样的类型吧,那么你就不得不关心迭代模式的来龙去脉。在遍历算法中,迭代模式提供了遍历的顺序访问容器,GOF给出的定义为:提供一种方法访问一个容器 (container)对象中各个元素,而又不需暴露该对象的内部细节。.NET中就是使用了迭代器来创建用于foreach的集合。

6、AdapterPattern(适配器模式) 上榜理由:在原类型不做任何改变的情况下,扩展了新的接口,灵活且多样的适配一切旧俗。这种打破旧框框,适配新格局的思想,是面向对象的精髓。以继承方式实现的类的Adapter模式和以聚合方式实现的对象的Adapter模式,各有千秋,各取所长。看来,把它叫做包装器一点也不为过,

7、ObserverPattern(观察者模式) 上榜理由:定义对象间的一种一对多的依赖关系,当一个对象的状态发生改变时,所有依赖于它的对象都得到通知并被自动更新。观察者和被观察者的分开,为模块划分提供了清晰的界限。在.NET中使用委托和事件可以更好的实现观察者模式,事件的注册和撤销不就对应着观察者对其对象的观察吗?

8、BridgePattern(桥接模式) 上榜理由:把实现和逻辑分开,对于我们深刻理解面向对象的聚合复用的思想甚有助益。

9、SingletonPattern(单例模式) 上榜理由:改善全局变量和命名空间的冲突,可以说是一种改良了的全局变量。这种一个类只有一个实例,且提供一个访问全局点的方式,更加灵活的保证了实例的创建和访问约束。



举例如下:(我们举一个发送邮件和短信的例子)

首先,创建二者的共同接口:

[java]  view plain copy
  1. public interface Sender {  
  2.     public void Send();  
  3. }  

其次,创建实现类:

[java]  view plain copy
  1. public class MailSender implements Sender {  
  2.     @Override  
  3.     public void Send() {  
  4.         System.out.println("this is mailsender!");  
  5.     }  
  6. }  
[java]  view plain copy
  1. public class SmsSender implements Sender {  
  2.   
  3.     @Override  
  4.     public void Send() {  
  5.         System.out.println("this is sms sender!");  
  6.     }  
  7. }  

最后,建工厂类:

[java]  view plain copy
  1. public class SendFactory {  
  2.   
  3.     public Sender produce(String type) {  
  4.         if ("mail".equals(type)) {  
  5.             return new MailSender();  
  6.         } else if ("sms".equals(type)) {  
  7.             return new SmsSender();  
  8.         } else {  
  9.             System.out.println("请输入正确的类型!");  
  10.             return null;  
  11.         }  
  12.     }  
  13. }  

我们来测试下:

  1. public class FactoryTest {  
  2.   
  3.     public static void main(String[] args) {  
  4.         SendFactory factory = new SendFactory();  
  5.         Sender sender = factory.produce("sms");  
  6.         sender.Send();  
  7.     }  
  8. }  

输出:this is sms sender!

22、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。关系图:

将上面的代码做下修改,改动下SendFactory类就行,如下:

[java]  view plain copy public   class  SendFactory {  
    public  Sender produceMail(){  
  1.         return new MailSender();  
  2.     }  
  3.       
  4.     public Sender produceSms(){  
  5.         return new SmsSender();  
  6.     }  
  7. }  

测试类如下:

[java]  view plain copy
  1. public class FactoryTest {  
  2.   
  3.     public static void main(String[] args) {  
  4.         SendFactory factory = new SendFactory();  
  5.         Sender sender = factory.produceMail();  
  6.         sender.Send();  
  7.     }  
  8. }  

输出:this is mailsender!

33、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。

[java]  view plain copy
  1. public class SendFactory {  
  2.       
  3.     public static Sender produceMail(){  
  4.         return new MailSender();  
  5.     }  
  6.       
  7.     public static Sender produceSms(){  
  8.         return new SmsSender();  
  9.     }  
  10. }  
[java]  view plain copy
  1. public class FactoryTest {  
  2.   
  3.     public static void main(String[] args) {      
  4.         Sender sender = SendFactory.produceMail();  
  5.         sender.Send();  
  6.     }  
  7. }  

输出:this is mailsender!

总体来说,工厂模式适合:凡是出现了大量的产品需要创建,并且具有共同的接口时,可以通过工厂方法模式进行创建。在以上的三种模式中,第一种如果传入的字符串有误,不能正确创建对象,第三种相对于第二种,不需要实例化工厂类,所以,大多数情况下,我们会选用第三种——静态工厂方法模式。




外观模式是为了解决类与类之家的依赖关系的,像spring一样,可以将类和类之间的关系配置到配置文件中,而外观模式就是将他们的关系放在一个Facade类中,降低了类类之间的耦合度,该模式中没有涉及到接口,看下类图:(我们以一个计算机的启动过程为例)

我们先看下实现类:

[java]  view plain copy
  1. public class CPU {  
  2.       
  3.     public void startup(){  
  4.         System.out.println("cpu startup!");  
  5.     }  
  6.       
  7.     public void shutdown(){  
  8.         System.out.println("cpu shutdown!");  
  9.     }  
  10. }  
[java]  view plain copy
  1. public class Memory {  
  2.       
  3.     public void startup(){  
  4.         System.out.println("memory startup!");  
  5.     }  
  6.       
  7.     public void shutdown(){  
  8.         System.out.println("memory shutdown!");  
  9.     }  
  10. }  
[java]  view plain copy
  1. public class Disk {  
  2.       
  3.     public void startup(){  
  4.         System.out.println("disk startup!");  
  5.     }  
  6.       
  7.     public void shutdown(){  
  8.         System.out.println("disk shutdown!");  
  9.     }  
  10. }  
[java]  view plain copy
  1. public class Computer {  
  2.     private CPU cpu;  
  3.     private Memory memory;  
  4.     private Disk disk;  
  5.       
  6.     public Computer(){  
  7.         cpu = new CPU();  
  8.         memory = new Memory();  
  9.         disk = new Disk();  
  10.     }  
  11.       
  12.     public void startup(){  
  13.         System.out.println("start the computer!");  
  14.         cpu.startup();  
  15.         memory.startup();  
  16.         disk.startup();  
  17.         System.out.println("start computer finished!");  
  18.     }  
  19.       
  20.     public void shutdown(){  
  21.         System.out.println("begin to close the computer!");  
  22.         cpu.shutdown();  
  23.         memory.shutdown();  
  24.         disk.shutdown();  
  25.         System.out.println("computer closed!");  
  26.     }  
  27. }  

User类如下:

[java]  view plain copy
  1. public class User {  
  2.   
  3.     public static void main(String[] args) {  
  4.         Computer computer = new Computer();  
  5.         computer.startup();  
  6.         computer.shutdown();  
  7.     }  
  8. }  

输出:

start the computer!
cpu startup!
memory startup!
disk startup!
start computer finished!
begin to close the computer!
cpu shutdown!
memory shutdown!
disk shutdown!
computer closed!

如果我们没有Computer类,那么,CPU、Memory、Disk他们之间将会相互持有实例,产生关系,这样会造成严重的依赖,修改一个类,可能会带来其他类的修改,这不是我们想要看到的,有了Computer类,他们之间的关系被放在了Computer类里,这样就起到了解耦的作用,这,就是外观模式!



命令模式很好理解,举个例子,司令员下令让士兵去干件事情,从整个事情的角度来考虑,司令员的作用是,发出口令,口令经过传递,传到了士兵耳朵里,士兵去执行。这个过程好在,三者相互解耦,任何一方都不用去依赖其他人,只需要做好自己的事儿就行,司令员要的是结果,不会去关注到底士兵是怎么实现的。我们看看关系图:

Invoker是调用者(司令员),Receiver是被调用者(士兵),MyCommand是命令,实现了Command接口,持有接收对象,看实现代码:

[java]  view plain copy
  1. public interface Command {  
  2.     public void exe();  
  3. }  
[java]  view plain copy
  1. public class MyCommand implements Command {  
  2.   
  3.     private Receiver receiver;  
  4.       
  5.     public MyCommand(Receiver receiver) {  
  6.         this.receiver = receiver;  
  7.     }  
  8.   
  9.     @Override  
  10.     public void exe() {  
  11.         receiver.action();  
  12.     }  
  13. }  
[java]  view plain copy
  1. public class Receiver {  
  2.     public void action(){  
  3.         System.out.println("command received!");  
  4.     }  
  5. }  
[java]  view plain copy
  1. public class Invoker {  
  2.       
  3.     private Command command;  
  4.       
  5.     public Invoker(Command command) {  
  6.         this.command = command;  
  7.     }  
  8.   
  9.     public void action(){  
  10.         command.exe();  
  11.     }  
  12. }  
[java]  view plain copy
  1. public class Test {  
  2.   
  3.     public static void main(String[] args) {  
  4.         Receiver receiver = new Receiver();  
  5.         Command cmd = new MyCommand(receiver);  
  6.         Invoker invoker = new Invoker(cmd);  
  7.         invoker.action();  
  8.     }  
  9. }  

输出:command received!

这个很哈理解,命令模式的目的就是达到命令的发出者和执行者之间解耦,实现请求和执行分开,熟悉Struts的同学应该知道,Struts其实就是一种将请求和呈现分离的技术,其中必然涉及命令模式的思想!

其实每个设计模式都是很重要的一种思想,看上去很熟,其实是因为我们在学到的东西中都有涉及,尽管有时我们并不知道,其实在Java本身的设计之中处处都有体现,像AWT、JDBC、集合类、IO管道或者是Web框架,里面设计模式无处不在。因为我们篇幅有限,很难讲每一个设计模式都讲的很详细,不过我会尽我所能,尽量在有限的空间和篇幅内,把意思写清楚了,更好让大家明白。本章不出意外的话,应该是设计模式最后一讲了,首先还是上一下上篇开头的那个图:

本章讲讲第三类和第四类。


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,关系图如下:

图中ICalculator提供同意的方法,
AbstractCalculator是辅助类,提供辅助方法,接下来,依次实现下每个类:

首先统一接口:

[java]  view plain copy
  1. public interface ICalculator {  
  2.     public int calculate(String exp);  
  3. }  

辅助类:

[java]  view plain copy
  1. public abstract class AbstractCalculator {  
  2.       
  3.     public int[] split(String exp,String opt){  
  4.         String array[] = exp.split(opt);  
  5.         int arrayInt[] = new int[2];  
  6.         arrayInt[0] = Integer.parseInt(array[0]);  
  7.         arrayInt[1] = Integer.parseInt(array[1]);  
  8.         return arrayInt;  
  9.     }  
  10. }  

三个实现类:

[java]  view plain copy
  1. public class Plus extends AbstractCalculator implements ICalculator {  
  2.   
  3.     @Override  
  4.     public int calculate(String exp) {  
  5.         int arrayInt[] = split(exp,"\\+");  
  6.         return arrayInt[0]+arrayInt[1];  
  7.     }  
  8. }  
[java]  view plain copy
  1. public class Minus extends AbstractCalculator implements ICalculator {  
  2.   
  3.     @Override  
  4.     public int calculate(String exp) {  
  5.         int arrayInt[] = split(exp,"-");  
  6.         return arrayInt[0]-arrayInt[1];  
  7.     }  
  8.   
  9. }  
[java]  view plain copy
  1. public class Multiply extends AbstractCalculator implements ICalculator {  
  2.   
  3.     @Override  
  4.     public int calculate(String exp) {  
  5.         int arrayInt[] = split(exp,"\\*");  
  6.         return arrayInt[0]*arrayInt[1];  
  7.     }  
  8. }  

简单的测试类:

[java]  view plain copy
  1. public class StrategyTest {  
  2.   
  3.     public static void main(String[] args) {  
  4.         String exp = "2+8";  
  5.         ICalculator cal = new Plus();  
  6.         int result = cal.calculate(exp);  
  7.         System.out.println(result);  
  8.     }  
  9. }  

输出:10

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。



迭代子模式(Iterator)

顾名思义,迭代器模式就是顺序访问聚集中的对象,一般来说,集合中非常常见,如果对集合类比较熟悉的话,理解本模式会十分轻松。这句话包含两层意思:一是需要遍历的对象,即聚集对象,二是迭代器对象,用于对聚集对象进行遍历访问。我们看下关系图:

 

这个思路和我们常用的一模一样,MyCollection中定义了集合的一些操作,MyIterator中定义了一系列迭代操作,且持有Collection实例,我们来看看实现代码:

两个接口:

[java]  view plain copy
  1. public interface Collection {  
  2.       
  3.     public Iterator iterator();  
  4.       
  5.     /*取得集合元素*/  
  6.     public Object get(int i);  
  7.       
  8.     /*取得集合大小*/  
  9.     public int size();  
  10. }  
[java]  view plain copy
  1. public interface Iterator {  
  2.     //前移  
  3.     public Object previous();  
  4.       
  5.     //后移  
  6.     public Object next();  
  7.     public boolean hasNext();  
  8.       
  9.     //取得第一个元素  
  10.     public Object first();  
  11. }  

两个实现:

[java]  view plain copy
  1. public class MyCollection implements Collection {  
  2.   
  3.     public String string[] = {"A","B","C","D","E"};  
  4.     @Override  
  5.     public Iterator iterator() {  
  6.         return new MyIterator(this);  
  7.     }  
  8.   
  9.     @Override  
  10.     public Object get(int i) {  
  11.         return string[i];  
  12.     }  
  13.   
  14.     @Override  
  15.     public int size() {  
  16.         return string.length;  
  17.     }  
  18. }  
[java]  view plain copy
  1. public class MyIterator implements Iterator {  
  2.   
  3.     private Collection collection;  
  4.     private int pos = -1;  
  5.       
  6.     public MyIterator(Collection collection){  
  7.         this.collection = collection;  
  8.     }  
  9.       
  10.     @Override  
  11.     public Object previous() {  
  12.         if(pos > 0){  
  13.             pos--;  
  14.         }  
  15.         return collection.get(pos);  
  16.     }  
  17.   
  18.     @Override  
  19.     public Object next() {  
  20.         if(pos1){  
  21.             pos++;  
  22.         }  
  23.         return collection.get(pos);  
  24.     }  
  25.   
  26.     @Override  
  27.     public boolean hasNext() {  
  28.         if(pos1){  
  29.             return true;  
  30.         }else{  
  31.             return false;  
  32.         }  
  33.     }  
  34.   
  35.     @Override  
  36.     public Object first() {  
  37.         pos = 0;  
  38.         return collection.get(pos);  
  39.     }  
  40.   
  41. }  

测试类:

[java]  view plain copy
  1. public class Test {  
  2.   
  3.     public static void main(String[] args) {  
  4.         Collection collection = new MyCollection();  
  5.         Iterator it = collection.iterator();  
  6.           
  7.         while(it.hasNext()){  
  8.             System.out.println(it.next());  
  9.         }  
  10.     }  
  11. }  

输出:A B C D E

此处我们貌似模拟了一个集合类的过程,感觉是不是很爽?其实JDK中各个类也都是这些基本的东西,加一些设计模式,再加一些优化放到一起的,只要我们把这些东西学会了,掌握好了,我们也可以写出自己的集合类,甚至框架!





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。首先,我们来看看类的适配器模式,先看类图:

核心思想就是:有一个Source类,拥有一个方法,待适配,目标接口时Targetable,通过Adapter类,将Source的功能扩展到Targetable里,看代码:

[java]  view plain copy
  1. public class Source {  
  2.   
  3.     public void method1() {  
  4.         System.out.println("this is original method!");  
  5.     }  
  6. }  
[java]  view plain copy
  1. public interface Targetable {  
  2.   
  3.     /* 与原类中的方法相同 */  
  4.     public void method1();  
  5.   
  6.     /* 新类的方法 */  
  7.     public void method2();  
  8. }  
[java]  view plain copy
  1. public class Adapter extends Source implements Targetable {  
  2.   
  3.     @Override  
  4.     public void method2() {  
  5.         System.out.println("this is the targetable method!");  
  6.     }  
  7. }  

Adapter类继承Source类,实现Targetable接口,下面是测试类:

[java]  view plain copy
  1. public class AdapterTest {  
  2.   
  3.     public static void main(String[] args) {  
  4.         Targetable target = new Adapter();  
  5.         target.method1();  
  6.         target.method2();  
  7.     }  
  8. }  

输出:

this is original method!
this is the targetable method!

这样Targetable接口的实现类就具有了Source类的功能。

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。看图:

 

只需要修改Adapter类的源码即可:

[java]  view plain copy
  1. public class Wrapper implements Targetable {  
  2.   
  3.     private Source source;  
  4.       
  5.     public Wrapper(Source source){  
  6.         super();  
  7.         this.source = source;  
  8.     }  
  9.     @Override  
  10.     public void method2() {  
  11.         System.out.println("this is the targetable method!");  
  12.     }  
  13.   
  14.     @Override  
  15.     public void method1() {  
  16.         source.method1();  
  17.     }  
  18. }  

测试类:

[java]  view plain copy
  1. public class AdapterTest {  
  2.   
  3.     public static void main(String[] args) {  
  4.         Source source = new Source();  
  5.         Targetable target = new Wrapper(source);  
  6.         target.method1();  
  7.         target.method2();  
  8.     }  
  9. }  

输出与第一种一样,只是适配的方法不同而已。

第三种适配器模式是接口的适配器模式,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。看一下类图:

这个很好理解,在实际开发中,我们也常会遇到这种接口中定义了太多的方法,以致于有时我们在一些实现类中并不是都需要。看代码:

[java]  view plain copy
  1. public interface Sourceable {  
  2.       
  3.     public void method1();  
  4.     public void method2();  
  5. }  

抽象类Wrapper2:

[java]  view plain copy
  1. public abstract class Wrapper2 implements Sourceable{  
  2.       
  3.     public void method1(){}  
  4.     public void method2(){}  
  5. }  
[java]  view plain copy
  1. public class SourceSub1 extends Wrapper2 {  
  2.     public void method1(){  
  3.         System.out.println("the sourceable interface's first Sub1!");  
  4.     }  
  5. }  
[java]  view plain copy
  1. public class SourceSub2 extends Wrapper2 {  
  2.     public void method2(){  
  3.         System.out.println("the sourceable interface's second Sub2!");  
  4.     }  
  5. }  
[java]  view plain copy
  1. public class WrapperTest {  
  2.   
  3.     public static void main(String[] args) {  
  4.         Sourceable source1 = new SourceSub1();  
  5.         Sourceable source2 = new SourceSub2();  
  6.           
  7.         source1.method1();  
  8.         source1.method2();  
  9.         source2.method1();  
  10.         source2.method2();  
  11.     }  
  12. }  

测试输出:

the sourceable interface's first Sub1!
the sourceable interface's second Sub2!

达到了我们的效果!

 讲了这么多,总结一下三种适配器模式的应用场景:

类的适配器模式:当希望将一个类转换成满足另一个新接口的类时,可以使用类的适配器模式,创建一个新类,继承原有的类,实现新的接口即可。

对象的适配器模式:当希望将一个对象转换成满足另一个新接口的对象时,可以创建一个Wrapper类,持有原类的一个实例,在Wrapper类的方法中,调用实例的方法就行。

接口的适配器模式:当不希望实现一个接口中所有的方法时,可以创建一个抽象类Wrapper,实现所有方法,我们写别的类的时候,继承抽象类即可。





观察者模式(Observer)

包括这个模式在内的接下来的四个模式,都是类和类之间的关系,不涉及到继承,学的时候应该 记得归纳,记得本文最开始的那个图。观察者模式很好理解,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。先来看看关系图:

我解释下这些类的作用:MySubject类就是我们的主对象,Observer1和Observer2是依赖于MySubject的对象,当MySubject变化时,Observer1和Observer2必然变化。AbstractSubject类中定义着需要监控的对象列表,可以对其进行修改:增加或删除被监控对象,且当MySubject变化时,负责通知在列表内存在的对象。我们看实现代码:

一个Observer接口:

[java]  view plain copy
  1. public interface Observer {  
  2.     public void update();  
  3. }  

两个实现类:

[java]  view plain copy
  1. public class Observer1 implements Observer {  
  2.   
  3.     @Override  
  4.     public void update() {  
  5.         System.out.println("observer1 has received!");  
  6.     }  
  7. }  
[java]  view plain copy
  1. public class Observer2 implements Observer {  
  2.   
  3.     @Override  
  4.     public void update() {  
  5.         System.out.println("observer2 has received!");  
  6.     }  
  7.   
  8. }  

Subject接口及实现类:

[java]  view plain copy
  1. public interface Subject {  
  2.       
  3.     /*增加观察者*/  
  4.     public void add(Observer observer);  
  5.       
  6.     /*删除观察者*/  
  7.     public void del(Observer observer);  
  8.       
  9.     /*通知所有的观察者*/  
  10.     public void notifyObservers();  
  11.       
  12.     /*自身的操作*/  
  13.     public void operation();  
  14. }  
[java]  view plain copy
  1. public abstract class AbstractSubject implements Subject {  
  2.   
  3.     private Vector vector = new Vector();  
  4.     @Override  
  5.     public void add(Observer observer) {  
  6.         vector.add(observer);  
  7.     }  
  8.   
  9.     @Override  
  10.     public void del(Observer observer) {  
  11.         vector.remove(observer);  
  12.     }  
  13.   
  14.     @Override  
  15.     public void notifyObservers() {  
  16.         Enumeration enumo = vector.elements();  
  17.         while(enumo.hasMoreElements()){  
  18.             enumo.nextElement().update();  
  19.         }  
  20.     }  
  21. }  
[java]  view plain copy
  1. public class MySubject extends AbstractSubject {  
  2.   
  3.     @Override  
  4.     public void operation() {  
  5.         System.out.println("update self!");  
  6.         notifyObservers();  
  7.     }  
  8.   
  9. }  


测试类:

[java]  view plain copy
  1. public class ObserverTest {  
  2.   
  3.     public static void main(String[] args) {  
  4.         Subject sub = new MySubject();  
  5.         sub.add(new Observer1());  
  6.         sub.add(new Observer2());  
  7.           
  8.         sub.operation();  
  9.     }  
  10.   
  11. }  

输出:

update self!
observer1 has received!
observer2 has received!

 这些东西,其实不难,只是有些抽象,不太容易整体理解,建议读者:根据关系图,新建项目,自己写代码(或者参考我的代码),按照总体思路走一遍,这样才能体会它的思想,理解起来容易! 





桥接模式(Bridge)

桥接模式就是把事物和其具体实现分开,使他们可以各自独立的变化。桥接的用意是:将抽象化与实现化解耦,使得二者可以独立变化,像我们常用的JDBC桥DriverManager一样,JDBC进行连接数据库的时候,在各个数据库之间进行切换,基本不需要动太多的代码,甚至丝毫不用动,原因就是JDBC提供统一接口,每个数据库提供各自的实现,用一个叫做数据库驱动的程序来桥接就行了。我们来看看关系图:

实现代码:

先定义接口:

[java]  view plain copy
  1. public interface Sourceable {  
  2.     public void method();  
  3. }  

分别定义两个实现类:

[java]  view plain copy
  1. public class SourceSub1 implements Sourceable {  
  2.   
  3.     @Override  
  4.     public void method() {  
  5.         System.out.println("this is the first sub!");  
  6.     }  
  7. }  
[java]  view plain copy
  1. public class SourceSub2 implements Sourceable {  
  2.   
  3.     @Override  
  4.     public void method() {  
  5.         System.out.println("this is the second sub!");  
  6.     }  
  7. }  

定义一个桥,持有Sourceable的一个实例:

[java]  view plain copy
  1. public abstract class Bridge {  
  2.     private Sourceable source;  
  3.   
  4.     public void method(){  
  5.         source.method();  
  6.     }  
  7.       
  8.     public Sourceable getSource() {  
  9.         return source;  
  10.     }  
  11.   
  12.     public void setSource(Sourceable source) {  
  13.         this.source = source;  
  14.     }  
  15. }  
[java]  view plain copy
  1. public class MyBridge extends Bridge {  
  2.     public void method(){  
  3.         getSource().method();  
  4.     }  
  5. }  

测试类:

[java]  view plain copy
  1. public class BridgeTest {  
  2.       
  3.     public static void main(String[] args) {  
  4.           
  5.         Bridge bridge = new MyBridge();  
  6.           
  7.         /*调用第一个对象*/  
  8.         Sourceable source1 = new SourceSub1();  
  9.         bridge.setSource(source1);  
  10.         bridge.method();  
  11.           
  12.         /*调用第二个对象*/  
  13.         Sourceable source2 = new SourceSub2();  
  14.         bridge.setSource(source2);  
  15.         bridge.method();  
  16.     }  
  17. }  

output:

this is the first sub!
this is the second sub!

这样,就通过对Bridge类的调用,实现了对接口Sourceable的实现类SourceSub1和SourceSub2的调用。接下来我再画个图,大家就应该明白了,因为这个图是我们JDBC连接的原理,有数据库学习基础的,一结合就都懂了。





单例对象(Singleton)是一种常用的设计模式。在Java应用中,单例对象能保证在一个JVM中,该对象只有一个实例存在。这样的模式有几个好处:

1、某些类创建比较频繁,对于一些大型的对象,这是一笔很大的系统开销。

2、省去了new操作符,降低了系统内存的使用频率,减轻GC压力。

3、有些类如交易所的核心交易引擎,控制着交易流程,如果该类可以创建多个的话,系统完全乱了。(比如一个军队出现了多个司令员同时指挥,肯定会乱成一团),所以只有使用单例模式,才能保证核心交易服务器独立控制整个流程。

首先我们写一个简单的单例类:

[java]  view plain copy
  1. public class Singleton {  
  2.   
  3.     /* 持有私有静态实例,防止被引用,此处赋值为null,目的是实现延迟加载 */  
  4.     private static Singleton instance = null;  
  5.   
  6.     /* 私有构造方法,防止被实例化 */  
  7.     private Singleton() {  
  8.     }  
  9.   
  10.     /* 静态工程方法,创建实例 */  
  11.     public static Singleton getInstance() {  
  12.         if (instance == null) {  
  13.             instance = new Singleton();  
  14.         }  
  15.         return instance;  
  16.     }  
  17.   
  18.     /* 如果该对象被用于序列化,可以保证对象在序列化前后保持一致 */  
  19.     public Object readResolve() {  
  20.         return instance;  
  21.     }  
  22. }  


这个类可以满足基本要求,但是,像这样毫无线程安全保护的类,如果我们把它放入多线程的环境下,肯定就会出现问题了,如何解决?我们首先会想到对getInstance方法加synchronized关键字,如下:

[java]  view plain copy
  1. public static synchronized Singleton getInstance() {  
  2.         if (instance == null) {  
  3.             instance = new Singleton();  
  4.         }  
  5.         return instance;  
  6.     }  

但是,synchronized关键字锁住的是这个对象,这样的用法,在性能上会有所下降,因为每次调用getInstance(),都要对对象上锁,事实上,只有在第一次创建对象的时候需要加锁,之后就不需要了,所以,这个地方需要改进。我们改成下面这个:

[java]  view plain copy
  1. public static Singleton getInstance() {  
  2.         if (instance == null) {  
  3.             synchronized (instance) {  
  4.                 if (instance == null) {  
  5.                     instance = new Singleton();  
  6.                 }  
  7.             }  
  8.         }  
  9.         return instance;  
  10.     }  

似乎解决了之前提到的问题,将synchronized关键字加在了内部,也就是说当调用的时候是不需要加锁的,只有在instance为null,并创建对象的时候才需要加锁,性能有一定的提升。但是,这样的情况,还是有可能有问题的,看下面的情况:在Java指令中创建对象和赋值操作是分开进行的,也就是说instance = new Singleton();语句是分两步执行的。但是JVM并不保证这两个操作的先后顺序,也就是说有可能JVM会为新的Singleton实例分配空间,然后直接赋值给instance成员,然后再去初始化这个Singleton实例。这样就可能出错了,我们以A、B两个线程为例:

a>A、B线程同时进入了第一个if判断

b>A首先进入synchronized块,由于instance为null,所以它执行instance = new Singleton();

c>由于JVM内部的优化机制,JVM先画出了一些分配给Singleton实例的空白内存,并赋值给instance成员(注意此时JVM没有开始初始化这个实例),然后A离开了synchronized块。

d>B进入synchronized块,由于instance此时不是null,因此它马上离开了synchronized块并将结果返回给调用该方法的程序。

e>此时B线程打算使用Singleton实例,却发现它没有被初始化,于是错误发生了。

所以程序还是有可能发生错误,其实程序在运行过程是很复杂的,从这点我们就可以看出,尤其是在写多线程环境下的程序更有难度,有挑战性。我们对该程序做进一步优化:

[java]  view plain copy
  1. private static class SingletonFactory{           
  2.         private static Singleton instance = new Singleton();           
  3.     }           
  4.     public static Singleton getInstance(){           
  5.         return SingletonFactory.instance;           
  6.     }   

实际情况是,单例模式使用内部类来维护单例的实现,JVM内部的机制能够保证当一个类被加载的时候,这个类的加载过程是线程互斥的。这样当我们第一次调用getInstance的时候,JVM能够帮我们保证instance只被创建一次,并且会保证把赋值给instance的内存初始化完毕,这样我们就不用担心上面的问题。同时该方法也只会在第一次调用的时候使用互斥机制,这样就解决了低性能问题。这样我们暂时总结一个完美的单例模式:

[java]  view plain copy
  1. public class Singleton {  
  2.   
  3.     /* 私有构造方法,防止被实例化 */  
  4.     private Singleton() {  
  5.     }  
  6.   
  7.     /* 此处使用一个内部类来维护单例 */  
  8.     private static class SingletonFactory {  
  9.         private static Singleton instance = new Singleton();  
  10.     }  
  11.   
  12.     /* 获取实例 */  
  13.     public static Singleton getInstance() {  
  14.         return SingletonFactory.instance;  
  15.     }  
  16.   
  17.     /* 如果该对象被用于序列化,可以保证对象在序列化前后保持一致 */  
  18.     public Object readResolve() {  
  19.         return getInstance();  
  20.     }  
  21. }  

其实说它完美,也不一定,如果在构造函数中抛出异常,实例将永远得不到创建,也会出错。所以说,十分完美的东西是没有的,我们只能根据实际情况,选择最适合自己应用场景的实现方法。也有人这样实现:因为我们只需要在创建类的时候进行同步,所以只要将创建和getInstance()分开,单独为创建加synchronized关键字,也是可以的:

[java]  view plain copy
  1. public class SingletonTest {  
  2.   
  3.     private static SingletonTest instance = null;  
  4.   
  5.     private SingletonTest() {  
  6.     }  
  7.   
  8.     private static synchronized void syncInit() {  
  9.         if (instance == null) {  
  10.             instance = new SingletonTest();  
  11.         }  
  12.     }  
  13.   
  14.     public static SingletonTest getInstance() {  
  15.         if (instance == null) {  
  16.             syncInit();  
  17.         }  
  18.         return instance;  
  19.     }  
  20. }  

考虑性能的话,整个程序只需创建一次实例,所以性能也不会有什么影响。

补充:采用"影子实例"的办法为单例对象的属性同步更新

[java]  view plain copy
  1. public class SingletonTest {  
  2.   
  3.     private static SingletonTest instance = null;  
  4.     private Vector properties = null;  
  5.   
  6.     public Vector getProperties() {  
  7.         return properties;  
  8.     }  
  9.   
  10.     private SingletonTest() {  
  11.     }  
  12.   
  13.     private static synchronized void syncInit() {  
  14.         if (instance == null) {  
  15.             instance = new SingletonTest();  
  16.         }  
  17.     }  
  18.   
  19.     public static SingletonTest getInstance() {  
  20.         if (instance == null) {  
  21.             syncInit();  
  22.         }  
  23.         return instance;  
  24.     }  
  25.   
  26.     public void updateProperties() {  
  27.         SingletonTest shadow = new SingletonTest();  
  28.         properties = shadow.getProperties();  
  29.     }  
  30. }  

通过单例模式的学习告诉我们:

1、单例模式理解起来简单,但是具体实现起来还是有一定的难度。

2、synchronized关键字锁定的是对象,在用的时候,一定要在恰当的地方使用(注意需要使用锁的对象和过程,可能有的时候并不是整个对象及整个过程都需要锁)。

到这儿,单例模式基本已经讲完了,结尾处,笔者突然想到另一个问题,就是采用类的静态方法,实现单例模式的效果,也是可行的,此处二者有什么不同?

首先,静态类不能实现接口。(从类的角度说是可以的,但是那样就破坏了静态了。因为接口中不允许有static修饰的方法,所以即使实现了也是非静态的)

其次,单例可以被延迟初始化,静态类一般在第一次加载是初始化。之所以延迟加载,是因为有些类比较庞大,所以延迟加载有助于提升性能。

再次,单例类可以被继承,他的方法可以被覆写。但是静态类内部方法都是static,无法被覆写。

最后一点,单例类比较灵活,毕竟从实现上只是一个普通的Java类,只要满足单例的基本需求,你可以在里面随心所欲的实现一些其它功能,但是静态类不行。从上面这些概括中,基本可以看出二者的区别,但是,从另一方面讲,我们上面最后实现的那个单例模式,内部就是用一个静态类来实现的,所以,二者有很大的关联,只是我们考虑问题的层面不同罢了。两种思想的结合,才能造就出完美的解决方案,就像HashMap采用数组+链表来实现一样,其实生活中很多事情都是这样,单用不同的方法来处理问题,总是有优点也有缺点,最完美的方法是,结合各个方法的优点,才能最好的解决问题!



1、单一职责原则【SINGLE RESPONSIBILITY PRINCIPLE】:一个类负责一项职责.
2、里氏替换原则【LISKOV SUBSTITUTION PRINCIPLE】:继承与派生的规则.
3、依赖倒置原则【DEPENDENCE INVERSION PRINCIPLE】:高层模块不应该依赖低层模块,二者都应该依赖其抽象;抽象不应该依赖细节;细节应该依赖抽象。即针对接口编程,不要针对实现编程.
4、接口隔离原则【INTERFACE SEGREGATION PRINCIPLE】:建立单一接口,不要建立庞大臃肿的接口,尽量细化接口,接口中的方法尽量少.
5、迪米特法则【LOW OF DEMETER】:低耦合,高内聚.
6、开闭原则【OPEN CLOSE PRINCIPLE】:一个软件实体如类、模块和函数应该对扩展开放,对修改关闭.
7、组合/聚合复用原则【Composition/Aggregation Reuse Principle(CARP) 】:尽量使用组合和聚合少使用继承的关系来达到复用的原则.

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