设计模式学习笔记(一)
设计模式学习笔记
学习设计模式使用的书本为《head first 设计模式》
根据教材写的各模式的示例代码放在GitHub上，后续会将仓库地址放上来。
一、设计原则
设计原则：
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变化部分原则：找出应用中可能需要变化之处，把它们独立出来，不要和不需要变化的代码混在一起。
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接口原则：针对接口编程，而不是针对实现编程。
- 这里的“接口”指的是“超类型”，可以是Java接口和抽象类。利用Java多态特性，只要是具体实现了该超类型的类所产生的对象，都可以指定给这类变量。即：子类对象可以赋值给父类变量。
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组合原则：多用组合，少用继承
- 组合（有一个），每一个鸭子有一个FlyBehavior。继承（是一个），一个鸭子是一个能fly的类。
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松耦合原则：为了交互对象之间的松耦合设计而努力
- 松耦合：改变两类对象中的一方不会影响另一方，只要它们之间的接口仍被遵守，就可以自由地改变。
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开放-关闭原则：类应该对拓展开放，对修改关闭。
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依赖倒置原则：要依赖抽象类，不要依赖具体类
- 变量不可以持有具体类的引用
- 不要让类派生自具体类
- 不要覆盖类中已经实现的方法
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最少知识原则：只和最接近的对象交互，尽量减少对象之间的交互
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好莱坞原则：低层组件别调用高层组件，高层组件会在需要时调用低层组件。
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单一责任原则：尽量让每个类保持单一责任，一个类应该只有一个引起变化的原因。
设计目标：
- 可复用
- 可扩充
- 可维护
二、策略模式
定义：
定义了算法族，分别封装起来，让它们之间可以互相替换，此模式让算法的变化独立于使用算法的客户。
一个目标物件管理所有相依于它的观察者物件，并且在它本身的状态改变时主动发出通知。这通常透过呼叫各观察者所提供的方法来实现。此种模式通常被用来实现事件处理系统。
个人理解：
将可能产生变化的部分方法（鸭子的fly行为）封装起来，成为一个接口（FlyBehavior）。而后对于一些具体的实现，创建相应的类（FlyWithWings）。并在使用类（Duck）中加入一个私有的接口类型（FlyBehavior）变量，在特定的时候将该变量赋值为具体的对象。
三、观察者模式
定义：
定义了对象之间的一对多依赖，这样一来，当一个对象改变状态时，它的所有依赖者都会收到通知并自动更新。
个人理解：
以报纸订阅为例。使用一个接口（接口1）代表对观察者的控制，其中定义注册、删除和更新所有观察者方法。使用另一个接口（接口2）表示观察者，其中定义更新方法。观察者类实现接口2，实现特定的更新方法。而主题类实现接口1，并包含一个观察者接口列表。
当注册、删除时，向该观察者接口列表增删对象。当更新时，循环调用每一个观察者接口对象的更新方法。
四、装饰者模式
定义：
在不必改变原类文件和使用继承的情况下，动态地扩展一个对象的功能。它是通过创建一个包装对象，也就是装饰来包裹真实的对象。
个人理解：
还是依赖于Java中父类变量可以指向子类对象的特性，通过声明一个统一的基类，然后通过这个基类派生出特定的主题类以及各种装饰器类。然后在装饰器中定义一个父类变量，再将被装饰的主题类赋值给这个变量，从而可以在装饰器中调用主题类的方法，通过对这些方法的覆盖，达到装饰的效果。
因为共有同一个父类，故装饰后的装饰器类可以在需要主题类的位置替代出现。但是同样存在一定的局限性，那就是只能以父类的形式使用，不能以想要的特定主题类使用。
五、工厂模式
定义：
工厂模式定义了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。工厂方法让类把实例化推迟到子类。
个人理解：
工厂模式定义了两个接口(接口或抽象类)，一个产品接口、一个工厂接口。其中通过实现产品接口定义具体的产品类，通过实现工厂接口定义具体的工厂类。
通过这样的模式，能给与子类一定的自由，如：工厂类生产何种产品，产品类的属性、如何初始化等。但同时也能对子类的一定部分进行约束，如：工厂类中如何加工产品等。
六、单例模式
定义：
确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。
个人理解：
通过将类的构造函数定义成私有函数，然后声明一个公有全局函数构造和获取唯一的实例。
该模式可以保证数据库连接、缓存等对象为唯一的。节约资源以及确保程序安全。
问题及解决方案：
当使用单例模式时，一旦设计到多线程，可能导致单例模式被破坏。
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可以使用"急切"创建实例，即一开始就初始化单例对象。
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可以使用“双重检查加锁”
七、命令模式
定义：
将“请求”封装成对象，以便使用不同的请求、队列或日志来参数化其他对象。命令模式也可支持撤销操作。
个人理解：
定义一个 “命令”接口，然后创建不同的命令类—实现“命令”接口，命令类将接口中的方法实现—通过调用实体类的方法。然后控制类通过设置对应的命令接口对象，可以实现控制类中的方法在赋值了不同的命令接口对象时，可以完成不同动作。
如：一个拥有7个按钮的万能遥控器，通过设置不同的命令对象，可以使这七个按钮完成特定的动作。设置开灯命令对象时，按钮可以完成开灯动作等。
八、适配器模式与外观模式
（一）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。适配器可以让原本接口不兼容的类可以合作无间。
个人理解：
当一个某种场景需要A类对象作为参数，而实际参数却是属于B类。此时需要一个适配器将B类参数适配为A类。此时，可以定义一个适配器类—继承A类，并包含一个B类对象（或直接继承A、B类）。则，该适配器类即可用于A类对应的场景，又完成了B类的资源的调用。即实现了B类在A类场景的使用。
（二）外观模式
定义：
提供了一个统一的接口，用来访问子系统种的一群接口。外观定义了一个高层接口，让子系统更容易使用。
个人理解：
一个系统可能拥有多个部分、多个类、多个接口。有时一个完整的功能可能涉及到这个系统的多个部分，一个个调用可能比较麻烦，所以通过外观模式对这些部分进行一个统一封装，封装成一个统一的接口，简化这个过程。但是同时也不会妨碍对那些部分的访问和调用，只是提供一个更方便的接口。
九、模板方法模式
定义：
在一个方法中定义一个算法的骨架，而将一些步骤延迟到子类中。模板方法使得子类可以在不改变算法结构的情况下，重新定义算法中的某些步骤。
个人理解：
父类中的一个方法实现了骨架，其中的一些部分被封装成抽象方法或普通方法。允许子类实现父类的这些抽象方法或覆盖普通方法。其中抽象方法实现了子类定义算法的某些步骤。
其中覆盖的普通方法，称为钩子方法。钩子方法可以实现子类对父类定义的模板方法的控制。
十、迭代器与组合模式
（一）迭代器模式
定义：
提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的各个元素，而又不暴露其内部的表示。
个人理解：
当有两种或两种以上的集合(数组、队列…)需要用于同一场合，可以通过申明一个拥有遍历集合功能的方法的迭代器接口，然后通过实现这个接口创建每个集合类的特定迭代器类。然后通过该迭代器类，即可对不同的集合类使用相同的方法（hasNext、next）进行遍历。
（二）组合模式
定义：
组合模式允许你将对象组合成树形结构来表现“整体 / 部分”层次结构。组合能让客户以一致的方式处理个别对象以及对象组合。
个人理解：
如上图所示，当一个集合的元素既可能是元素项，也可能是另一个集合 — 即结构可能为树形时。通过定义一个共有的component接口，其中定义集合中元素项、集合项可能用到的方法。然后根据该接口派生出元素项类和集合项类。
其中，元素项（叶子节点）包含自己的属性、实现自身需要的方法。集合项（组合节点）包含属性以外，还包含一个component对象数组，存储该集合的元素。并实现集合项需要的方法。当需要遍历时，组合节点遍历自身所有节点，并调用每个节点对应方法。