Headfirst设计模式 整理

设计模式网址：

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模式：是在某情境(context)下，针对某问题的某种解决方案。

反模式：告诉你如何采用一个不好的解决方案解决一个问题。

 

模式分类：

第一种分类：

1创建型: 创建型模式涉及到将对象实例化，这类模式都提供一个方法，将客户从所需要实例化的对象中解耦。

          Singleton, Abstract Factory, Factory Method,

          Prototype, Builder

2结构型：结构型模式可以让你把类或对象组合到更大的结构中。

          Decorator, Composite, Adapter, Facade, Proxy,

          Flyweight, Bridge

3行为型：只要是行为型模式都设计到类和对象如何交互及分配职责。

          Template Method, Command, Iterator, Observer,State, Strategy

         Mediator, Visitor, Interpreter, Chain of Responsibility,Memento

 

第二种分类

1.类：类模式描述类之间的关系如何通过继承定义。类模式的关系是在编译时建立的。

      Template Method, Factory Method, Adapter, Interpreter

2.对象：对象模式描述对象之间的关系，而且主要是利用组合定义。对象模式的关系通常在运行时建立，而且更加动态、更有弹性。

 

 

设计原则:

1. 找出应用中可能需要变化之处，把它们独立出来，不要和那些不需要变化的代码混在一起。P47

2. 针对接口编程，而不是针对实现编程。 P49

3. 多用组合，少用继承。P61

4. 为了交互对象之间的松耦合设计而努力。 P90

5. 开放-关闭原则：P123

类应该对扩展开放，对修改关闭。

6. 依赖倒置原则(Dependency Inversion): P176

要依赖抽象，不要依赖具体类。

7. 最少知识原则(Least Knowledge): P302

只和你的密友谈话。

8. 好莱坞原则: P333

别调用（打电话给）我们，我们会调用（打电话给）你。

9. 一个类应该只有一个引起变化的原因。P376

 

模式定义：

1策略模式(Strategy Pattern)： 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。

 

2观察者模式(Observer Pattern)：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。

注：可以使用Java内置的观察者模式

import java.util.Observable;

import java.util.Observer;

notifyObservers() “拉” 每个观察者要从被观察者中取数据

notifyObservers(Object arg) “推” 当通知时，此版本可以传送任何的数据对象给每一个观察者。

Observable是一个“类”，被观察者只能继承它，但是就不可以继承其他类了。

Observer是一个接口。

 

3装饰者模式(Decorator Pattern)：动态地将责任附加到对象上。想要扩展功能，装饰者提供有别于继承的另一种选择。

注：装饰者可以在被装饰者的行为前面/或后面加上自己的行为，甚至将被装饰者的行为整个取代掉，而达到特定目的。

你可以用无数个装饰者包装一个组件。但是装饰者会导致设计中出现许多小对象，如果过度使用，会让程序变得很复杂。

 

4工厂方法模式(Factory Method Pattern)：定义了一个创建对象的接口，但由于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。

 

5抽象工厂模式(Abstract Factory Pattern)：提供一个接口，用于创建相关或依赖对象的家族，而不需要明确指定具体类。

注：工厂方法使用继承：把对象的创建委托给子类，子类实现工厂方法来创建对象。

抽象工厂使用对象组合：对象的创建被实现在工厂接口所暴露出来的方法中。

 

6单件模式(Singleton Pattern)：确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。

注：经典的单件模式

public class Singleton {

    private static Singleton uniqueInstance;

    private Singleton() {}

    public static Singleton getInstance() {

       if (uniqueInstance == null) {

           uniqueInstance = new Singleton();

       }

       return uniqueInstance;

    }

}

但是如果是多线程的话，可能会生成两个实例。只要把getInstance()变成同步(synchronized)方法，但是会影响性能。而且只有第一次执行此方法时才真正需要同步。

改善多线程方法有3：

a)       如果getInstance()的性能对应用程序不是很关键，就什么都别做。

b)       使用“急切”创建实例，而不用延迟实例化的做法。

public class Singleton {

    private static Singleton uniqueInstance = new Singleton();

    private Singleton() {}

    public static Singleton getInstance() {

       return uniqueInstance;

    }

}

c)       用”双重检查加锁”,在getInstance()中减少使用同步。

首先检查是否实例已经创建了，如果尚未创建，“才”进行同步。这样一来，只有第一次会同步。

public class Singleton {

    private volatile static Singleton uniqueInstance;

    private Singleton() {}

    public static Singleton getInstance() {

       if (uniqueInstance == null) {

           synchronized (Singleton.class) {

              if (uniqueInstance == null) {

                  uniqueInstance = new Singleton();

              }

           }

       }

       return uniqueInstance;

    }

}

 

7命令模式(Command Pattern)：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。

命令模式更多的用途：队列请求，日志请求

 

8适配器模型(Adapter Pattern)：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合作无间。

注：适配器有两种形式：对象适配器和类适配器。类适配器需要用到多继承。

 

9外观模式(Facade Pattern)：提供了一个统一的接口，用来访问子系统中的一群接口。外观定义了一个高层接口，让子系统更容易使用。

注：

a.       当需要使用一个现有的类而其接口并不符合你的需要时，就使用适配器；当需要简化并统一一个很大的接口或者一群复杂的接口时，使用外观。

b.       适配器改变接口以符合客户的期望；外观将客户从一个复杂的子系统中解耦。

c.       适配器将一个对象包装起来以改变其接口；装饰者将一个对象包装起来以增加新的行为和责任；而外观将一群对象“包装”起来以简化其接口。

 

 

 

10模块方法模式(Template Method Pattern)：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。模块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。

注:

a.       策略模式和模板方法模式都封装算法，一个用组合，一个用继承。

b.       工厂方法是模板方法的一种特殊版本。

c.       钩子是一种方法，它在抽象类中不做事，或者只做默认的事情，子类可以选择要不要去覆盖它。常见的钩子如Sort算法中的CompareTo()，JFame中的paint()，Applet中的init(),start(),stop(),destroy()。

 

11迭代器模式(Iterator Pattern)：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。

 

12组合模式(Composite Pattern)：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。

 

13状态模式(State Pattern)：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。

注：状态模式和策略模式有相同的类图，但是它们的意图不同。策略模式通常会用行为或算法来配置Context类。状态模式允许Context随着状态的改变而改变行为。

 

14代理模式(Proxy Pattern)：为另一个对象提供一个替身或占位符以控制对这个对象的访问。

注：

远程代理管理客户和远程对象之间的交互；

虚拟代理控制访问实例化开销大的对象；

保护代理基于调用者控制对对象方法的访问。

代理还有很多变体，例如：缓存代理、同步代理、防火墙代理和写入时复制代理。

代理在结构上类似装饰者，但是目的不同。装饰者模式为对象加上行为，而代理则是控制访问。

 

 

**复合模式：复合模式结合两个或以上的模式，组成一个解决方案，解决一再发生的一般性问题。

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15桥接模式(Bridge Pattern)：使用桥接模式不只改变你的实现，也改变你的抽象。

注：

优点：将实现予以解耦，让它和界面之间不再永久绑定；

           抽象和实现可以独立扩展，不会影响到对方；

      对于“具体的抽象类”所做的改变，不会影响到客户。

用途和缺点：适合使用在需要跨越多个平台的图形和窗口系统上；

                            当需要用不同的方式改变接口和实现时，你会发现桥接模式很好用；

                            桥接模式的缺点是增加了复杂度。

 

16生成器模式(Builder Pattern)：使用生成器模式封装一个产品的构造过程，并允许按步骤构造。

注：优点：将一个复杂对象的创建过程封装起来；

                       允许对象通过多个步骤来创建，并且可以改变过程（这和只有一个步骤的工厂模式不同）

                       向客户隐藏产品内部表现。产品的实现额可以被替换，因为客户只看到一个抽象的接口。

17责任链(Chain of Responsibility Pattern)：当你想要让一个以上的对象有机会能够处理某个请求的时候，就使用责任链模式。

注：优点：将请求的发送者和接受者解耦；

                     可以简化你的对象，因为它不需要知道链的结构；

                     通过改变链内成员或调用它们的次序，允许你动态地新增或者删除责任。

         用途：经常被使用在窗口系统中，处理鼠标和键盘这类的事情。

缺点：并不保证请求一定会被执行；如果没有任何对象处理它的话，它可能会落到链尾端之外。可能不容易观察运行时的特征，有碍于除错。

 

18蝇量模式(Flyweight Pattern)：如想让某个类的一个实例能用来提供许多“虚拟实例”，就是用蝇量模式。

注：优点： 减少运行时对象实例的个数，节省内存。

                      将许多“虚拟”对戏那个的状态集中管理。

用途： 当一个类有去多实例，而这些实例能被同一方法控制的时候，就可以用~。

缺点： 一点你实现了~，那么单个的逻辑实例将无法拥有独立而不同的行为。

 

19解释器模式(Interpreter Pattern)：为语言建解释器。

注：优点：将每一个语法规则表示成一个类，方便于实现语言；

                     因为语法由许多类表示，所以可以轻易改变或扩展此语言；

                     通过在类结构中加入新的方法，可以在解释的同时增加新的行为。

    用途：当需要实现一个简单的语言时；当你有一个简单的语法，而且简单比效率更重要时。可以用处理脚本语言和编程语言。

    缺点：当语法规则的数目太大时，这个模式可能会变得非常繁杂。在这种情况下，使用解析器/编译器的产生器可能更合适。

   

20中介者(Mediator Pattern)：使用中介者模式来集中相关对象之间复杂的沟通和控制方式。

注：优点：通过将对象彼此解耦，可以增加对象的复用性。

                     通过将控制逻辑集中，可以简化系统维护。

          可以让对象之间所传递的消息变得简单而且大幅减少。

 

21备忘录模式(Memento Pattern)：当你需要让对象返回之前的状态（例如你的用户请求“撤销”），就是用备忘录模式。

注：优点：将被储存的状态放在外面，不要和关键对象混在一起，可提高内聚性；

                     保持关键对象的数据封装；

              提供了容易实现的恢复能力。

用途：用于储存状态。

缺点： 储存和恢复状态的过程可能相当耗时。

在Java系统中，其实可以考虑使用序列化机制储存系统的状态。

 

22原型模式(Prototype Pattern): 当创建给定类的实例过程很昂贵或很复杂时，就是用原型模型。

注：优点：向客户隐藏制造新实例的复杂性；

                     提供让客户能够产生未知类型对象的选择；

                     在某些环境下，复制对象比创建新对象更有效。

用途：在一个复杂的类层次中，当系统必须从其中的许多类型创建新对象时，可以考虑~。

缺点：对象的复制有时相当复杂。

 

23访问者(Visitor Pattern): 当你想要为一个对象的组合增加新的能力，且封装并不重要时，就使用访问者模式。

注：优点：允许你对组合结构加入新的草走，而无需改变结构本身；

                     想要加入新的操作，相对容易；

          访问者所进行的操作，其代码是集中在一起的。

缺点：打破组合类的封装；

      因为游走的功能牵涉其中，所以对组合结构的改变就更加困难。