设计模式

设计模式面试
在实际项目中使用过什么设计模式，怎么使用的，解决了什么问题？
授课方式
应用场景->设计模式->剖析远离->分析实现步骤（图解）->代码实现->框架或者项目源码分析（找到使用的地方）

使用设计模式的目的
1、代码重用性，即相同功能的代码，不用多次编写
2、可读性，即编程的规范性，便于其他程序员的阅读和理解
3、扩展性，即当需要增加新的功能时，非常方便，可维护性
4、可靠性，即当增加新的功能后，对原先的功能没有影响
5、使程序呈现高内聚、低耦合的特性

懂了设计模式，就懂了面向对象分析和设计的精要

设计模式七大原则
设计模式原则，应当遵守的原则，设计模式的基础
1、单一职责原则
2、接口隔离原则
3、依赖倒转（倒置）原则
4、里氏替换原则
5、开闭原则
6、迪米特法则
7、合成复用原则

1、单一职责原则
一个类应该只负责一项职责
注意事项和细节
1、降低类的复杂度，一个类只负责一项职责
2、提高类的可读性，可维护性
3、降低变更引起的风险
4、通常情况下，应该严格遵守单一职责原则

2、接口隔离原则
客户端不应该依赖它不需要的接口，即一个类对另一个类的依赖应该建立在最小的接口上

3、依赖倒转原则
1、高层模块不应该依赖底层模块，二者都应该依赖其抽象
2、抽象不应该依赖细节，细节应该依赖抽象
3、依赖倒转的中心思想就是面向接口编程
4、抽象接口或者抽象类的目的就是制定好规范
依赖关系传递的三种方式
1、接口传递
2、构造方法传递
3、setter方式传递
依赖倒转原则的注意事项和细节
1、底层模块尽量都要有抽象类或者接口，或者两者都有，程序稳定性更好
2、变量的声明类型尽量是抽象类或接口，这一我们的变量引用和实际对象间，就存在一个缓冲层，利于程序扩展和优化
3、继承时遵守里氏替换原则

4、里氏替换原则
1、继承带来的弊端，给程序带来侵入性，让两个类的耦合性增强了
2、所有引用基类的地方都可以透明的使用其子类的对象
3、原来的父类和子类都继承一个更通俗的基类，可以通过聚合、组合、依赖来解决问题
4、子类中尽量不要重写父类的方法

5、开闭原则
1、一个软件实体，模块和函数应该对扩展开放（对提供方），对修改关闭（对使用方）。用抽象构建框架，用实现扩展细节。
2、当软件需要变化时，尽量通过扩展软件实体的行为来实现变化，而不是通过修改已有的代码来实现变化

6、迪米特原则
基本介绍
1、一个对象应该对其他对象保持最少的了解
2、又叫最少知道原则，即一个类对自己依赖的类知道的越少越好，对于被依赖的类不管多么复杂，都尽量将逻辑封装在类的内部。除了提供public方法，不对外泄漏任何信息
3、只与直接的朋友通信，成员变量、方法参数、方法返回值中的类成为直接朋友
而出现在局部变量中的类不是直接朋友，也就是说，陌生的类最好不要以局部变量的形式出现在类的内部

7、合成复用原则
基本介绍
原则是尽量使用合成/聚合的方式，而不是使用继承

设计原则核心思想
1、找出应用中可能需要变化之处，把他们独立出来，不要和那些不需要变化的代码混合在一起
2、针对接口编程，而不是针对实现编程
3、为了交互对象之间的松耦合设计而努力

UML类图
统一建模语言
Relation
Dependency:表示依赖（使用）
Association:表示关联，一对一，一对多，多对多
Generalization:表示泛化，继承
Realization:表示实现
Aggregation:表示聚合
Composite:表示组合

UML图分类
1、用例图
2、静态结构图：类图、对象图、包图、组件图、部署图
3、动态行为图：交互图（时序图与协作图）、状态图、活动图

类图是描述类与类之间的关系的，是UML图中最核心的

类之间的关系：依赖、泛化（继承）、实现、关联、聚合与组合

依赖关系
只要是在类中用到了对方，那么他们之间就存在依赖关系。如果没有对方，连编译都通过不了
构成依赖关系的几种情况
1、是类的成员属性
2、是方法的返回类型
3、方法接收的参数类型
4、方法中使用到

泛化关系
实际上就是继承关系，是依赖关系的特里
如果A类继承了B类，就说A和B存在泛化关系

实现关系
就是A类实现B类

关联关系
类与类之间的关系，是依赖关系的特例
关联具有导航性，即双向关系或者单向关系
单向一对一关系，双向一对一关系

聚合关系
整体和部分的关系，整体和部分可以分开。聚合关系是关联关系的特例。具有关联的导航性与多重性

组合关系
如果聚合关系升级为不可分离的，则升级为组合关系

设计模式介绍

1. 设计模式是程序员在面对同类软件工程设计问题所总结出来的有用的经验，模式不是代码，而是某类问题的通 用解决方案，设计模式(Design pattern)代表了最佳的实践。这些解决方案是众多软件开发人员经过相当长的 一段时间的试验和错误总结出来的。
2. 设计模式的本质提高软件的维护性，通用性和扩展性，并降低软件的复杂度。
3. <<设计模式>> 是经典的书，作者是 Erich Gamma、Richard Helm、Ralph Johnson 和 John Vlissides Design(俗
   称 “四人组 GOF”)
4. 设计模式并不局限于某种语言，java，php，c++ 都有设计模式.

设计模式类型
设计模式分为三种类型，共 23 种

1. 创建型模式:单例模式、抽象工厂模式、原型模式、建造者模式、工厂模式。
2. 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。
3. 行为型模式:模版方法模式、命令模式、访问者模式、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(Interpreter 模式)、状态模式、策略模式、职责链模式(责任链模式)。

单例设计模式

单例设计模式介绍
所谓类的单例设计模式，就是采取一定的方法保证在整个的软件系统中，对某个类只能存在一个实例对象，并且该类只提供一个取得其对象实例的方法（静态方法）

比如 Hibernate 的 SessionFactory，它充当数据存储源的代理，并负责创建 Session 对象。SessionFactory 并不是 轻量级的，一般情况下，一个项目通常只需要一个 SessionFactory 就够，这是就会使用到单例模式。

单例设计模式八种方式
单例模式有八种方式:

1. 饿汉式(静态常量)
2. 饿汉式(静态代码块)
3. 懒汉式(线程不安全)
4. 懒汉式(线程安全，同步方法)
5. 懒汉式(线程安全，同步代码块)
6. 双重检查
7. 静态内部类
8. 枚举

饿汉式(静态常量)
饿汉式(静态常量)应用实例
步骤如下:

1. 构造器私有化 (防止 new )
2. 类的内部创建对象
3. 向外暴露一个静态的公共方法。getInstance 4) 代码实现

public class SingletonTest01 {
public static void main(String[] args) { 
//测试
Singleton instance = Singleton.getInstance();
Singleton instance2 = Singleton.getInstance(); 
System.out.println(instance == instance2); 
// true 
System.out.println("instance.hashCode=" + instance.hashCode()); System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode());
} }
//饿汉式(静态变量) 
class Singleton {
//1. 构造器私有化, 外部能 
new private Singleton() {
}
//2.本类内部创建对象实例
private final static Singleton instance = new Singleton();
//3. 提供一个公有的静态方法，返回实例对象 
public static Singleton getInstance() {
return instance; }
}

优缺点说明:

1. 优点:这种写法比较简单，就是在类装载的时候就完成实例化。避免了线程同步问题。
2. 缺点:在类装载的时候就完成实例化，没有达到LazyLoading的效果。如果从始至终从未使用过这个实例，则
   会造成内存的浪费
3. 这种方式基于classloder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，在单例模式中大 多数都是调用 getInstance 方法，但是导致类装载的原因有很多种，因此不能确定有其他的方式(或者其他的静 态方法)导致类装载，这时候初始化 instance 就没有达到 lazy loading 的效果
4. 结论:这种单例模式可用，可能造成内存浪费

饿汉式(静态代码块)
代码演示:

public class SingletonTest02 {
public static void main(String[] args) { //测试
Singleton instance = Singleton.getInstance();
Singleton instance2 = Singleton.getInstance(); System.out.println(instance == instance2); // true System.out.println("instance.hashCode=" + instance.hashCode()); System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode());
} }
//饿汉式(静态变量) 
class Singleton {
//1. 构造器私有化, 外部能 
new private Singleton() {
}
//2.本类内部创建对象实例
private static Singleton instance;
static { 
// 在静态代码块中，创建单例对象 
instance = new Singleton();
}
//3. 提供一个公有的静态方法，返回实例对象 
public static Singleton getInstance() {
return instance; }
}

优缺点说明:

1. 这种方式和上面的方式其实类似，只不过将类实例化的过程放在了静态代码块中，也是在类装载的时候，就执 行静态代码块中的代码，初始化类的实例。优缺点和上面是一样的。
2. 结论:这种单例模式可用，但是可能造成内存浪费

懒汉式(线程不安全)
代码演示:

package com.atguigu.singleton.type3;
public class SingletonTest03 {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("懒汉式 1 ， 线程不安全~");
Singleton instance = Singleton.getInstance();
Singleton instance2 = Singleton.getInstance(); System.out.println(instance == instance2); // true System.out.println("instance.hashCode=" + instance.hashCode()); System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode());
} }
class Singleton {
private static Singleton instance;
private Singleton() {}
//提供一个静态的公有方法，当使用到该方法时，才去创建 instance //即懒汉式
public static Singleton getInstance() {
if(instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance; }
}

优缺点说明:

1. 起到了LazyLoading的效果，但是只能在单线程下使用。
2. 如果在多线程下，一个线程进入了if(singleton==null)判断语句块，还未来得及往下执行，另一个线程也通过
   了这个判断语句，这时便会产生多个实例。所以在多线程环境下不可使用这种方式
3. 结论:在实际开发中，不要使用这种方式.

懒汉式(线程安全，同步方法)
代码演示:

public class SingletonTest04 {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("懒汉式 2 ， 线程安全~");
Singleton instance = Singleton.getInstance();
Singleton instance2 = Singleton.getInstance(); System.out.println(instance == instance2); // true System.out.println("instance.hashCode=" + instance.hashCode()); System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode());
} }
// 懒汉式(线程安全，同步方法) 
class Singleton {
private static Singleton instance; private Singleton() {}
//提供一个静态的公有方法，加入同步处理的代码，解决线程安全问题 
//即懒汉式
public static synchronized Singleton getInstance() {
if(instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance; }
}

优缺点说明:

1. 解决了线程安全问题
2. 效率太低了，每个线程在想获得类的实例时候，执行getInstance()方法都要进行同步。而其实这个方法只执行
   一次实例化代码就够了，后面的想获得该类实例，直接 return 就行了。方法进行同步效率太低
3. 结论:在实际开发中，不推荐使用这种方式

懒汉式(线程安全，同步代码块)
不推荐使用

双重检查
代码演示

public class SingletonTest06 {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("双重检查");
Singleton instance = Singleton.getInstance();
Singleton instance2 = Singleton.getInstance(); System.out.println(instance == instance2); // true System.out.println("instance.hashCode=" + instance.hashCode()); System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode());
} }
// 懒汉式(线程安全，同步方法) class Singleton {
private static volatile Singleton instance; private Singleton() {}
//提供一个静态的公有方法，加入双重检查代码，解决线程安全问题, 同时解决懒加载问题 //同时保证了效率, 推荐使用
public static synchronized Singleton getInstance() {
if(instance == null) {
synchronized (Singleton.class) { if(instance == null) {
instance = new Singleton(); }
}
}
return instance; }
}

优缺点说明:

1. Double-Check 概念是多线程开发中常使用到的，如代码中所示，我们进行了两次 if (singleton == null)检查，这 样就可以保证线程安全了。
2. 这样，实例化代码只用执行一次，后面再次访问时，判断if(singleton==null)，直接return实例化对象，也避 免的反复进行方法同步.
3. 线程安全;延迟加载;效率较高
4. 结论:在实际开发中，推荐使用这种单例设计模式

静态内部类
代码演示:

public class SingletonTest07 {
public static void main(String[] args) { System.out.println("使用静态内部类完成单例模式");
Singleton instance = Singleton.getInstance();
Singleton instance2 = Singleton.getInstance(); System.out.println(instance == instance2); 
// true 
System.out.println("instance.hashCode=" + instance.hashCode()); System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode());
}
}
// 静态内部类完成， 推荐使用 
class Singleton {
private static volatile Singleton instance;
//构造器私有化 
private Singleton() {}
//写一个静态内部类,该类中有一个静态属性 
Singleton private static class SingletonInstance {
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton(); }
//提供一个静态的公有方法，直接返回 
SingletonInstance.INSTANCE public static synchronized Singleton getInstance() {
return SingletonInstance.INSTANCE; }
}

优缺点说明:

1. 这种方式采用了类装载的机制来保证初始化实例时只有一个线程。
2. 静态内部类方式在Singleton类被装载时并不会立即实例化，而是在需要实例化时，调用getInstance方法，才
   会装载 SingletonInstance 类，从而完成 Singleton 的实例化。
3. 类的静态属性只会在第一次加载类的时候初始化，所以在这里，JVM帮助我们保证了线程的安全性，在类进行
   初始化时，别的线程是无法进入的。
4. 优点:避免了线程不安全，利用静态内部类特点实现延迟加载，效率高
5. 结论:推荐使用.

枚举
代码演示

public class SingletonTest08 {
public static void main(String[] args) {
Singleton instance = Singleton.INSTANCE; Singleton instance2 = Singleton.INSTANCE; System.out.println(instance == instance2);
System.out.println(instance.hashCode()); System.out.println(instance2.hashCode());
instance.sayOK(); }
}
//使用枚举，可以实现单例, 推荐 
enum Singleton {
INSTANCE; 
//属性 
public void sayOK() {
System.out.println("ok~"); }
}

优缺点说明:

1. 这借助JDK1.5中添加的枚举来实现单例模式。不仅能避免多线程同步问题，而且还能防止反序列化重新创建 新的对象。
2. 这种方式是EffectiveJava作者JoshBloch提倡的方式
3. 结论:推荐使用

JDK中，java.lang.Runtime就是经典的单例模式(饿汉式)

单例模式注意事项和细节说明

1. 单例模式保证了系统内存中该类只存在一个对象，节省了系统资源，对于一些需要频繁创建销毁的对象，使 用单例模式可以提高系统性能
2. 当想实例化一个单例类的时候，必须要记住使用相应的获取对象的方法，而不是使用new
3. 单例模式使用的场景:需要频繁的进行创建和销毁的对象、创建对象时耗时过多或耗费资源过多(即:重量级
   对象)，但又经常用到的对象、工具类对象、频繁访问数据库或文件的对象(比如数据源、session 工厂等)

工厂模式

简单工厂模式
简单工厂模式是属于创建型模式，是工厂模式的一种。简单工厂模式是由一个工厂对象决定创建出哪一种产品类的实例。简单工厂模式是工厂模式家族中最简单实用的模式
简单工厂模式：定义了一个创建对象的类，由这个类来封装实例化对象的行为（代码）
在软件开发中，当我们会用到大量的创建某种、某类或者某批对象时，就会使用到工厂模式.

工厂方法模式

1. 工厂方法模式设计方案:将披萨项目的实例化功能抽象成抽象方法，在不同的口味点餐子类中具体实现。
2. 工厂方法模式:定义了一个创建对象的抽象方法，由子类决定要实例化的类。工厂方法模式将对象的实例 化推迟到子类。

抽象工厂模式

1. 抽象工厂模式:定义了一个interface用于创建相关或有依赖关系的对象簇，而无需指明具体的类
2. 抽象工厂模式可以将简单工厂模式和工厂方法模式进行整合。
3. 从设计层面看，抽象工厂模式就是对简单工厂模式的改进(或者称为进一步的抽象)。
4. 将工厂抽象成两层，AbsFactory(抽象工厂) 和 具体实现的工厂子类。程序员可以根据创建对象类型使用对应
   的工厂子类。这样将单个的简单工厂类变成了工厂簇，更利于代码的维护和扩展。

工厂模式在 JDK-Calendar 应用的源码分析
JDK 中的 Calendar 类中，就使用了简单工厂模式

工厂模式小结

1. 工厂模式的意义 将实例化对象的代码提取出来，放到一个类中统一管理和维护，达到和主项目的依赖关系的解耦。从而提高项 目的扩展和维护性。
2. 三种工厂模式 (简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式)
3. 设计模式的依赖抽象原则

创建对象实例时，不要直接 new 类, 而是把这个 new 类的动作放在一个工厂的方法中，并返回。有的书上说， 变量不要直接持有具体类的引用。
不要让类继承具体类，而是继承抽象类或者是实现 interface(接口)
不要覆盖基类中已经实现的方法。

原型模式

Java 中 Object 类是所有类的根类，Object 类提供了一个 clone()方法，该方法可以将一个 Java 对象复制 一份，但是需要实现clone的Java类必须要实现一个接口Cloneable，该接口表示该类能够复制且具有复制的能力 => 原型模式
原型模式-基本介绍

1. 原型模式(Prototype模式)是指:用原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷贝这些原型，创建新的对象
2. 原型模式是一种创建型设计模式，允许一个对象再创建另外一个可定制的对象，无需知道如何创建的细节
3. 工作原理是:通过将一个原型对象传给那个要发动创建的对象，这个要发动创建的对象通过请求原型对象拷贝它们自己来实施创建，即 对象.clone()
4. 形象的理解:孙大圣拔出猴毛，变出其它孙大圣

原型模式在 Spring 框架中源码分析

1. Spring 中原型 bean 的创建，就是原型模式的应用

深入讨论-浅拷贝和深拷贝
浅拷贝的介绍

1. 对于数据类型是基本数据类型的成员变量，浅拷贝会直接进行值传递，也就是将该属性值复制一份给新的对象。 2) 对于数据类型是引用数据类型的成员变量，比如说成员变量是某个数组、某个类的对象等，那么浅拷贝会进行 引用传递，也就是只是将该成员变量的引用值(内存地址)复制一份给新的对象。因为实际上两个对象的该成 员变量都指向同一个实例。在这种情况下，在一个对象中修改该成员变量会影响到另一个对象的该成员变量值
2. 前面我们克隆羊就是浅拷贝
3. 浅拷贝是使用默认的 clone()方法来实现
   sheep = (Sheep) super.clone();

深拷贝基本介绍

1. 复制对象的所有基本数据类型的成员变量值
2. 为所有引用数据类型的成员变量申请存储空间，并复制每个引用数据类型成员变量所引用的对象，直到该对象
   可达的所有对象。也就是说，对象进行深拷贝要对整个对象(包括对象的引用类型)进行拷贝
3. 深拷贝实现方式1:重写clone方法来实现深拷贝
4. 深拷贝实现方式2:通过对象序列化实现深拷贝(推荐)

原型模式的注意事项和细节

1. 创建新的对象比较复杂时，可以利用原型模式简化对象的创建过程，同时也能够提高效率
2. 不用重新初始化对象，而是动态地获得对象运行时的状态
3. 如果原始对象发生变化(增加或者减少属性)，其它克隆对象的也会发生相应的变化，无需修改代码
4. 在实现深克隆的时候可能需要比较复杂的代码
5. 缺点:需要为每一个类配备一个克隆方法，这对全新的类来说不是很难，但对已有的类进行改造时，需要修改
   其源代码，违背了 ocp 原则，这点请同学们注意.

建造者模式

盖房项目需求

1. 需要建房子:这一过程为打桩、砌墙、封顶
2. 房子有各种各样的，比如普通房，高楼，别墅，各种房子的过程虽然一样，但是要求不要相同的.
3. 请编写程序，完成需求.

传统方式解决盖房需求
传统方式的问题分析

1. 优点是比较好理解，简单易操作。
2. 设计的程序结构，过于简单，没有设计缓存层对象，程序的扩展和维护不好. 也就是说，这种设计方案，把产
   品(即:房子) 和 创建产品的过程(即:建房子流程) 封装在一起，耦合性增强了。
3. 解决方案:将产品和产品建造过程解耦 => 建造者模式.

建造者模式基本介绍
基本介绍

1. 建造者模式(BuilderPattern)又叫生成器模式，是一种对象构建模式。它可以将复杂对象的建造过程抽象出 来(抽象类别)，使这个抽象过程的不同实现方法可以构造出不同表现(属性)的对象。
2. 建造者模式是一步一步创建一个复杂的对象，它允许用户只通过指定复杂对象的类型和内容就可以构建它们， 用户不需要知道内部的具体构建细节。

建造者模式的四个角色

1. Product(产品角色): 一个具体的产品对象。
2. Builder(抽象建造者): 创建一个 Product 对象的各个部件指定的 接口/抽象类。
3. ConcreteBuilder(具体建造者): 实现接口，构建和装配各个部件。
4. Director(指挥者): 构建一个使用 Builder 接口的对象。它主要是用于创建一个复杂的对象。它主要有两个作
   用，一是:隔离了客户与对象的生产过程，二是:负责控制产品对象的生产过程。

建造者模式原理类图
建造者模式在 JDK 的应用和源码分析

1. java.lang.StringBuilder 中的建造者模式
2. 源码中建造者模式角色分析
   Appendable 接口定义了多个 append 方法(抽象方法), 即 Appendable 为抽象建造者, 定义了抽象方法
   AbstractStringBuilder 实现了 Appendable 接口方法，这里的 AbstractStringBuilder 已经是建造者，只是不能
   实例化
   StringBuilder 即充当了指挥者角色，同时充当了具体的建造者，建造方法的实现是由 AbstractStringBuilder 完
   成, 而 StringBuilder 继承了 AbstractStringBuilder

建造者模式的注意事项和细节

1. 客户端(使用程序)不必知道产品内部组成的细节，将产品本身与产品的创建过程解耦，使得相同的创建过程可 以创建不同的产品对象
2. 每一个具体建造者都相对独立，而与其他的具体建造者无关，因此可以很方便地替换具体建造者或增加新的具 体建造者， 用户使用不同的具体建造者即可得到不同的产品对象
3. 可以更加精细地控制产品的创建过程。将复杂产品的创建步骤分解在不同的方法中，使得创建过程更加清晰，
   也更方便使用程序来控制创建过程
4. 增加新的具体建造者无须修改原有类库的代码，指挥者类针对抽象建造者类编程，系统扩展方便，符合“开闭
   原则”
5. 建造者模式所创建的产品一般具有较多的共同点，其组成部分相似，如果产品之间的差异性很大，则不适合使
   用建造者模式，因此其使用范围受到一定的限制。
6. 如果产品的内部变化复杂，可能会导致需要定义很多具体建造者类来实现这种变化，导致系统变得很庞大，因
   此在这种情况下，要考虑是否选择建造者模式.
7. 抽象工厂模式VS建造者模式 抽象工厂模式实现对产品家族的创建，一个产品家族是这样的一系列产品:具有不同分类维度的产品组合，采 用抽象工厂模式不需要关心构建过程，只关心什么产品由什么工厂生产即可。而建造者模式则是要求按照指定 的蓝图建造产品，它的主要目的是通过组装零配件而产生一个新产品

适配器设计模式

基本介绍

1. 适配器模式(AdapterPattern)将某个类的接口转换成客户端期望的另一个接口表示，主的目的是兼容性，让原本 因接口不匹配不能一起工作的两个类可以协同工作。其别名为包装器(Wrapper)
2. 适配器模式属于结构型模式
3. 主要分为三类:类适配器模式、对象适配器模式、接口适配器模式

工作原理

1. 适配器模式:将一个类的接口转换成另一种接口.让原本接口不兼容的类可以兼容
2. 从用户的角度看不到被适配者，是解耦的
3. 用户调用适配器转化出来的目标接口方法，适配器再调用被适配者的相关接口方法
4. 用户收到反馈结果，感觉只是和目标接口交互

类适配器模式
类适配器模式介绍
基本介绍:Adapter 类，通过继承 src 类，实现 dst 类接口，完成 src->dst 的适配。

类适配器模式注意事项和细节

1. Java 是单继承机制，所以类适配器需要继承 src 类这一点算是一个缺点, 因为这要求 dst 必须是接口，有一定局 限性;
2. src 类的方法在 Adapter 中都会暴露出来，也增加了使用的成本。
3. 由于其继承了src类，所以它可以根据需求重写src类的方法，使得Adapter的灵活性增强了。

对象适配器模式
对象适配器模式介绍

1. 基本思路和类的适配器模式相同，只是将Adapter类作修改，不是继承src类，而是持有src类的实例，以解决
   兼容性的问题。 即:持有 src 类，实现 dst 类接口，完成 src->dst 的适配
2. 根据“合成复用原则”，在系统中尽量使用关联关系(聚合)来替代继承关系。
3. 对象适配器模式是适配器模式常用的一种

对象适配器模式注意事项和细节

1. 对象适配器和类适配器其实算是同一种思想，只不过实现方式不同。 根据合成复用原则，使用组合替代继承， 所以它解决了类适配器必须继承 src 的局限性问题，也不再要求 dst 必须是接口。
2. 使用成本更低，更灵活。

接口适配器模式
接口适配器模式介绍

1. 一些书籍称为:适配器模式(DefaultAdapterPattern)或缺省适配器模式。
2. 核心思路:当不需要全部实现接口提供的方法时，可先设计一个抽象类实现接口，并为该接口中每个方法提供
   一个默认实现(空方法)，那么该抽象类的子类可有选择地覆盖父类的某些方法来实现需求
3. 适用于一个接口不想使用其所有的方法的情况。

接口适配器模式应用实例

1. Android 中的属性动画 ValueAnimator 类可以通过 addListener(AnimatorListener listener)方法添加监听器
2. 有时候我们不想实现Animator.AnimatorListener接口的全部方法，我们只想监听onAnimationStart

适配器模式在 SpringMVC 框架应用的源码剖析
1)SpringMVC中的HandlerAdapter，就使用了适配器模式
2)SpringMVC处理请求的流程回顾
3) 使用HandlerAdapter的原因分析:
可以看到处理器的类型不同，有多重实现方式，那么调用方式就不是确定的，如果需要直接调用 Controller 方 法，需要调用的时候就得不断是使用 if else 来进行判断是哪一种子类然后执行。那么如果后面要扩展 Controller， 就得修改原来的代码，这样违背了 OCP 原则。
4) 代码分析+Debug源码

说明
Spring定义了一个适配接口，使得每一种Controller有一种对应的适配器实现类
适配器代替controller执行相应的方法
扩展controller时，只需要增加一个适配器类就完成了SpringMVC的扩展了

适配器模式的注意事项和细节

1. 三种命名方式，是根据src是以怎样的形式给到Adapter(在Adapter里的形式)来命名的。
2. 类适配器:以类给到，在Adapter里，就是将src当做类，继承
   对象适配器:以对象给到，在 Adapter 里，将 src 作为一个对象，持有
   接口适配器:以接口给到，在 Adapter 里，将 src 作为一个接口，实现
3. Adapter 模式最大的作用还是将原本不兼容的接口融合在一起工作。
4. 实际开发中，实现起来不拘泥于我们讲解的三种经典形式

桥接模式

手机操作问题
现在对不同手机类型的不同品牌实现操作编程(比如:开机、关机、上网，打电话等)
传统方案解决手机操作问题分析

1. 扩展性问题(类爆炸)，如果我们再增加手机的样式(旋转式)，就需要增加各个品牌手机的类，同样如果我们增加 一个手机品牌，也要在各个手机样式类下增加。
2. 违反了单一职责原则，当我们增加手机样式时，要同时增加所有品牌的手机，这样增加了代码维护成本.
3. 解决方案-使用桥接模式

桥接模式(Bridge)-基本介绍
基本介绍

1. 桥接模式(Bridge模式)是指:将实现与抽象放在两个不同的类层次中，使两个层次可以独立改变。
2. 是一种结构型设计模式
3. Bridge 模式基于类的最小设计原则，通过使用封装、聚合及继承等行为让不同的类承担不同的职责。它的主要
   特点是把抽象(Abstraction)与行为实现(Implementation)分离开来，从而可以保持各部分的独立性以及应对他们的 功能扩展

桥接模式(Bridge)-原理类图

1. Client 类:桥接模式的调用者
2. 抽象类(Abstraction) :维护了 Implementor / 即它的实现类 ConcreteImplementorA…, 二者是聚合关系, Abstraction充当桥接类
3. RefinedAbstraction : 是 Abstraction 抽象类的子类
4. Implementor : 行为实现类的接口
5. ConcreteImplementorA /B :行为的具体实现类
6. 从UML图:这里的抽象类和接口是聚合的关系，其实调用和被调用关系

桥接模式解决手机操作问题
使用桥接模式改进传统方式，让程序具有搞好的扩展性，利用程序维护

1. 应用实例说明(和前面要求一样)
2. 使用桥接模式对应的类图

桥接模式在 JDBC 的源码剖析
桥接模式在 JDBC 的源码剖析

1. Jdbc 的 Driver 接口，如果从桥接模式来看，Driver 就是一个接口，下面可以有 MySQL 的 Driver，Oracle 的
   Driver，这些就可以当做实现接口类
2. 代码分析+Debug源码

桥接模式的注意事项和细节

1. 实现了抽象和实现部分的分离，从而极大的提供了系统的灵活性，让抽象部分和实现部分独立开来，这有助于 系统进行分层设计，从而产生更好的结构化系统。
2. 对于系统的高层部分，只需要知道抽象部分和实现部分的接口就可以了，其它的部分由具体业务来完成。
3. 桥接模式替代多层继承方案，可以减少子类的个数，降低系统的管理和维护成本。
4. 桥接模式的引入增加了系统的理解和设计难度，由于聚合关联关系建立在抽象层，要求开发者针对抽象进行设
   计和编程
5. 桥接模式要求正确识别出系统中两个独立变化的维度(抽象、和实现)，因此其使用范围有一定的局限性，即需
   要有这样的应用场景。

桥接模式其它应用场景
对于那些不希望使用继承或因为多层次继承导致系统类的个数急剧增加的系统，桥接模式尤为适用.
常见的应用场景:

1. -JDBC驱动程序
2. -银行转账系统
   转账分类: 网上转账，柜台转账，AMT 转账 转账用户类型:普通用户，银卡用户，金卡用户…
3. -消息管理 消息类型:即时消息，延时消息
   消息分类:手机短信，邮件消息，QQ 消息…

装饰者设计模式

装饰者模式定义

1. 装饰者模式:动态的将新功能附加到对象上。在对象功能扩展方面，它比继承更有弹性，装饰者模式也体现了 开闭原则(ocp)
2. 这里提到的动态的将新功能附加到对象和ocp原则，在后面的应用实例上会以代码的形式体现，请同学们注意 体会。

装饰者模式原理

1. 装饰者模式就像打包一个快递 主体:比如:陶瓷、衣服 (Component) // 被装饰者 包装:比如:报纸填充、塑料泡沫、纸板、木板(Decorator)
2. Component主体:比如类似前面的Drink
3. ConcreteComponent和Decorator
   ConcreteComponent:具体的主体，
   比如前面的各个单品咖啡
4. Decorator: 装饰者，比如各调料.
   在如图的 Component 与 ConcreteComponent 之间，如果 ConcreteComponent 类很多,还可以设计一个缓冲层，将
   共有的部分提取出来，抽象层一个类。

装饰者模式在 JDK 应用的源码分析
Java 的 IO 结构，FilterInputStream 就是一个装饰者

组合模式

看一个学校院系展示需求
编写程序展示一个学校院系结构:需求是这样，要在一个页面中展示出学校的院系组成，一个学校有多个学院， 一个学院有多个系。
解决方案:把学校、院、系都看做是组织结构，他们之间没有继承的关系，而是一个树形结构，可以更好的实
此这种方案，不能很好实现的管理的操作，比如对学院、系的添加，删除，遍历等 现管理操作。 => 组合模式

组合模式基本介绍
基本介绍

1. 组合模式(CompositePattern)，又叫部分整体模式，它创建了对象组的树形结构，将对象组合成树状结构以 表示“整体-部分”的层次关系。
2. 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。
3. 这种类型的设计模式属于结构型模式。
4. 组合模式使得用户对单个对象和组合对象的访问具有一致性，即:组合能让客户以一致的方式处理个别对象以
   及组合对象

组合模式原理类图

1. Component :这是组合中对象声明接口，在适当情况下，实现所有类共有的接口默认行为,用于访问和管理
   Component 子部件, Component 可以是抽象类或者接口
2. Leaf : 在组合中表示叶子节点，叶子节点没有子节点
3. Composite :非叶子节点， 用于存储子部件， 在 Component
   删除。

组合模式在 JDK 集合的源码分析

1. Java 的集合类-HashMap 就使用了组合模式

组合模式的注意事项和细节

1. 简化客户端操作。客户端只需要面对一致的对象而不用考虑整体部分或者节点叶子的问题。
2. 具有较强的扩展性。当我们要更改组合对象时，我们只需要调整内部的层次关系，客户端不用做出任何改动.
3. 方便创建出复杂的层次结构。客户端不用理会组合里面的组成细节，容易添加节点或者叶子从而创建出复杂的
   树形结构
4. 需要遍历组织机构，或者处理的对象具有树形结构时, 非常适合使用组合模式.
5. 要求较高的抽象性，如果节点和叶子有很多差异性的话，比如很多方法和属性都不一样，不适合使用组合模式

外观模式

影院管理项目
组建一个家庭影院:
DVD 播放器、投影仪、自动屏幕、环绕立体声、爆米花机,要求完成使用家庭影院的功能，其过程为: 直接用遥控器:统筹各设备开关
开爆米花机
放下屏幕
开投影仪
开音响
开 DVD，选 dvd
去拿爆米花
调暗灯光
播放
观影结束后，关闭各种设备

传统方式解决影院管理问题分析

1. 在ClientTest的main方法中，创建各个子系统的对象，并直接去调用子系统(对象)相关方法，会造成调用过程 混乱，没有清晰的过程
2. 不利于在ClientTest中，去维护对子系统的操作
3. 解决思路:定义一个高层接口，给子系统中的一组接口提供一个一致的界面(比如在高层接口提供四个方法
   ready, play, pause, end )，用来访问子系统中的一群接口
4. 也就是说就是通过定义一个一致的接口(界面类)，用以屏蔽内部子系统的细节，使得调用端只需跟这个接口发
   生调用，而无需关心这个子系统的内部细节 => 外观模式

外观模式基本介绍
基本介绍

1. 外观模式(Facade)，也叫“过程模式:外观模式为子系统中的一组接口提供一个一致的界面，此模式定义了 一个高层接口，这个接口使得这一子系统更加容易使用
2. 外观模式通过定义一个一致的接口，用以屏蔽内部子系统的细节，使得调用端只需跟这个接口发生调用，而无 需关心这个子系统的内部细节

外观模式原理类图
对类图说明(分类外观模式的角色)

1. 外观类(Facade): 为调用端提供统一的调用接口, 外观类知道哪些子系统负责处理请求,从而将调用端的请求代
   理给适当子系统对象
2. 调用者(Client): 外观接口的调用者
3. 子系统的集合:指模块或者子系统，处理Facade对象指派的任务，他是功能的实际提供者

外观模式解决影院管理

1. 外观模式可以理解为转换一群接口，客户只要调用一个接口，而不用调用多个接口才能达到目的。比如:在pc 上安装软件的时候经常有一键安装选项(省去选择安装目录、安装的组件等等)，还有就是手机的重启功能(把 关机和启动合为一个操作)。
2. 外观模式就是解决多个复杂接口带来的使用困难，起到简化用户操作的作用

外观模式在 MyBatis 框架应用的源码分析

1. MyBatis 中的 Configuration 去创建 MetaObject 对象使用到外观模式

外观模式的注意事项和细节

1. 外观模式对外屏蔽了子系统的细节，因此外观模式降低了客户端对子系统使用的复杂性
2. 外观模式对客户端与子系统的耦合关系 - 解耦，让子系统内部的模块更易维护和扩展
3. 通过合理的使用外观模式，可以帮我们更好的划分访问的层次
4. 当系统需要进行分层设计时，可以考虑使用Facade模式
5. 在维护一个遗留的大型系统时，可能这个系统已经变得非常难以维护和扩展，此时可以考虑为新系统开发一个 Facade 类，来提供遗留系统的比较清晰简单的接口，让新系统与 Facade 类交互，提高复用性
6. 不能过多的或者不合理的使用外观模式，使用外观模式好，还是直接调用模块好。要以让系统有层次，利于维 护为目的。

享元模式

展示网站项目需求
小型的外包项目，给客户 A 做一个产品展示网站，客户 A 的朋友感觉效果不错，也希望做这样的产品展示网 站，但是要求都有些不同:

1. 有客户要求以新闻的形式发布
2. 有客户人要求以博客的形式发布
3. 有客户希望以微信公众号的形式发布

传统方案解决网站展现项目

1. 直接复制粘贴一份，然后根据客户不同要求，进行定制修改
2. 给每个网站租用一个空间
3. 方案设计示意图

传统方案解决网站展现项目-问题分析

1. 需要的网站结构相似度很高，而且都不是高访问量网站，如果分成多个虚拟空间来处理，相当于一个相同网站
   的实例对象很多，造成服务器的资源浪费
2. 解决思路:整合到一个网站中，共享其相关的代码和数据，对于硬盘、内存、CPU、数据库空间等服务器资源
   都可以达成共享，减少服务器资源
3. 对于代码来说，由于是一份实例，维护和扩展都更加容易
4. 上面的解决思路就可以使用享元模式来解决

享元模式基本介绍
基本介绍

1. 享元模式(FlyweightPattern)也叫蝇量模式:运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象
2. 常用于系统底层开发，解决系统的性能问题。像数据库连接池，里面都是创建好的连接对象，在这些连接对象
   中有我们需要的则直接拿来用，避免重新创建，如果没有我们需要的，则创建一个
3. 享元模式能够解决重复对象的内存浪费的问题，当系统中有大量相似对象，需要缓冲池时。不需总是创建新对
   象，可以从缓冲池里拿。这样可以降低系统内存，同时提高效率
4. 享元模式经典的应用场景就是池技术了，String常量池、数据库连接池、缓冲池等等都是享元模式的应用，享
   元模式是池技术的重要实现方式

享元模式的原理类图
对类图的说明 对原理图的说明-即(模式的角色及职责)

1. FlyWeight 是抽象的享元角色, 他是产品的抽象类, 同时定义出对象的外部状态和内部状态(后面介绍) 的接口
   或实现
2. ConcreteFlyWeight 是具体的享元角色，是具体的产品类，实现抽象角色定义相关业务
3. UnSharedConcreteFlyWeight 是不可共享的角色，一般不会出现在享元工厂。
4. FlyWeightFactory 享元工厂类，用于构建一个池容器(集合)， 同时提供从池中获取对象方法

内部状态和外部状态
比如围棋、五子棋、跳棋，它们都有大量的棋子对象，围棋和五子棋只有黑白两色，跳棋颜色多一点，所以棋子颜 色就是棋子的内部状态;而各个棋子之间的差别就是位置的不同，当我们落子后，落子颜色是定的，但位置是变化 的，所以棋子坐标就是棋子的外部状态

1. 享元模式提出了两个要求:细粒度和共享对象。这里就涉及到内部状态和外部状态了，即将对象的信息分为两 个部分:内部状态和外部状态
2. 内部状态指对象共享出来的信息，存储在享元对象内部且不会随环境的改变而改变
3. 外部状态指对象得以依赖的一个标记，是随环境改变而改变的、不可共享的状态。
4. 举个例子:围棋理论上有361个空位可以放棋子，每盘棋都有可能有两三百个棋子对象产生，因为内存空间有 限，一台服务器很难支持更多的玩家玩围棋游戏，如果用享元模式来处理棋子，那么棋子对象就可以减少到只
   有两个实例，这样就很好的解决了对象的开销问题

享元模式解决网站展现项目

1. 应用实例要求
   使用享元模式完成，前面提出的网站外包问题

享元模式在 JDK-Interger 的应用源码分析

1. Integer 中的享元模式

享元模式的注意事项和细节

1. 在享元模式这样理解，“享”就表示共享，“元”表示对象
2. 系统中有大量对象，这些对象消耗大量内存，并且对象的状态大部分可以外部化时，我们就可以考虑选用享元
   模式
3. 用唯一标识码判断，如果在内存中有，则返回这个唯一标识码所标识的对象，用HashMap/HashTable存储
4. 享元模式大大减少了对象的创建，降低了程序内存的占用，提高效率
5. 享元模式提高了系统的复杂度。需要分离出内部状态和外部状态，而外部状态具有固化特性，不应该随着内部
   状态的改变而改变，这是我们使用享元模式需要注意的地方.
6. 使用享元模式时，注意划分内部状态和外部状态，并且需要有一个工厂类加以控制。
7. 享元模式经典的应用场景是需要缓冲池的场景，比如String常量池、数据库连接池

代理模式

代理模式的基本介绍

1. 代理模式:为一个对象提供一个替身，以控制对这个对象的访问。即通过代理对象访问目标对象.这样做的好处 是:可以在目标对象实现的基础上,增强额外的功能操作,即扩展目标对象的功能。
2. 被代理的对象可以是远程对象、创建开销大的对象或需要安全控制的对象
3. 代理模式有不同的形式, 主要有三种 静态代理、动态代理 (JDK 代理、接口代理)和 Cglib 代理 (可以在内存
   动态的创建对象，而不需要实现接口， 他是属于动态代理的范畴) 。
4. 代理模式示意图

静态代码模式的基本介绍
静态代理在使用时,需要定义接口或者父类,被代理对象(即目标对象)与代理对象一起实现相同的接口或者是继 承相同父类
应用实例
具体要求

1. 定义一个接口:ITeacherDao
2. 目标对象TeacherDAO实现接口ITeacherDAO
3. 使用静态代理方式,就需要在代理对象TeacherDAOProxy中也实现ITeacherDAO
4. 调用的时候通过调用代理对象的方法来调用目标对象.
5. 特别提醒:代理对象与目标对象要实现相同的接口,然后通过调用相同的方法来调用目标对象的方法

静态代理优缺点

1. 优点:在不修改目标对象的功能前提下, 能通过代理对象对目标功能扩展
2. 缺点:因为代理对象需要与目标对象实现一样的接口,所以会有很多代理类
3. 一旦接口增加方法,目标对象与代理对象都要维护

动态代理模式的基本介绍
1）代理对象,不需要实现接口，但是目标对象要实现接口，否则不能用动态代理
2）代理对象的生成，是利用JDK的API，动态的在内存中构建代理对象
3）动态代理也叫做:JDK代理、接口代理

JDK 中生成代理对象的 API
1）代理类所在包:java.lang.reflect.Proxy
2）JDK 实现代理只需要使用 newProxyInstance 方法,但是该方法需要接收三个参数,完整的写法是: static Object newProxyInstance(ClassLoader loader, Class[] interfaces,InvocationHandler h )

Cglib 代理模式的基本介绍

1. 静态代理和JDK代理模式都要求目标对象是实现一个接口,但是有时候目标对象只是一个单独的对象,并没有实 现任何的接口,这个时候可使用目标对象子类来实现代理-这就是 Cglib 代理
2. Cglib 代理也叫作子类代理,它是在内存中构建一个子类对象从而实现对目标对象功能扩展, 有些书也将 Cglib 代 理归属到动态代理。
3. Cglib 是一个强大的高性能的代码生成包,它可以在运行期扩展 java 类与实现 java 接口.它广泛的被许多 AOP 的 框架使用,例如 Spring AOP，实现方法拦截
4. 在AOP编程中如何选择代理模式:

1. 目标对象需要实现接口，用 JDK 代理
2. 目标对象不需要实现接口，用 Cglib 代理

5. Cglib 包的底层是通过使用字节码处理框架 ASM 来转换字节码并生成新的类

Cglib 代理模式实现步骤

1. 需要引入cglib的jar文件
2. 在内存中动态构建子类，注意代理的类不能为final，否则报错 java.lang.IllegalArgumentException:
3. 目标对象的方法如果为final/static,那么就不会被拦截,即不会执行目标对象额外的业务方法.

几种常见的代理模式介绍— 几种变体

1. 防火墙代理 内网通过代理穿透防火墙，实现对公网的访问。
2. 缓存代理
   比如:当请求图片文件等资源时，先到缓存代理取，如果取到资源则 ok,如果取不到资源，再到公网或者数据 库取，然后缓存。
3. 远程代理 远程对象的本地代表，通过它可以把远程对象当本地对象来调用。远程代理通过网络和真正的远程对象沟通信 息。
4. 同步代理:主要使用在多线程编程中，完成多线程间同步工作

模板方法模式

豆浆制作问题

1. 制作豆浆的流程选材—>添加配料—>浸泡—>放到豆浆机打碎
2. 通过添加不同的配料，可以制作出不同口味的豆浆
3. 选材、浸泡和放到豆浆机打碎这几个步骤对于制作每种口味的豆浆都是一样的
4. 请使用 模板方法模式 完成 (说明:因为模板方法模式，比较简单，很容易就想到这个方案，因此就直接使用，
   不再使用传统的方案来引出模板方法模式 )

模板方法模式基本介绍

1. 模板方法模式(Template Method Pattern)，又叫模板模式(Template Pattern)，z 在一个抽象类公开定义了执行 它的方法的模板。它的子类可以按需要重写方法实现，但调用将以抽象类中定义的方式进行。
2. 简单说，模板方法模式定义一个操作中的算法的骨架，而将一些步骤延迟到子类中，使得子类可以不改变一 个算法的结构，就可以重定义该算法的某些特定步骤
3. 这种类型的设计模式属于行为型模式。

模板方法模式解决豆浆制作问题

1. 应用实例要求
   编写制作豆浆的程序，说明如下:
   制作豆浆的流程 选材—>添加配料—>浸泡—>放到豆浆机打碎 通过添加不同的配料，可以制作出不同口味的豆浆 选材、浸泡和放到豆浆机打碎这几个步骤对于制作每种口味的豆浆都是一样的(红豆、花生豆浆。。。)

模板方法模式的钩子方法

1. 在模板方法模式的父类中，我们可以定义一个方法，它默认不做任何事，子类可以视情况要不要覆盖它，该方 法称为“钩子”。
2. 还是用上面做豆浆的例子来讲解，比如，我们还希望制作纯豆浆，不添加任何的配料，请使用钩子方法对前面 的模板方法进行改造

模板方法模式在 Spring 框架应用的源码分析

1. Spring IOC 容器初始化时运用到的模板方法模式

模板方法模式的注意事项和细节

1. 基本思想是:算法只存在于一个地方，也就是在父类中，容易修改。需要修改算法时，只要修改父类的模板方 法或者已经实现的某些步骤，子类就会继承这些修改
2. 实现了最大化代码复用。父类的模板方法和已实现的某些步骤会被子类继承而直接使用。
3. 既统一了算法，也提供了很大的灵活性。父类的模板方法确保了算法的结构保持不变，同时由子类提供部分步
   骤的实现。
4. 该模式的不足之处:每一个不同的实现都需要一个子类实现，导致类的个数增加，使得系统更加庞大
5. 一般模板方法都加上final关键字，防止子类重写模板方法.
6. 模板方法模式使用场景:当要完成在某个过程，该过程要执行一系列步骤，这一系列的步骤基本相同，但其
   个别步骤在实现时 可能不同，通常考虑用模板方法模式来处理