设计模式

一、分类

总体来说设计模式分为三大类：

创建型模式，共五种：工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、建造者模式、原型模式。

结构型模式，共七种：适配器模式、装饰器模式、代理模式、外观模式、桥接模式、组合模式、享元模式。

行为型模式，共十一种：策略模式、模板方法模式、观察者模式、迭代子模式、责任链模式、命令模式、备忘录模式、状态模式、访问者模式、中介者模式、解释器模式。

二、六大原则 SOLID

1.单一职责原则（Single Responsibility Principle - SRP ）

永远不应该有多于一个原因来改变某个类。
对于一个类而言，应该仅有一个引起它变化的原因。说白了就是，不同的类具备不同的职责，各施其责。
应用：当我们做系统设计时，如果发现有一个类拥有了两种的职责，那就问自己一个问题：可以将这个类分成两个类吗？如果真的有必要，那就分吧。千万不要让一个类干的事情太多！

2.开放封闭原则（Open Closed Principle - OCP）

软件实体，如：类、模块与函数，对于扩展应该是开放的，但对于修改应该是封闭的。

当需求有改动，要修改代码了，此时您要做的是，尽量用继承或组合的方式来扩展类的功能，而不是直接修改类的代码。当然，如果能够确保对整体架构不会产生任何影响，那么也没必要搞得那么复杂了，直接改这个类吧。

3.里氏替换原则（Liskov Substitution Principle - LSP）

只要父类能出现的地方子类就能出现。反之，父类则未必能胜任。

在继承类时，务必重写（Override）父类中所有的方法，尤其需要注意父类的 protected 方法（它们往往是让您重写的），子类尽量不要暴露自己的 public 方法供外界调用。

4.最少知识原则（Least Knowledge Principle - LKP）----迪米特法则（Law of Demeter）

类间解耦;

在做系统设计时，不要让一个类依赖于太多的其他类，需尽量减小依赖关系.

5.接口隔离原则（Interface Segregation Principle - ISP）

类间的依赖关系应该建立在最小的接口上；

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。也就是说，我们要为各个类建立专用的接口，而不要试图去建立一个很庞大的接口供所有依赖它的类去调用。

6.依赖倒置原则（Dependence Inversion Principle - DIP）

高层模块不应该依赖于低层模块，它们应该依赖于抽象。抽象不应该依赖于细节，细节应该依赖于抽象。

赖倒置原则的本质就是通过抽象（接口或抽象类）使个各类或模块的实现彼此独立，互不影响，实现模块间的松耦合。

三、23设计模式

创建型模式

1、简单工厂模式

工厂模式

 

2、抽象工厂模式

涉及到产品族的时候，就需要引入抽象工厂模式；

 

CPU，MainBoard这些构成一个产品族，CPU工厂和MainBoard工厂产出可能因为不兼容不能组装电脑。所以需要抽象的ComputerFactory，再具体实现生产不同的对象；

存在的问题就是若是要再加一个显示器生产，就要给所有的工厂再加上一个产品。有点违反对修改关闭，对扩展开放的原则。

3、单例模式

饿汉模式

public class Singleton {
    // 首先，将 new Singleton() 堵死，private
    private Singleton() {};
    // 创建私有静态实例，意味着这个类第一次使用的时候就会进行创建
    private static Singleton instance = new Singleton();

    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
    // 瞎写一个静态方法。这里想说的是，如果我们只是要调用 Singleton.getDate(...)，
    // 本来是不想要生成 Singleton 实例的，不过没办法，已经生成了
    public static Date getDate(String mode) {return new Date();}
}

 

饱汉模式

public class Singleton {
    // 首先，也是先堵死 new Singleton() 这条路
    private Singleton() {}
    // 和饿汉模式相比，这边不需要先实例化出来，注意这里的 volatile，它是必须的
    private static volatile Singleton instance = null;

    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            // 加锁
            synchronized (Singleton.class) {
                // 这一次判断也是必须的，不然会有并发问题，两个线程可能同时到达这里，产生多个实例

                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

 嵌套类---推荐

public class Singleton {

    private Singleton() {}

    private static class SingletonInstance {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }

    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonInstance.INSTANCE;
    }
}

 

4、建造者模式

 XxxBuilder 的类；

Food food = Food.builder().a().b().c().build();这种链式结构；

 lombok的Builder注解可以很好的实现

5、原型模式

一个原型实例，基于这个原型实例产生新的实例，Object 类中有一个 clone() 方法，它用于生成一个新的对象，当然，如果我们要调用这个方法，java 要求我们的类必须先实现 Cloneable 接口，

 

工厂模式在简单工厂模式的基础上增加了选择工厂的维度，需要第一步选择合适的工厂；抽象工厂模式有产品族的概念，如果各个产品是存在兼容性问题的，就要用抽象工厂模式。

单例模式就不说了，为了保证全局使用的是同一对象，一方面是安全性考虑，一方面是为了节省资源；

建造者模式专门对付属性很多的那种类，为了让代码更优美；

原型模式用得最少，了解和 Object 类中的 clone() 方法相关的知识即可。

结构型模式

6、适配器模式

有一个接口需要实现，但是我们现成的对象都不满足，需要加一层适配器来进行适配。

适配器模式总体来说分三种：默认适配器模式、对象适配器模式、类适配器模式。

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。

7、装饰器模式

给一个对象增加一些新的功能，而且是动态的，要求装饰对象和被装饰对象实现同一个接口，装饰对象持有被装饰对象的实例，

Decorator类是一个装饰类，可以为Source类动态的添加一些功能，

8、代理模式

代理模式是最常使用的模式之一了，用一个代理来隐藏具体实现类的实现细节，通常还用于在真实的实现的前后添加一部分逻辑。

代理模式就是多一个代理类出来，替原对象进行一些操作，比如我们在租房子的时候回去找中介，为什么呢？因为你对该地区房屋的信息掌握的不够全面，希望找一个更熟悉的人去帮你做

9、外观模式

外观模式是为了解决类与类的依赖关系的，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

public class Computer {  
    private CPU cpu;  
    private Memory memory;  
    private Disk disk;  
      
    public Computer(){  
        cpu = new CPU();  
        memory = new Memory();  
        disk = new Disk();  
    }  
      
    public void startup(){  
        System.out.println("start the computer!");  
        cpu.startup();  
        memory.startup();  
        disk.startup();  
        System.out.println("start computer finished!");  
    }  
      
    public void shutdown(){  
        System.out.println("begin to close the computer!");  
        cpu.shutdown();  
        memory.shutdown();  
        disk.shutdown();  
        System.out.println("computer closed!");  
    }  
}

 

10、桥接模式

 

11、组合模式

组合模式用于表示具有层次结构的数据，使得我们对单个对象和组合对象的访问具有一致性。

public class Employee {
   private String name;
   private String dept;
   private int salary;
   private List<Employee> subordinates; // 下属

   public Employee(String name,String dept, int sal) {
      this.name = name;
      this.dept = dept;
      this.salary = sal;
      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;
   }

   public String toString(){
      return ("Employee :[ Name : " + name + ", dept : " + dept + ", salary :" + salary+" ]");
   }   
}

 

通常，这种类需要定义 add(node)、remove(node)、getChildren() 这些方法。

12、享元模式

享元模式的主要目的是实现对象的共享，即共享池，当系统中对象多的时候可以减少内存的开销，通常与工厂模式一起使用。

复用对象最简单的方式是，用一个 HashMap 来存放每次新生成的对象。每次需要一个对象的时候，先到 HashMap 中看看有没有，如果没有，再生成新的对象，然后将这个对象放入 HashMap 中。

 

代理模式是做方法增强的，适配器模式是把鸡包装成鸭这种用来适配接口的，桥梁模式做到了很好的解耦，装饰模式从名字上就看得出来，适合于装饰类或者说是增强类的场景，外观/门面模式的优点是客户端不需要关心实例化过程，只要调用需要的方法即可，

组合模式用于描述具有层次结构的数据，享元模式是为了在特定的场景中缓存已经创建的对象，用于提高性能。

行为型模式

13、策略模式

和桥梁模式很像,桥梁模式在左侧加了一层抽象而已。桥梁模式的耦合更低，结构更复杂一些

14、模板方法模式

public abstract class AbstractTemplate {
    // 这就是模板方法
      public void templateMethod(){
        init();
        apply(); // 这个是重点
        end(); // 可以作为钩子方法
    }
    protected void init() {
        System.out.println("init 抽象层已经实现，子类也可以选择覆写");
    }
      // 留给子类实现
    protected abstract void apply();
    protected void end() {
    }
}


public class ConcreteTemplate extends AbstractTemplate {
    public void apply() {
        System.out.println("子类实现抽象方法 apply");
    }
      public void end() {
        System.out.println("我们可以把 method3 当做钩子方法来使用，需要的时候覆写就可以了");
    }
}

public static void main(String[] args) {
    AbstractTemplate t = new ConcreteTemplate();
      // 调用模板方法
      t.templateMethod();
}

 

 

15、观察者模式

察者订阅自己关心的主题和主题有数据变化后通知观察者们。

16、迭代子模式

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。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。

17、责任链模式

有多个对象，每个对象持有对下一个对象的引用，这样就会形成一条链，请求在这条链上传递，直到某一对象决定处理该请求。但是发出者并不清楚到底最终那个对象会处理该请求

18、命令模式

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。

19、备忘录模式

主要目的是保存一个对象的某个状态，以便在适当的时候恢复对象，个人觉得叫备份模式更形象些，通俗的讲下：假设有原始类A，A中有各种属性，A可以决定需要备份的属性，备忘录类B是用来存储A的一些内部状态，类C呢，就是一个用来存储备忘录的，且只能存储，不能修改等操作。

20、状态模式

核心思想就是：当对象的状态改变时，同时改变其行为，商品库存中心有个最基本的需求是减库存和补库存。

 

21、访问者模式

访问者模式把数据结构和作用于结构上的操作解耦合，使得操作集合可相对自由地演化。访问者模式适用于数据结构相对稳定算法又易变化的系统。因为访问者模式使得算法操作增加变得容易。若系统数据结构对象易于变化，经常有新的数据对象增加进来，则不适合使用访问者模式。访问者模式的优点是增加操作很容易，因为增加操作意味着增加新的访问者。访问者模式将有关行为集中到一个访问者对象中，其改变不影响系统数据结构。其缺点就是增加新的数据结构很困难。

22、中介者模式

中介者模式也是用来降低类类之间的耦合的，因为如果类类之间有依赖关系的话，不利于功能的拓展和维护，因为只要修改一个对象，其它关联的对象都得进行修改。如果使用中介者模式，只需关心和Mediator类的关系，具体类类之间的关系及调度交给Mediator就行，这有点像spring容器的作用。

不同的对象之间有依赖，则引入一个中介类，包含这两个对象，进行关系调度。

23、解释器模式

主要用在OOP开发中的编译器开发中，适用面比较窄，解释器模式用来做各种各样的解释器，如正则表达式等的解释器等等