设计模式复习笔记-菜鸟教程
代码
前言
设计模式不熟悉的话和别的开发对话很吃亏的
设计模式（Design pattern）代表了最佳的实践，通常被有经验的面向对象的软件开发人员所采用。设计模式是软件开发人员在软件开发过程中面临的一般问题的解决方案。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。
设计模式原则
1.开闭原则(OCP)
对修改关闭,对扩展开放,在程序进行扩展时不能修改原有代码,实现热插拔的效果,这里的不能修改是指在功能在被调用的部分抽离逻辑使用接口,修改接口的实现类或者新建接口的实现类达到不修改逻辑主类,达到控制修改带来的影响的目的.
（减少对现有程序的影响）
2.里氏代换原则(LSP)
任何基类可以出现的地方,子类一定可以出现.只有当派生类可以替换掉基类,且软件功能不受影响的时候,基类才能真正被复用.里氏代换是对开闭原则的补充.
（直接用基类，之后再次加字段的话会影响所有子类）
3.依赖倒转原则(DIP)
此原则为开闭原则的基础,内容为:针对接口编程编程,不依赖具体依赖抽象
（降低耦合）
4接口（interface）隔离(ISP)
使用多个隔离的接口比使用单个的接口好,此原则的目的为降低类之间的耦合度
（接口隔离是为了高内聚、低耦合。在实际的业务开发中，通常会先定义好需要开发的接口，并由各个实现类实现。但如果没有经过考虑和设计，就很可能造成一个接口中包含众多的接口方法，而这些接口并不一定在每一个类中都需要实现。这样的接口很难维护，也不易于扩展，每一次修改验证都有潜在的风险）
5迪米特法则(DP)
又称最少知道原则,内容为:一个实体类应当尽量少的与其他实体之间发生相互作用,使得系统功能模块相对独立
（降低类之间的耦合）
6合成复用原则(CRP)
尽量使用合成/聚合的方式,而不是继承
（java只能单继承）
设计模式的类型
原始的设计模式有23种可以分为3大类:创建型模式,结构型模式,行为型模式
创建型模式
用非new的隐藏创建逻辑方式实例化对象,使得程序在判断创建对象的时候更加灵活
工厂模式 Factory
描述
创建时不会对客户端暴露创建逻辑,而是用一个共同接口来指向新创建的对象
意图:工厂模式使创建过程延迟到子类进行 可以在不同条件下创建不同的对应实例
优点:1.可以根据名称创建对象,2.扩展性高,想增加一个产品,只要添加一个实现类,然后在工厂类添加返回判断,3调用者可以只考虑接口方法的返回,无需考虑方法的具体实现
缺点:每增加一个产品,都要考虑实现类的增加和方法工厂的变更,在一定程度上增加了系统的复杂度,同时也增加了系统具体类的依赖
注意事项:此模式可以应用在需要生成复杂对象的地方,如果是简单需求,可以直接通过new的方式直接创建对象,错误使用模式会增加系统的复杂度而无任何好处
实现
先创建Shape接口和实现Shape接口的实体类,然后定义工厂类ShapeFactory,此类会根据条件返回实现接口的实体类,在具体实现中,创建工厂类,传入具体条件返回需要的实现类
s1 创建接口
public interface Shape {
void draw();
}
s2 创建接口的实体类
public class Rectangle implements Shape {
@Override
public void draw() {
System.out.println("Inside Rectangle::draw() method.");
}
}
等
s3 创建工厂
public class ShapeFactory {
//使用 getShape 方法获取形状类型的对象
public Shape getShape(String shapeType){
if(shapeType == null){
return null;
}
if(shapeType.equalsIgnoreCase("CIRCLE")){
return new Circle();
} else if(shapeType.equalsIgnoreCase("RECTANGLE")){
return new Rectangle();
} else if(shapeType.equalsIgnoreCase("SQUARE")){
return new Square();
}
return null;
}
}
s4 调用改工厂,获取实体类对象
public class FactoryPatternDemo {
public static void main(String[] args) {
ShapeFactory shapeFactory = new ShapeFactory();
//获取 Circle 的对象，并调用它的 draw 方法
Shape shape1 = shapeFactory.getShape("CIRCLE");
//调用 Circle 的 draw 方法
shape1.draw();
//获取 Rectangle 的对象，并调用它的 draw 方法
Shape shape2 = shapeFactory.getShape("RECTANGLE");
//调用 Rectangle 的 draw 方法
shape2.draw();
//获取 Square 的对象，并调用它的 draw 方法
Shape shape3 = shapeFactory.getShape("SQUARE");
//调用 Square 的 draw 方法
shape3.draw();
}
}
优化 使用java类的方式创建工厂会显得很呆,可以采用枚举的方式来返回实体类
public enum Factory {
CIRCLE(new Circle(),"CIRCLE"),
RECTANGLE(new Rectangle(),"RECTANGLE"),
SQUARE(new Square(),"SQUARE");
// 成员变量
private Shape shape;
private String name;
// 普通方法
public static Shape getShape(String name) {
for (Factory c : Factory.values()) {
if (c.name == name) {
return c.shape;
}
}
return null;
}
// 构造方法
private Factory(Shape shape, String name) {
this.shape = shape;
this.name = name;
}
public String getName() {
return name;
}
public Shape getShape() {
return shape;
}
public void setShape(Shape shape) {
this.shape = shape;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
}
/*使用枚举类*/
Factory.getShape("CIRCLE").draw();
Factory.getShape("RECTANGLE").draw();
Factory.getShape("SQUARE").draw();
抽象工厂模式 Abstract Factory
描述
抽象工厂模式是围绕一个超级工厂来创建其他的工厂,该超级工厂又称为其他工厂的工厂
意图：提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定它们具体的类。
主要解决：主要解决接口选择的问题。
何时使用：系统的产品有多于一个的产品族，而系统只消费其中某一族的产品。
如何解决：在一个产品族里面，定义多个产品。
关键代码：在一个工厂里聚合多个同类产品。
优点：当一个产品族中的多个对象被设计成一起工作时，它能保证客户端始终只使用同一个产品族中的对象。
缺点：产品族扩展非常困难，要增加一个系列的某一产品，既要在抽象的 Creator 里加代码，又要在具体的里面加代码。
使用场景： 1、QQ 换皮肤，一整套一起换。 2、生成不同操作系统的程序。
我们将创建 Shape 和 Color 接口和实现这些接口的实体类。下一步是创建抽象工厂类 AbstractFactory。接着定义工厂类 ShapeFactory 和 ColorFactory，这两个工厂类都是扩展了 AbstractFactory。然后创建一个工厂创造器/生成器类 FactoryProducer。
AbstractFactoryPatternDemo 类使用 FactoryProducer 来获取 AbstractFactory 对象。它将向 AbstractFactory 传递形状信息 Shape（CIRCLE / RECTANGLE / SQUARE），以便获取它所需对象的类型。同时它还向 AbstractFactory 传递颜色信息 Color（RED / GREEN / BLUE），以便获取它所需对象的类型。
实现
s1为形状创建接口
s2实现形状接口为圆，长方形等
s3为颜色创建接口
s4实现颜色接口,红绿等
s5为形状和颜色接口创建抽象类来获取具体工厂
public abstract class AbstractFactory {
public abstract Color getShirt(String shirt);
public abstract Shape getPants(String pants);
}
s6继承抽象类 实现获取具体产品方法
public class ShapeFactory extends AbstractFactory {
@Override
public Shape getShape(String shapeType){
if(shapeType == null){
return null;
}
if(shapeType.equalsIgnoreCase("CIRCLE")){
return new Circle();
} else if(shapeType.equalsIgnoreCase("RECTANGLE")){
return new Rectangle();
} else if(shapeType.equalsIgnoreCase("SQUARE")){
return new Square();
}
return null;
}
@Override
public Color getColor(String color) {
return null;
}
}
s7创建一个工厂生成器,通过条件获取工厂
public class FactoryProducer {
public static AbstractFactory getFactory(String choice){
if(choice.equalsIgnoreCase("SHAPE")){
return new ShapeFactory();
} else if(choice.equalsIgnoreCase("COLOR")){
return new ColorFactory();
}
return null;
}
}
s8 通过 FactoryProducer 获取具体工厂 再通过工厂获取具体的实体类
单例模式 Singleton
描述
单例模式(Singleton Pattern) 是java中最简单的设计模式之一，这种模式涉及到一个单一的类，该类负责创建自己的对象，同时确保只有单个对象被创建。这个类提供了一种访问其唯一的对象的方式，可以直接访问，不需要实例化该类的对象。
注意：
1.单例只能有一个实例
2.单例类必须自己创建自己的唯一实例
3.单例类必须红日所有其他的对象提供者一实例
介绍
意图：保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问他的全局访问点
主要解决: 一个全局使用的类频繁的创建于销毁
关键代码: 私有构造函数
如何解决:当实例存在时直接调用而不是新建,没有的时候才新建
实例:一个班里只有一个班主任
实现
私有构造函数只保留get获取方法
简单实现
public class SingleObject {
//创建 SingleObject 的一个对象
private static SingleObject instance = new SingleObject();
//让构造函数为 private，这样该类就不会被实例化
private SingleObject(){}
//获取唯一可用的对象
public static SingleObject getInstance(){
return instance;
}
public void showMessage(){
System.out.println("Hello World!");
}
}
2 懒汉线程安全
public class Singleton {
private static Singleton instance;
private Singleton (){}
public static synchronized Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
3 饿汉式
public class Singleton {
private static Singleton instance = new Singleton();
private Singleton (){}
public static Singleton getInstance() {
return instance;
}
}
4 双锁
public class Singleton {
private volatile static Singleton singleton;
private Singleton (){}
public static Singleton getSingleton() {
if (singleton == null) {
synchronized (Singleton.class) {
if (singleton == null) {
singleton = new Singleton();
}
}
}
return singleton;
}
}
5 静态内部类
描述：这种方式能达到双检锁方式一样的功效，但实现更简单。对静态域使用延迟初始化，应使用这种方式而不是双检锁方式。这种方式只适用于静态域的情况，双检锁方式可在实例域需要延迟初始化时使用。
这种方式同样利用了 classloader 机制来保证初始化 instance 时只有一个线程，它跟第 3 种方式不同的是：第 3 种方式只要 Singleton 类被装载了，那么 instance 就会被实例化（没有达到 lazy loading 效果），而这种方式是 Singleton 类被装载了，instance 不一定被初始化。因为 SingletonHolder 类没有被主动使用，只有通过显式调用 getInstance 方法时，才会显式装载 SingletonHolder 类，从而实例化 instance。想象一下，如果实例化 instance 很消耗资源，所以想让它延迟加载，另外一方面，又不希望在 Singleton 类加载时就实例化，因为不能确保 Singleton 类还可能在其他的地方被主动使用从而被加载，那么这个时候实例化 instance 显然是不合适的。
public class Singleton {
private static class SingletonHolder {
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
}
private Singleton (){}
public static final Singleton getInstance() {
return SingletonHolder.INSTANCE;
}
}
6 枚举
public enum Singleton {
INSTANCE;
public void whateverMethod() {
}
}
//枚举在使用时直接调用
总结:
一般情况下，不建议使用第 1 种和第 2 种懒汉方式，建议使用第 3 种饿汉方式。只有在要明确实现 lazy loading 效果时，才会使用第 5 种登记方式。如果涉及到反序列化创建对象时，可以尝试使用第 6 种枚举方式。如果有其他特殊的需求，可以考虑使用第 4 种双检锁方式。
创造者模式(builder)
使用多个简单的对象一步步构成复杂的对象 属于创建型模式
介绍
意图 将一个复杂的构建与表示分离, 使得同样的构建过程可以创建不同表示
解决 创建复杂对象的工作
实现
当一个类的构造函数参数超过4个，而且这些参数有些是可选的时，我们通常有两种办法来构建它的对象。 例如我们现在有如下一个类计算机类Computer，其中cpu与ram是必填参数，而其他3个是可选参数，那么我们如何构造这个类的实例呢,通常有两种常用的方式：
public class Computer {
private String cpu;//必须
private String ram;//必须
private int usbCount;//可选
private String keyboard;//可选
private String display;//可选
}
第一：折叠构造函数模式（telescoping constructor pattern ），这个我们经常用,如下代码所示
public class Computer {
...
public Computer(String cpu, String ram) {
this(cpu, ram, 0);
}
public Computer(String cpu, String ram, int usbCount) {
this(cpu, ram, usbCount, "罗技键盘");
}
public Computer(String cpu, String ram, int usbCount, String keyboard) {
this(cpu, ram, usbCount, keyboard, "三星显示器");
}
public Computer(String cpu, String ram, int usbCount, String keyboard, String display) {
this.cpu = cpu;
this.ram = ram;
this.usbCount = usbCount;
this.keyboard = keyboard;
this.display = display;
}
}
第二种：Javabean 模式，如下所示
public class Computer {
...
public String getCpu() {
return cpu;
}
public void setCpu(String cpu) {
this.cpu = cpu;
}
public String getRam() {
return ram;
}
public void setRam(String ram) {
this.ram = ram;
}
public int getUsbCount() {
return usbCount;
}
...
}
那么这两种方式有什么弊端呢？
第一种主要是使用及阅读不方便。你可以想象一下，当你要调用一个类的构造函数时，你首先要决定使用哪一个，然后里面又是一堆参数，如果这些参数的类型很多又都一样，你还要搞清楚这些参数的含义，很容易就传混了。。。那酸爽谁用谁知道。
第二种实例化对象方式，属性的设置是分开的，代码复杂的情况下可能会出现设置属性遗漏或出错的情况。
为了解决这两个痛点，builder模式就横空出世了。
如何实现
在Computer 中创建一个静态内部类 Builder，然后将Computer 中的参数都复制到Builder类中。
在Computer中创建一个private的构造函数，参数为Builder类型
在Builder中创建一个public的构造函数，参数为Computer中必填的那些参数，cpu 和ram。
在Builder中创建设置函数，对Computer中那些可选参数进行赋值，返回值为Builder类型的实例
在Builder中创建一个build()方法，在其中构建Computer的实例并返回
下面代码就是最终的样子
public class Computer {
private String cpu;//必须
private String ram;//必须
private int usbCount;//可选
private String keyboard;//可选
private String display;//可选
public Computer() {
}
private Computer(Builder builder) {
this.cpu = builder.cpu;
this.ram = builder.ram;
this.usbCount = builder.usbCount;
this.keyboard = builder.keyboard;
this.display = builder.display;
}
public static class Builder {
//必须
private final String cpu;
//必须
private final String ram;
//可选
private int usbCount;
//可选
private String keyboard;
//可选
private String display;
private Builder(String cup, String ram) {
this.cpu = cup;
this.ram = ram;
}
public static Builder init(String cup, String ram) {
return new Builder(cup, ram);
}
public Builder setUsbCount(int usbCount) {
this.usbCount = usbCount;
return this;
}
public Builder setKeyboard(String keyboard) {
this.keyboard = keyboard;
return this;
}
public Builder setDisplay(String display) {
this.display = display;
return this;
}
public Computer build() {
return new Computer(this);
}
}
//省略getter方法
}
如何使用
在客户端使用链式调用，一步一步的把对象构建出来。
Computer computer= Computer.Builder.init("因特尔","三星")
.setDisplay("三星24寸")
.setKeyboard("罗技")
.setUsbCount(2)
.build();
原型模式 Prototype
原型模式 (实现cloneable/Serializable) 用于重复创建对象,同时又能保证性能,属于创建型模式
这种模式是实现了一个原型接口(Cloneable)，该接口用于创建当前对象的克隆。当直接创建对象的代价比较大时，则采用这种模式。例如，一个对象需要在一个高代价的数据库操作之后被创建。我们可以缓存该对象，在下一个请求时返回它的克隆，在需要的时候更新数据库，以此来减少数据库调用。
介绍
意图 用原型实例指定对象种类 通过拷贝创建这些原型创建新的对象
主要解决 在运行期建立和删除原型
关键代码 实现克隆操作
优点： 1、性能提高。 2、逃避构造函数的约束。
缺点： 1、配备克隆方法需要对类的功能进行通盘考虑，这对于全新的类不是很难，但对于已有的类不一定很容易，特别当一个类引用不支持串行化的间接对象，或者引用含有循环结构的时候。 2、必须实现 Cloneable 接口。
使用场景： 1、资源优化场景。 2、类初始化需要消化非常多的资源，这个资源包括数据、硬件资源等。 3、性能和安全要求的场景。 4、通过 new 产生一个对象需要非常繁琐的数据准备或访问权限，则可以使用原型模式。 5、一个对象多个修改者的场景。 6、一个对象需要提供给其他对象访问，而且各个调用者可能都需要修改其值时，可以考虑使用原型模式拷贝多个对象供调用者使用。 7、在实际项目中，原型模式很少单独出现，一般是和工厂方法模式一起出现，通过 clone 的方法创建一个对象，然后由工厂方法提供给调用者。
注意事项：与通过对一个类进行实例化来构造新对象不同的是，原型模式是通过拷贝一个现有对象生成新对象的。浅拷贝实现 Cloneable，重写，深拷贝是通过实现 Serializable 读取二进制流。(字节流)
实现
我们将创建一个抽象类 Shape 和扩展了 Shape 类的实体类。下一步是定义类 ShapeCache，该类把 shape 对象存储在一个 Hashtable 中，并在请求的时候返回它们的克隆。
PrototypePatternDemo 类使用 ShapeCache 类来获取 Shape 对象。
结构型模式
这些设计模式关注类和对象的组合。
适配器模式 Adapter
复用一个接口的实现,以最少代码量的形式实现另一个接口的功能
这种类型设计及到一个单一的类,该类负责加入独立的或涉及到一个单一的类,该类负责加入独立的或不兼容的接口功能,举个真实的例子,读卡器是作为内存卡和笔记本之间的适配器,您将内存卡插入读卡器,再将读卡器插入笔记本,这样就可以通过笔记本来读取内存卡.
介绍
意图: 将一个类的接口转换成客户希望的另一个接口
关键代码：适配器继承或依赖已有的对象，实现想要的目标接口。
优点： 1、可以让任何两个没有关联的类一起运行。 2、提高了类的复用。 3、增加了类的透明度。 4、灵活性好。
缺点： 1、过多地使用适配器，会让系统非常零乱，不易整体进行把握。比如，明明看到调用的是 A 接口，其实内部被适配成了 B 接口的实现，一个系统如果太多出现这种情况，无异于一场灾难。因此如果不是很有必要，可以不使用适配器，而是直接对系统进行重构。 2.由于 JAVA 至多继承一个类，所以至多只能适配一个适配者类，而且目标类必须是抽象类。
使用场景：有动机地修改一个正常运行的系统的接口，这时应该考虑使用适配器模式。
注意事项：适配器不是在详细设计时添加的，而是解决正在服役的项目的问题。
实现
我们有一个 MediaPlayer 接口和一个实现了 MediaPlayer 接口的实体类 AudioPlayer。默认情况下，AudioPlayer 可以播放 mp3 格式的音频文件。
我们还有另一个接口 AdvancedMediaPlayer 和实现了 AdvancedMediaPlayer 接口的实体类。该类可以播放 vlc 和 mp4 格式的文件。
我们想要让 AudioPlayer 播放其他格式的音频文件。为了实现这个功能，我们需要创建一个实现了 MediaPlayer 接口的适配器类 MediaAdapter，并使用 AdvancedMediaPlayer 对象来播放所需的格式。
AudioPlayer 使用适配器类 MediaAdapter 传递所需的音频类型，不需要知道能播放所需格式音频的实际类。AdapterPatternDemo 类使用 AudioPlayer 类来播放各种格式。
桥接模式 Bridge
在一个类中声明一个接口,在实例化(比如调用构造函数)的时刻传入不同接口的实现类,从而让这个类实现不同的功能
桥接（Bridge）是用于把抽象化与实现化解耦，使得二者可以独立变化。这种类型的设计模式属于结构型模式，它通过提供抽象化和实现化之间的桥接结构，来实现二者的解耦。
这种模式涉及到一个作为桥接的接口，使得实体类的功能独立于接口实现类。这两种类型的类可被结构化改变而互不影响。
我们通过下面的实例来演示桥接模式（Bridge Pattern）的用法。其中，可以使用相同的抽象类方法但是不同的桥接实现类，来画出不同颜色的圆。
过滤器模式 filter
字面上的意思 filter
过滤器模式（Filter Pattern）或标准模式（Criteria Pattern）是一种设计模式，这种模式允许开发人员使用不同的标准来过滤一组对象，通过逻辑运算以解耦的方式把它们连接起来。这种类型的设计模式属于结构型模式，它结合多个标准来获得单一标准。
实现
现在java的stream有很多方式能过滤数据 或者工具类没必要搞个复杂的类实现
组合模式 Composite
类的内部包含自身的集合
组合模式（Composite Pattern），又叫部分整体模式，是用于把一组相似的对象当作一个单一的对象。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。这种类型的设计模式属于结构型模式，它创建了对象组的树形结构。
这种模式创建了一个包含自己对象组的类。该类提供了修改相同对象组的方式。
我们通过下面的实例来演示组合模式的用法。实例演示了一个组织中员工的层次结构。
介绍
意图: 将对象组合成树形结构以表示"部分-整体"的层次结构。组合模式使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。
优点： 1、高层模块调用简单。 2、节点自由增加。
缺点：在使用组合模式时，其叶子和树枝的声明都是实现类，而不是接口，违反了依赖倒置原则。
使用场景：部分、整体场景，如树形菜单，文件、文件夹的管理。
注意事项：定义时为具体类。
装饰器模式 Decorator
创建一个装饰类来包装原有的类,在包装类中添加新的功能而不改变原有类的结构 此模式不需要修改原java类就可以在原有功能的基础上继续扩展功能 符合开闭原则
装饰器模式（Decorator Pattern）允许向一个现有的对象添加新的功能，同时又不改变其结构。这种类型的设计模式属于结构型模式，它是作为现有的类的一个包装。
这种模式创建了一个装饰类，用来包装原有的类，并在保持类方法签名完整性的前提下，提供了额外的功能。
我们通过下面的实例来演示装饰器模式的用法。其中，我们将把一个形状装饰上不同的颜色，同时又不改变形状类。
介绍
意图 动态地给一个对象添加一些额外的职责。就增加功能来说，装饰器模式相比生成子类更为灵活。
主要解决：一般的，我们为了扩展一个类经常使用继承方式实现，由于继承为类引入静态特征，并且随着扩展功能的增多，子类会很膨胀。
何时使用：在不想增加很多子类的情况下扩展类。
如何解决：将具体功能职责划分，同时继承装饰者模式。
关键代码： 1、Component 类充当抽象角色，不应该具体实现。 2、修饰类引用和继承 Component 类，具体扩展类重写父类方法。
应用实例： 1、孙悟空有 72 变，当他变成"庙宇"后，他的根本还是一只猴子，但是他又有了庙宇的功能。 2、不论一幅画有没有画框都可以挂在墙上，但是通常都是有画框的，并且实际上是画框被挂在墙上。在挂在墙上之前，画可以被蒙上玻璃，装到框子里；这时画、玻璃和画框形成了一个物体。
优点：装饰类和被装饰类可以独立发展，不会相互耦合，装饰模式是继承的一个替代模式，装饰模式可以动态扩展一个实现类的功能。
缺点：多层装饰比较复杂。
使用场景： 1、扩展一个类的功能。 2、动态增加功能，动态撤销。
注意事项：可代替继承。
外观模式 Facade
类似于把汽车启动的所有逻辑封装在拧钥匙这个动作上
外观模式（Facade Pattern）隐藏系统的复杂性，并向客户端提供了一个客户端可以访问系统的接口。这种类型的设计模式属于结构型模式，它向现有的系统添加一个接口，来隐藏系统的复杂性。
这种模式涉及到一个单一的类，该类提供了客户端请求的简化方法和对现有系统类方法的委托调用。
介绍
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意图：为子系统中的一组接口提供一个一致的界面，外观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。
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主要解决：降低访问复杂系统的内部子系统时的复杂度，简化客户端之间的接口。
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何时使用： 1、客户端不需要知道系统内部的复杂联系，整个系统只需提供一个"接待员"即可。 2、定义系统的入口。
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如何解决：客户端不与系统耦合，外观类与系统耦合。
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优点： 1、减少系统相互依赖。 2、提高灵活性。 3、提高了安全性。
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缺点：不符合开闭原则，如果要改东西很麻烦，继承重写都不合适。
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使用场景： 1、为复杂的模块或子系统提供外界访问的模块。 2、子系统相对独立。 3、预防低水平人员带来的风险。
实现
我们将创建一个 Shape 接口和实现了 Shape 接口的实体类。下一步是定义一个外观类 ShapeMaker。
ShapeMaker 类使用实体类来代表用户对这些类的调用。FacadePatternDemo 类使用 ShapeMaker 类来显示结果。
享元模式 Flyweight
享元模式（Flyweight Pattern）主要用于减少创建对象的数量，以减少内存占用和提高性能。这种类型的设计模式属于结构型模式，它提供了减少对象数量从而改善应用所需的对象结构的方式。
享元模式尝试重用现有的同类对象，如果未找到匹配的对象，则创建新对象
代理模式 Proxy
实现原接口并在原类中套一层壳 实现定制化控制或调用
在代理模式（Proxy Pattern）中，一个类代表另一个类的功能。这种类型的设计模式属于结构型模式。
在代理模式中，我们创建具有现有对象的对象，以便向外界提供功能接口。
介绍
意图：为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。
主要解决：在直接访问对象时带来的问题，比如说：要访问的对象在远程的机器上。在面向对象系统中，有些对象由于某些原因（比如对象创建开销很大，或者某些操作需要安全控制，或者需要进程外的访问），直接访问会给使用者或者系统结构带来很多麻烦，我们可以在访问此对象时加上一个对此对象的访问层。
何时使用：想在访问一个类时做一些控制。
如何解决：增加中间层。
关键代码：实现与被代理类组合。
应用实例： 1、Windows 里面的快捷方式。 2、猪八戒去找高翠兰结果是孙悟空变的，可以这样理解：把高翠兰的外貌抽象出来，高翠兰本人和孙悟空都实现了这个接口，猪八戒访问高翠兰的时候看不出来这个是孙悟空，所以说孙悟空是高翠兰代理类。 3、买火车票不一定在火车站买，也可以去代售点。 4、一张支票或银行存单是账户中资金的代理。支票在市场交易中用来代替现金，并提供对签发人账号上资金的控制。 5、spring aop。
优点： 1、职责清晰。 2、高扩展性。 3、智能化。
缺点： 1、由于在客户端和真实主题之间增加了代理对象，因此有些类型的代理模式可能会造成请求的处理速度变慢。 2、实现代理模式需要额外的工作，有些代理模式的实现非常复杂。
使用场景：按职责来划分，通常有以下使用场景： 1、远程代理。 2、虚拟代理。 3、Copy-on-Write 代理。 4、保护（Protect or Access）代理。 5、Cache代理。 6、防火墙（Firewall）代理。 7、同步化（Synchronization）代理。 8、智能引用（Smart Reference）代理。
注意事项： 1、和适配器模式的区别：适配器模式主要改变所考虑对象的接口，而代理模式不能改变所代理类的接口。 2、和装饰器模式的区别：装饰器模式为了增强功能，而代理模式是为了加以控制。
实现
我们将创建一个 Image 接口和实现了 Image 接口的实体类。ProxyImage 是一个代理类，减少 RealImage 对象加载的内存占用。
ProxyPatternDemo 类使用 ProxyImage 来获取要加载的 Image 对象，并按照需求进行显示。
和适配器模式的区别和装饰器模式的区别
和适配器模式的区别：适配器模式主要改变所考虑对象的接口，而代理模式不能改变所代理类的接口。 2、和装饰器模式的区别：装饰器模式为了增强功能，而代理模式是为了加以控制。
行为型模式
这些设计模式特别关注对象之间的通信
责任链模式 Chain of Responsibility
将多个对象存储在一个链式结构中 这样多个对象可以处理一个请求,也可动态添加请求
意图：避免请求发送者与接收者耦合在一起，让多个对象都有可能接收请求，将这些对象连接成一条链，并且沿着这条链传递请求，直到有对象处理它为止。
主要解决：职责链上的处理者负责处理请求，客户只需要将请求发送到职责链上即可，无须关心请求的处理细节和请求的传递，所以职责链将请求的发送者和请求的处理者解耦了。
何时使用：在处理消息的时候以过滤很多道。
如何解决：拦截的类都实现统一接口。
关键代码：Handler 里面聚合它自己，在 HandlerRequest 里判断是否合适，如果没达到条件则向下传递，向谁传递之前 set 进去。
应用实例： 1、红楼梦中的"击鼓传花"。 2、JS 中的事件冒泡。 3、JAVA WEB 中 Apache Tomcat 对 Encoding 的处理，Struts2 的拦截器，jsp servlet 的 Filter。
优点： 1、降低耦合度。它将请求的发送者和接收者解耦。 2、简化了对象。使得对象不需要知道链的结构。 3、增强给对象指派职责的灵活性。通过改变链内的成员或者调动它们的次序，允许动态地新增或者删除责任。 4、增加新的请求处理类很方便。
缺点： 1、不能保证请求一定被接收。 2、系统性能将受到一定影响，而且在进行代码调试时不太方便，可能会造成循环调用。 3、可能不容易观察运行时的特征，有碍于除错。
命令模式 Command
将待变更对象变更对象的发起方分离，使行为请求者与行为实现者解耦 ,实现为请求者包含命令接口 ,具体命令包含接收者。 请求者-》命令 命令-》接受者
比如我让你下楼
意图：将一个请求封装成一个对象，从而使您可以用不同的请求对客户进行参数化。
主要解决：在软件系统中，行为请求者与行为实现者通常是一种紧耦合的关系，但某些场合，比如需要对行为进行记录、撤销或重做、事务等处理时，这种无法抵御变化的紧耦合的设计就不太合适。
何时使用：在某些场合，比如要对行为进行"记录、撤销/重做、事务"等处理，这种无法抵御变化的紧耦合是不合适的。在这种情况下，如何将"行为请求者"与"行为实现者"解耦？将一组行为抽象为对象，可以实现二者之间的松耦合。
如何解决：通过调用者调用接受者执行命令，顺序：调用者→命令→接受者。
关键代码：定义三个角色：1、received 真正的命令执行对象 2、Command 3、invoker 使用命令对象的入口
应用实例：struts 1 中的 action 核心控制器 ActionServlet 只有一个，相当于 Invoker，而模型层的类会随着不同的应用有不同的模型类，相当于具体的 Command。
优点： 1、降低了系统耦合度。 2、新的命令可以很容易添加到系统中去。
缺点：使用命令模式可能会导致某些系统有过多的具体命令类。
使用场景：认为是命令的地方都可以使用命令模式，比如： 1、GUI 中每一个按钮都是一条命令。 2、模拟 CMD。
注意事项：系统需要支持命令的撤销(Undo)操作和恢复(Redo)操作，也可以考虑使用命令模式，见命令模式的扩展。
命令模式结构示意图
解释器模式 Interpreter
假定一种语言逻辑，定义它的语句，同时给出它语句的表达式
解释器模式（Interpreter Pattern）提供了评估语言的语法或表达式的方式，它属于行为型模式。这种模式实现了一个表达式接口，该接口解释一个特定的上下文。这种模式被用在 SQL 解析、符号处理引擎等。
可利用场景比较少，JAVA 中如果碰到可以用 expression4J或SpEL 代替，如有业务需求可用drools代替，没必要自己写
迭代器模式 Iterator
用来遍历集合而不暴露集合的信息，例子是java的Iterator
应用实例：JAVA 中的 iterator。
备忘录模式 Memento
存放副本： 定义一个容器， 根据需要把对象当前状态存放容器中并添加到list，需要的时候再拿出来. 相当于游戏存档
意图：在不破坏封装性的前提下，捕获一个对象的内部状态，并在该对象之外保存这个状态。
主要解决：所谓备忘录模式就是在不破坏封装的前提下，捕获一个对象的内部状态，并在该对象之外保存这个状态，这样可以在以后将对象恢复到原先保存的状态。
何时使用：很多时候我们总是需要记录一个对象的内部状态，这样做的目的就是为了允许用户取消不确定或者错误的操作，能够恢复到他原先的状态，使得他有"后悔药"可吃。
如何解决：通过一个备忘录类专门存储对象状态。
关键代码：客户不与备忘录类耦合，与备忘录管理类耦合。
应用实例： 1、后悔药。 2、打游戏时的存档。 3、Windows 里的 ctrl + z。 4、IE 中的后退。 5、数据库的事务管理。
优点： 1、给用户提供了一种可以恢复状态的机制，可以使用户能够比较方便地回到某个历史的状态。 2、实现了信息的封装，使得用户不需要关心状态的保存细节。
缺点：消耗资源。如果类的成员变量过多，势必会占用比较大的资源，而且每一次保存都会消耗一定的内存。
使用场景： 1、需要保存/恢复数据的相关状态场景。 2、提供一个可回滚的操作。
注意事项： 1、为了符合迪米特原则，还要增加一个管理备忘录的类。 2、为了节约内存，可使用原型模式+备忘录模式。
模板方法 Template
定义一个抽象类 要求子类重写他的抽象方法但是实现步骤要用父类定义的方法
意图：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。模板方法使得子类可以不改变一个算法的结构即可重定义该算法的某些特定步骤。
主要解决：一些方法通用，却在每一个子类都重新写了这一方法。
何时使用：有一些通用的方法。
如何解决：将这些通用算法抽象出来。
关键代码：在抽象类实现，其他步骤在子类实现。
应用实例： 1、在造房子的时候，地基、走线、水管都一样，只有在建筑的后期才有加壁橱加栅栏等差异。 2、西游记里面菩萨定好的 81 难，这就是一个顶层的逻辑骨架。 3、spring 中对 Hibernate 的支持，将一些已经定好的方法封装起来，比如开启事务、获取 Session、关闭 Session 等，程序员不重复写那些已经规范好的代码，直接丢一个实体就可以保存。
优点： 1、封装不变部分，扩展可变部分。 2、提取公共代码，便于维护。 3、行为由父类控制，子类实现。
缺点：每一个不同的实现都需要一个子类来实现，导致类的个数增加，使得系统更加庞大。
使用场景： 1、有多个子类共有的方法，且逻辑相同。 2、重要的、复杂的方法，可以考虑作为模板方法。
注意事项：为防止恶意操作，一般模板方法都加上 final 关键词。
观察者模式 Observer
定义一组一对多的关系,当一个对象的状态发声改变时所有依赖它的对象都得到通知 实现方法为把观察者存在被观察者的对象中,如果被观察者有变更要同时通知所有观察者
主要解决：一个对象状态改变给其他对象通知的问题，而且要考虑到易用和低耦合，保证高度的协作。
何时使用：一个对象（目标对象）的状态发生改变，所有的依赖对象（观察者对象）都将得到通知，进行广播通知。
如何解决：使用面向对象技术，可以将这种依赖关系弱化。
关键代码：在抽象类里有一个 ArrayList 存放观察者们。
应用实例： 1、拍卖的时候，拍卖师观察最高标价，然后通知给其他竞价者竞价。 2、西游记里面悟空请求菩萨降服红孩儿，菩萨洒了一地水招来一个老乌龟，这个乌龟就是观察者，他观察菩萨洒水这个动作。
优点： 1、观察者和被观察者是抽象耦合的。 2、建立一套触发机制。
缺点： 1、如果一个被观察者对象有很多的直接和间接的观察者的话，将所有的观察者都通知到会花费很多时间。 2、如果在观察者和观察目标之间有循环依赖的话，观察目标会触发它们之间进行循环调用，可能导致系统崩溃。 3、观察者模式没有相应的机制让观察者知道所观察的目标对象是怎么发生变化的，而仅仅只是知道观察目标发生了变化。
状态模式 state
比如说工人工厂上班，有白班模式，夜班模式 他们在执行上班工作和下班的时间和具体实现是不同的，同时他们还可以在执行的过程中转化模式 具体实现为一个环境类里有一个声明状态的接口,在环境类里的方法中调用状态的方法并根据情况转换状态(变更状态接口实现)
意图：允许对象在内部状态发生改变时改变它的行为，对象看起来好像修改了它的类。
主要解决：对象的行为依赖于它的状态（属性），并且可以根据它的状态改变而改变它的相关行为。
何时使用：代码中包含大量与对象状态有关的条件语句。
如何解决：将各种具体的状态类抽象出来。
关键代码：通常命令模式的接口中只有一个方法。而状态模式的接口中有一个或者多个方法。而且，状态模式的实现类的方法，一般返回值，或者是改变实例变量的值。也就是说，状态模式一般和对象的状态有关。实现类的方法有不同的功能，覆盖接口中的方法。状态模式和命令模式一样，也可以用于消除 if...else 等条件选择语句。
应用实例： 1、打篮球的时候运动员可以有正常状态、不正常状态和超常状态。 2、曾侯乙编钟中，'钟是抽象接口','钟A'等是具体状态，'曾侯乙编钟'是具体环境（Context）。
优点： 1、封装了转换规则。 2、枚举可能的状态，在枚举状态之前需要确定状态种类。 3、将所有与某个状态有关的行为放到一个类中，并且可以方便地增加新的状态，只需要改变对象状态即可改变对象的行为。 4、允许状态转换逻辑与状态对象合成一体，而不是某一个巨大的条件语句块。 5、可以让多个环境对象共享一个状态对象，从而减少系统中对象的个数。
缺点： 1、状态模式的使用必然会增加系统类和对象的个数。 2、状态模式的结构与实现都较为复杂，如果使用不当将导致程序结构和代码的混乱。 3、状态模式对"开闭原则"的支持并不太好，对于可以切换状态的状态模式，增加新的状态类需要修改那些负责状态转换的源代码，否则无法切换到新增状态，而且修改某个状态类的行为也需修改对应类的源代码。
使用场景： 1、行为随状态改变而改变的场景。 2、条件、分支语句的代替者。
注意事项：在行为受状态约束的时候使用状态模式，而且状态不超过 5 个。
策略模式 Strategy
场景: 出门旅游可以选择飞机高铁或者开车,具体实现为定义一个环境类,在类中声明一个策略接口,根据情况实例化策略并调用方法
意图：定义一系列的算法,把它们一个个封装起来, 并且使它们可相互替换。
主要解决：在有多种算法相似的情况下，使用 if...else 所带来的复杂和难以维护。
何时使用：一个系统有许多许多类，而区分它们的只是他们直接的行为。
如何解决：将这些算法封装成一个一个的类，任意地替换。
关键代码：实现同一个接口。
应用实例： 1、诸葛亮的锦囊妙计，每一个锦囊就是一个策略。 2、旅行的出游方式，选择骑自行车、坐汽车，每一种旅行方式都是一个策略。
优点： 1、算法可以自由切换。 2、避免使用多重条件判断。 3、扩展性良好。
缺点： 1、策略类会增多。 2、所有策略类都需要对外暴露。
使用场景： 1、如果在一个系统里面有许多类，它们之间的区别仅在于它们的行为，那么使用策略模式可以动态地让一个对象在许多行为中选择一种行为。 2、一个系统需要动态地在几种算法中选择一种。 3、如果一个对象有很多的行为，如果不用恰当的模式，这些行为就只好使用多重的条件选择语句来实现。
注意事项：如果一个系统的策略多于四个，就需要考虑使用混合模式，解决策略类膨胀的问题。
策略模式 VS 状态模式
策略模式封装的是行为，而状态模式封装的是变化。如果程序有明显的状态转换行为就要用状态模式,否则就要用策略模式
中介模式 Mediator
中介者模式（Mediator Pattern）是用来降低多个对象和类之间的通信复杂性。这种模式提供了一个中介类，该类通常处理不同类之间的通信，并支持松耦合，使代码易于维护。中介者模式属于行为型模式。
意图：用一个中介对象来封装一系列的对象交互，中介者使各对象不需要显式地相互引用，从而使其耦合松散，而且可以独立地改变它们之间的交互。
主要解决：对象与对象之间存在大量的关联关系，这样势必会导致系统的结构变得很复杂，同时若一个对象发生改变，我们也需要跟踪与之相关联的对象，同时做出相应的处理。
何时使用：多个类相互耦合，形成了网状结构。
如何解决：将上述网状结构分离为星型结构。
优点： 1、降低了类的复杂度，将一对多转化成了一对一。 2、各个类之间的解耦。 3、符合迪米特原则。
缺点：中介者会庞大，变得复杂难以维护。
使用场景： 1、系统中对象之间存在比较复杂的引用关系，导致它们之间的依赖关系结构混乱而且难以复用该对象。 2、想通过一个中间类来封装多个类中的行为，而又不想生成太多的子类。
注意事项：不应当在职责混乱的时候使用。
访问者模式 Visitor
定义一个接口让他有多个实现，每个实现的动作都要通过访问者执行
意图：主要将数据结构与数据操作分离。
主要解决：稳定的数据结构和易变的操作耦合问题。
何时使用：需要对一个对象结构中的对象进行很多不同的并且不相关的操作，而需要避免让这些操作"污染"这些对象的类，使用访问者模式将这些封装到类中。
如何解决：在被访问的类里面加一个对外提供接待访问者的接口。
关键代码：在数据基础类里面有一个方法接受访问者，将自身引用传入访问者。
应用实例：您在朋友家做客，您是访问者，朋友接受您的访问，您通过朋友的描述，然后对朋友的描述做出一个判断，这就是访问者模式。
优点： 1、符合单一职责原则。 2、优秀的扩展性。 3、灵活性。
缺点： 1、具体元素对访问者公布细节，违反了迪米特原则。 2、具体元素变更比较困难。 3、违反了依赖倒置原则，依赖了具体类，没有依赖抽象。
使用场景： 1、对象结构中对象对应的类很少改变，但经常需要在此对象结构上定义新的操作。 2、需要对一个对象结构中的对象进行很多不同的并且不相关的操作，而需要避免让这些操作"污染"这些对象的类，也不希望在增加新操作时修改这些类。
注意事项：访问者可以对功能进行统一，可以做报表、UI、拦截器与过滤器。
空对象模式 Null Object
空对象目标不是建造一个null 而是建造一个default
其具体定义为设计一个空对象取代NULL对象实例的检查。NULL对象不是检查控制，而是反映一个不做任何动作的关系。这样的NULL对象也可以在数据不可用的时候提供默认的行为，属于行为型设计模式。
例子: 周末计划,可以出去玩,也可以什么都不干待一天
s1 创建一个抽象类/接口
s2 实现接口
s3 工厂类
public class CustomerFactory {
public static final String[] names = {"Rob", "Joe", "Julie"};
public static AbstractCustomer getCustomer(String name){
for (int i = 0; i < names.length; i++) {
if (names[i].equalsIgnoreCase(name)){
return new RealCustomer(name);
}
}
return new NullCustomer();
}
}
用工厂创造实例
