23 种设计模式详解（全23种）

23种设计模式

文章目录

前言

下面是23种常见的设计模型：

  1. 工厂模式（Factory Pattern）工厂创建对象 spring
  2. 抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）抽象工厂创建对象 spring
  3. 单例模式（Singleton Pattern）只有一个对象 spring
  4. 建造者模式（Builder Pattern）一个对象用来构建一个复杂对象 mybatis的configuration复杂对象
  5. 原型模式（Prototype Pattern）使用clone对象快速创建对象
  6. 适配器模式（Adapter Pattern）让原本不兼容的对象可以一起工作 继承 实现
  7. 桥接模式（Bridge Pattern）针对一个事物不同维度，利用抽象 实现的手段分离开，需要的时候通过拼接的形式组合到一起
  8. 过滤器模式（Filter Pattern）对一个事物的属性进行过滤
  9. 组合模式（Composite Pattern）将对象组合成树形结构以表示“整体-部分”的层次结构
  10. 装饰器模式（Decorator Pattern）使用接口 抽象 继承手段对一个事物层层包装添加新的功能
  11. 外观模式（Facade Pattern）外观模式提供了一个简单的接口，隐藏了子系统的实现细节，使得使用子系统变得更加方便和易于理解。
  12. 享元模式（Flyweight Pattern）减少系统资源消耗，避免重复创建对象，用容器保存已经创建的对象
  13. 代理模式（Proxy Pattern）控制对原始对象的访问，并允许在访问过程中添加额外的逻辑。日志缓存
  14. 责任链模式（Chain of Responsibility Pattern）将请求和处理者解耦，并将多个处理者形成一个链条，使得请求可以沿着这个链条依次传递
  15. 命令模式（Command Pattern）将请求封装成一个对象，使得请求的发送者和接收者解耦，从而可以灵活地处理请求、撤销操作或者记录日志等。
  16. 解释器模式（Interpreter Pattern）解释和解析特定语法的表达式，将其转换为可执行的操作 将复杂的表达式进行分解组装
  17. 迭代器模式（Iterator Pattern）统一的接口来遍历不同类型的集合对象，而不需要关心其内部的具体实现 遍历
  18. 中介者模式（Mediator Pattern）两者之间需要第三者来帮助传话
  19. 备忘录模式（Memento Pattern）将想要备份的信息交给备忘录对象来管理，这样就不用担心 原本的信息丢失了
  20. 观察者模式（Observer Pattern）观察者模式定义了一种对象之间的一对多依赖关系，当一个对象的状态发生变化时，它的所有依赖对象都会自动收到通知并进行相应的更新。
  21. 状态模式（State Pattern）状态模式是一种行为设计模式，它允许对象在内部状态发生改变时改变其行为，使得对象在不同的状态下具有不同的行为表现。
  22. 策略模式（Strategy Pattern）策略模式是一种行为设计模式，它定义了一系列算法，并将每个算法封装在独立的可互换的策略类中，使得算法可以独立于客户端而变化。
  23. 模板方法模式（Template Method Pattern）模板方法模式是一种行为设计模式，它定义了一个算法的骨架，在抽象类中封装了算法的结构，具体的步骤由子类去实现，以达到在不改变算法结构的情况下，允许子类重定义算法中的某些步骤。

这些设计模型可以分为三大类：

  1. 创造模型：工厂模型、抽像工厂模型、单例模型、建造者模型和原型模型。
  2. 结构模型：适配器模型、桥接模型、过滤器模型、组合模型、装饰器模型、外观模型、享受元模型和代理模型。
  3. 行为模型：责任链模型、命令模型、解释器模型、代器模型、中介绍者模型、备忘录模型、观察者模型、状态模型、策略模型和模板方法模型。

每种设计模型都有其独特的应用场景和优点，开发人员可以根据具体情况选择合适的设计模型来提供高代号的可阅读性、可维护性和可扩展性。

1.工厂模式

下面是一个简单的Java代码示例，展示了工厂模型的实现：

// 产品接口
interface Product {
    void doSomething();
}

// 具体产品类A
class ConcreteProductA implements Product {
    @Override
    public void doSomething() {
        System.out.println("ConcreteProductA do something");
    }
}

// 具体产品类B
class ConcreteProductB implements Product {
    @Override
    public void doSomething() {
        System.out.println("ConcreteProductB do something");
    }
}

// 工厂接口
interface Factory {
    Product createProduct();
}

// 具体工厂类A
class ConcreteFactoryA implements Factory {
    @Override
    public Product createProduct() {
        return new ConcreteProductA();
    }
}

// 具体工厂类B
class ConcreteFactoryB implements Factory {
            @Override
            public Product createProduct() {
        return new ConcreteProductB();
    }
}

// 客户端代码
public class FactoryPatternExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建工厂对象
        Factory factoryA = new ConcreteFactoryA();
        Factory factoryB = new ConcreteFactoryB();

        // 使用工厂对象创建产品对象
        Product productA = factoryA.createProduct();
        Product productB = factoryB.createProduct();

        // 调用产品对象的方法
        productA.doSomething();
        productB.doSomething();
    }
}

在上面的示例中，我们首先确定了一个产品接口Product，它包含一个doSomething()方法，用于执行产品的操作。

然后，我们发现了两个具体产品类型ConcreteProductA和ConcreteProductB，它们分别发现了产品接口中的方法。

接着，我们确定了工厂接口Factory，它包含一个createProduct()方法，用于创建产品对像。

我们还发现了两个实体工厂类ConcreteFactoryA和ConcreteFactoryB，他们分别发现了工厂接口中的方法，根据需要创建不同的产品对比。

最后，在客户端代码中，我们创建了工厂对像，并使用工厂对像分别创建了实体的产品对像。通过工厂的创建方法，我们可以轻松地获取产品对像，并调整使用其他方法进行操作。

工厂模型的关键思想是将对象的创建与使用分离，通过使用工厂来统统管理对象的创建过程，从而实践更好的精神生活和可维护性。工厂模式可以隐藏对象的创建细节，使客户终端代码只关注使用对象而不需要关注对象的创建过程。

2.抽象工厂模式

抽象工厂模式(Abstract Factory Pattern)是一种创建设计模型，它提供了一种方法来创建一个系列相关或相互依赖的对象，而不需要指定具体的类。

下面是一个简单的Java代码示例，展示了抽像工厂模型的现实：

// 抽象产品接口A
interface ProductA {
    void doSomething();
}

// 具体产品类A1
class ConcreteProductA1 implements ProductA {
    @Override
    public void doSomething() {
        System.out.println("ConcreteProductA1 do something");
    }
}

// 具体产品类A2
class ConcreteProductA2 implements ProductA {
    @Override
    public void doSomething() {
        System.out.println("ConcreteProductA2 do something");
    }
}

// 抽象产品接口B
interface ProductB {
    void doSomething();
}

// 具体产品类B1
class ConcreteProductB1 implements ProductB {
    @Override
    public void doSomething() {
        System.out.println("ConcreteProductB1 do something");
    }
}

// 具体产品类B2
class ConcreteProductB2 implements ProductB {
    @Override
    public void doSomething() {
        System.out.println("ConcreteProductB2 do something");
    }
}

// 抽象工厂接口
interface AbstractFactory {
    ProductA createProductA();
    ProductB createProductB();
}

// 具体工厂类1
class ConcreteFactory1 implements AbstractFactory {
    @Override
    public ProductA createProductA() {
        return new ConcreteProductA1();
    }

    @Override
    public ProductB createProductB() {
        return new ConcreteProductB1();
    }
}

// 具体工厂类2
class ConcreteFactory2 implements AbstractFactory {
    @Override
    public ProductA createProductA() {
        return new ConcreteProductA2();
    }

    @Override
    public ProductB createProductB() {
        return new ConcreteProductB2();
    }
}

// 客户端代码
public class AbstractFactoryPatternExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建工厂对象
        AbstractFactory factory1 = new ConcreteFactory1();
        AbstractFactory factory2 = new ConcreteFactory2();

        // 使用工厂对象创建产品对象
        ProductA productA1 = factory1.createProductA();
        ProductB productB1 = factory1.createProductB();

        ProductA productA2 = factory2.createProductA();
        ProductB productB2 = factory2.createProductB();

        // 调用产品对象的方法
        productA1.doSomething();
        productB1.doSomething();

        productA2.doSomething();
        productB2.doSomething();
    }
}

在上面描述的例子中，我们首先确定了抽像产品接口ProductA和ProductB，它们分别代表两个产品系列。

然后，我们发现了具体的产品类型ConcreteProductA1、ConcreteProductA2、ConcreteProductB1和ConcreteProductB2，分别发现了抽像产品接口中的方法。

接着，我们确定了抽像工厂接口AbstractFactory，它包含两个方法用于创建产品对像。

我们还发现了两个实体工厂类ConcreteFactory1和ConcreteFactory2，它们分别实现了抽像工厂接口中的方法，根据需要创建不同系列的产品对像。

在客户端代码中，我们创建了实体的工厂对象，并使用工厂对象创建了实体的产品对象。通过工厂对象的方法，我我们可以轻松地获取对应系列的产品对像，并调整使用其他方法进行操作。

抽像工厂模型的关键思想是提供一个抽像工厂接口，该接口确定了一系列相关产品的创意，具体的工厂类责任实现这些方法，创建相关系列的产品。通过使用抽像工厂模型，我们可以实现客户终端代码与实体产品类的解构，使客户终端代码更加灵活、可扩展，并且满足开闭原则。

3.单例模式

在Java中，可以使用以下方式实现一个简单的单例模式：

public class Singleton {
    private static Singleton instance;

    private Singleton() {
        // 私有化构造函数，防止外部实例化
    }

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

在上述代码中，Singleton类具有私有的静态变量instance，用于保存唯一的实例。构造函数被私有化，确保其他类无法直接实例化Singleton类。通过静态方法getInstance()获取Singleton类的实例，如果实例不存在，则创建一个新的实例并返回，否则返回已存在的实例。

这种实现方式被称为懒汉式单例，因为实例在第一次调用getInstance()方法时才会被创建。需要注意的是，懒汉式单例在多线程环境下可能会存在线程安全问题。可以通过在getInstance()方法上添加synchronized关键字来解决该问题，或者使用双重检查锁定等线程安全的方式进行实现。

另外，还可以使用饿汉式单例、静态内部类单例等方式实现单例模式，具体实现方式根据需求和线程安全要求来选择。

单例模式有哪些优缺点？

单例模式的优点包括：

  1. 确保只有一个实例：单例模式能够确保在应用程序中只存在一个实例对象，避免了多个实例的创建和资源的浪费。
  2. 全局访问点：通过单例模式，可以在任何需要的地方获取到同一个实例对象，方便了对实例的访问和管理。
  3. 节省系统资源：由于只存在一个实例对象，可以避免多次创建对象和释放资源的开销，提高了系统的效率和性能。
  4. 避免数据不一致：在某些情况下，需要保证系统中的某个对象只有一个实例，以避免数据的不一致性问题，单例模式能够很好地满足这种需求。

单例模式的缺点包括：

  1. 不适合扩展：由于单例模式只允许存在一个实例对象，因此在某些情况下可能会限制了系统的扩展性，不便于后续对系统进行修改和扩展。
  2. 难以调试和测试：由于单例模式通常以全局访问的方式提供实例，导致在调试和测试时难以模拟多个实例的情况，增加了系统的复杂性。
  3. 对象生命周期管理困难：单例模式的实例对象通常具有较长的生命周期，当对象持有大量资源或状态时，可能会增加对象的生命周期管理的难度。
  4. 破坏单一职责原则：由于单例模式兼具了创建和管理实例的职责，违背了单一职责原则，可能导致类的职责不清晰。

需要根据具体的应用场景和需求来评估使用单例模式的利弊，并综合考虑其他可选的设计模式。

4.构建者模式

下面是一个简单的Java代码展示示例，展示了构建者模型的现实：

// 产品类
class Product {
    private String part1;
    private String part2;
    private String part3;

    public void setPart1(String part1) {
        this.part1 = part1;
    }

    public void setPart2(String part2) {
        this.part2 = part2;
    }

    public void setPart3(String part3) {
        this.part3 = part3;
    }

    public void show() {
        System.out.println("Product Parts:");
        System.out.println("Part 1: " + part1);
        System.out.println("Part 2: " + part2);
        System.out.println("Part 3: " + part3);
    }
}

// 抽象建造者类
abstract class Builder {
    protected Product product;

    public Builder() {
        product = new Product();
    }

    public abstract void buildPart1();

    public abstract void buildPart2();

    public abstract void buildPart3();

    public Product getProduct() {
        return product;
    }
}

// 具体建造者类
class ConcreteBuilder extends Builder {
    @Override
    public void buildPart1() {
        product.setPart1("Part 1");
    }

    @Override
    public void buildPart2() {
        product.setPart2("Part 2");
    }

    @Override
    public void buildPart3() {
        product.setPart3("Part 3");
    }
}

// 指挥者类
class Director {
    private Builder builder;

    public void setBuilder(Builder builder) {
        this.builder = builder;
    }

    public Product construct() {
        builder.buildPart1();
        builder.buildPart2();
        builder.buildPart3();
        return builder.getProduct();
    }
}

// 客户端代码
public class BuilderPatternExample {
    public static void main(String[] args) {
        Director director = new Director();
        Builder builder = new ConcreteBuilder();
        director.setBuilder(builder);

        Product product = director.construct();
        product.show();
    }
}

在上面的例子中，我们首先确定了产品类Product，它具有三个部分。然后，我们确定了抽像创建者类Builder，其中包含了创新产品的抽象方法。

接下来，我们发现了实体创建者类ConcreteBuilder，它继承自抽像创建者类。在实体构建者类中，我们发现了抽像方法，路径构造产品的各个部分。

然后，我们确定了指南者类Director，它负责组织构建者的工作流程。通过调用构建者的方法，按照特定的顺序结构产品，并返回最终的产品实例。

最后，在客户端代码中，我们创建了指南者对象和实体建造者对象，并将工具实体建造者对象传递给指南者。然后来，通过调用指南者的方法，我们开始构建产品。最后，我们通过construct()调用产品的show()方法，展示最终构造的产品。

构建者模型的关键点是将产品的构建过程与其表示分离开来，使相同的构建过程可以创建

不同的表现。通过建造者模式，我们可以以更灵动的地方建造复杂的对比，同时将建造过程序封装起来，使客户终端代号与实体结构过程序解劳。

建造者模型有以下几个优点：

  1. 封装复合对象的构建过程：构建者模型可以将复合对象的构建过过程封装在一体的构建者类中，使客户终端代码与构建过程序解劳。客户端只需要指定具体的构建者对象，而无需知道具体的结构细节。
  2. 简化客户端代码：构建者模型可以将对象的构建过程序集在指南者类中，客户端只需要调用指南者的方法即可可得到最终构建好的对象。客户不需要了解对象的构建细节，使客户终端码更简单清洁和易于维护。
  3. 提供灵性：通过使用不同的实体制造者，可以构建出不同的产品展示。客户端可以通过指定不同的制造者对象来构造不同的产品，而无需修改客户端代码。这种灵活性使系统更易于扩展和演化。
  4. 支持构建不可改变对象：构建者模型可以创建不可改变对象，即对对象一次构建完成后，就无法修改其内部状态。过将产品的属性设置方法放于实体制造者类中，并在构建完成后将产品对象返回给客户端，可以确保产品对象的不可改变性。
  5. 代号复用和可读性：构建者模型将构建过程序分析为多个步骤，并且每个步骤都有相应的方法进入现实。可以在不同的构建者类之间实现代码的复用，并并使得代码的可读性更高。每个实体构建者类负责自己的构建细节，使代码结构更清晰。

总之，建造者模型通过封套复杂对象的结构过程、简化客户端代码、提供灵魂活性、支持构造不可改变对象以及提供高级代码复用和可读性等方面，可以提供许多好的地方。特别是在需要构建复杂对于象或需要灵生命构建不同表现的情况下，构建者模型是一种有效的设计模型。

5.原型模式

// 抽象原型类
abstract class Prototype implements Cloneable {
    public abstract Prototype clone();
}

// 具体原型类
class ConcretePrototype extends Prototype {
    private String attribute;

    public ConcretePrototype(String attribute) {
        this.attribute = attribute;
    }

    public void setAttribute(String attribute) {
        this.attribute = attribute;
    }

    public String getAttribute() {
        return attribute;
    }

    @Override
    public Prototype clone() {
        // 调用父类的克隆方法进行对象的复制
        try {
            return (Prototype) super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            return null;
        }
    }
}

// 客户端代码
public class PrototypePatternExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建原型对象
        ConcretePrototype prototype = new ConcretePrototype("Attribute 1");

        // 克隆原型对象
        ConcretePrototype clonedPrototype = (ConcretePrototype) prototype.clone();

        // 修改克隆对象的属性
        clonedPrototype.setAttribute("Attribute 2");

        // 打印原型对象和克隆对象的属性
        System.out.println("Original Prototype Attribute: " + prototype.getAttribute());
        System.out.println("Cloned Prototype Attribute: " + clonedPrototype.getAttribute());
    }
}

在上面的例子中，我们首先确定了抽像原型Prototype，它实现了Cloneable接口。抽像原型中声明了一个抽像的clone()方法，用于在实体原型中实际现在对象的复制。

然后，我们实际上发现了实体原型类ConcretePrototype，它继承了自己抽像原型类。实体原型类中包含了一个属性attribute，并提供了相应的访问方法。在clone()方法中，我们调整了父类的clone()方法进行对象的复制。

最后，在客户端代码中，我们创建了一个原型对象prototype，然后通过调整clone()方法克隆了该对象，得到了克隆对象clonedPrototype。我们修改了克隆对象的属性，并分别打印了原型对象和克隆对象的属性。

通过原始模型，我们可以通过复制发现对象来创建新的象，并且不需要依赖于实体类的构造函数。这种方式可以运输行时动态地创建对象，并且可以减少少量对象的创建对象。同时，原始模型还提供了一种简单的方法来处理复合对象的创建和初始化过程。

原始模型是一种创建设计模型，其主要好处包括：

  1. 减少一点对象的创造本。通过复制现在有对象来创造新的对象，不需要依赖于实体类的构造数，可以减少对象的创造建成本。
  2. 动态地创建对象。通过原始模型，我们可以在运行时动态地创建对象，而不必须先知道对象的具体类。
  3. 简单化对象的创建和初期化过程。某些复杂对象的创建和初期化过程可能比复杂，使用原始模型可以提供一种简单的方式来处理这种情况。
  4. 隐藏对象的创建细节。通过原始模型，我们可以以隐藏对象的创建细节，将对象创建过程与客户端代码分离开来，从而提出高系统的可维护性和可扩展性。
  5. 支持动态配置对象。通过原始模型模式，我们可以将现有对象作为原始模型，进行修改和配置，从而得到新的对象。这种方式可以提供高度系统的灵魂活动性和可配置性。

总而言之，原型模型可以提供一种灵活、高效、简单的方式来创建对象，尤其适用于需要创建大量类似对象的场景。

原型模式是深克隆还是浅克隆？

原始模型可以现实浅克隆或深克隆，具体取决于现实方式。

在浅克隆中，只有对象本身会被克隆，而对象中包含的引用类型成员变量仍然指向原始对象中的引用，这意味着克隆后的对象和原对象共享类型成员数量发生变化。如果修改了共享成员变量的价值，则两个相对象的成员变量都会被修改。

在深克隆中，不仅对象本身会被克隆，而且对象中包含的引用型成员变量也会被递归地克隆，这意味着克隆后的对象中的引用类型成员变化和原对象中的引用类型成员变化完全独立，修改一个对像的应该成员改变的价值不会影响另一个对像的应该成员改变的价值。

因此，在实际原型模型时，需要根据具体情况选择浅克隆还是深克隆。如果被克隆的对象中包包含引用类型成员变量，而且这些成员变量需要被修改，那么应该实际现深克隆，否则应该实际现浅克隆。

如果成员变量是String类型的，需要对成员变量克隆吗？

对于成员变化是String类型的情况，实际上不需要进行克隆操作。因为String类型是不可改变的类型，它的价值在创建后就无法修改，任何修改操作都会创建一个新的String对象。因此，即使用原始对象和克隆对象之间共享String型的成员变化，由于其不可改变性，修改其中一个对象的String成员变化不会影响另一个对象。

所以，对于String类型的成员变化，可以直接进入浅克隆，即复制引用而不必对其进行额外的克隆操作。

6.适配器模式

下面是一个简单的Java代码展示示例，展示了合适的配置模式的现实：

// 目标接口
interface Target {
    void request();
}

// 适配者类
class Adaptee {
    public void specificRequest() {
        System.out.println("Adaptee's specific request");
    }
}

// 类适配器
class ClassAdapter extends Adaptee implements Target {
    @Override
    public void request() {
        specificRequest();
    }
}

// 对象适配器
class ObjectAdapter implements Target {
    private Adaptee adaptee;

    public ObjectAdapter(Adaptee adaptee) {
        this.adaptee = adaptee;
    }

    @Override
    public void request() {
        adaptee.specificRequest();
    }
}

// 客户端代码
public class AdapterPatternExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 类适配器
        Target classAdapter = new ClassAdapter();
        classAdapter.request();

        // 对象适配器
        Adaptee adaptee = new Adaptee();
        Target objectAdapter = new ObjectAdapter(adaptee);
        objectAdapter.request();
    }
}

在上面的例子中，我们首先确定了目标接口Target，它是客户终端所期待的接口。

然后，我们确定了合适的配料者类Adaptee，它包含了一个特定的方法specificRequest。

接下来，我们发现了类适配器ClassAdapter，它继承自适配者类并实际发现了目标接口。在类适配器中，通过调用适配者类的方法来实现目标接口中的方法。

我们还发现了对像匹配器ObjectAdapter，它包含了一个适合匹配者类的对像，同时发现了目标接口。在对像匹配器中，通过调用适合配置者对象的方法来自于现实目标接口中的方法。

最后，在客户中，我们我们了对象适适，并适，并并配器request()方法的

适用配置器模式的关键点是将不包含的接口转换为客户端所期待的接口。通过使用合适的配置器，我们可以在不修改原有代码的情况下下，使原始不包含的类能足够协同工作。

桥接模型和合适的配置器模型有什么区别？

桥接模型和适配器模型是两种不同的设计模型，它们的主要区别在于它们的用途和设计目标。

桥接模型（Bridge Pattern）的目的是将抽象部分与实际部分分开，使它们可以独立变化。它通过创建一个桥接接口（或抽象）类），连接抽象部分和实际部分，并将它们解劳。桥接模型主要用于解决决定类的继承层次过深或类的实际层次过杂的问题，以及在两个或多个维度上单独变化的情况。它的核心思想想是通过组合关系替代继承关系，将系统中的类的抽像部分与现实部分分解，提供高度系统的灵魂活动性和扩展性。

适合配置器模式（Adapter Pattern）的目的是将一个类的接口转换成客户终端所期待的接口，从而使原本不包含的类能够充分协同工作。配置器模式主要用于在不修改现有类的情况下，使用本来不包含的类就可以一起工作。它通过创建一个合适的配置器类，将本不包含的接口转换成目标接口。合适的配置模型可以前有两种实践方式：类适配器和类适配器。

总而言之，桥接模型主要注意将抽象部分和实际部分分离，以方便他们可以单独立地化，而适合配器模型主要注意将一个接口转换成另一个接口，以方便原本不包含的类能足够合作。桥接模型通过组合关系解绑抽像与现实，合适的配置器模型通过转接接口实现全面性。

7.桥接模式

桥接模型（Bridge Pattern）是一种结构设计模型，先在将抽像部分和实际部分解析成，使它们可以独立地改变。桥接模型通通过使用组合关系而不是继承关系，将两个单独立变的维数分离开来，从而提高系统的灵性和可扩展性。

在桥接口模式中，抽像部分和实际部分分别由两个抽像类（或接口）确定。抽像部分包含高级次的抽像方法和发表，而现实部分包含具体的现实细节。通过桥接模型，可以将图像部分分和现实部分独立地进行扩展和变化。

关键词角度：

  • 抽象化（抽象）：定义抽象部分的接口，并包含一个对现实部分的引用。
  • 现实化（实施者）：确定现实部分的接口。
  • 具体抽像化（Refined Abstraction）：扩展抽像部分的接口，实现更多功能。
  • 具体实现（Concrete Implementor）：具体实现部分的接口。

桥接模型的核心思想是将抽象部分和现实部分分解，使它们可以独立地变化。这样可以避免类似爆炸的问题，当有新的维度需要添加时，只需要添加对应的抽像类和现实类即可可，而不需要修改已有的代码。桥接模式可以提供高系统的灵性、可扩展性和可维护性，特别适用于设计复杂的系统或者需要支持多个平台和多个维数变化的系统。

下面是一个简单的Java代码展示示例，展示了桥接模式的现实：

// 实现化角色 - 形状的接口
interface ShapeAPI {
    void draw();
}

// 具体实现化角色 - 红色形状的实现
class RedShape implements ShapeAPI {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("Drawing shape in red color.");
    }
}

// 具体实现化角色 - 蓝色形状的实现
class BlueShape implements ShapeAPI {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("Drawing shape in blue color.");
    }
}

// 抽象化角色 - 形状的抽象类
abstract class Shape {
    protected ShapeAPI shapeAPI;

    public Shape(ShapeAPI shapeAPI) {
        this.shapeAPI = shapeAPI;
    }

    public abstract void draw();
}

// 扩展抽象化角色 - 圆形
class Circle extends Shape {
    public Circle(ShapeAPI shapeAPI) {
        super(shapeAPI);
    }

    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("Drawing a circle shape.");
        shapeAPI.draw();
    }
}

// 扩展抽象化角色 - 方形
class Square extends Shape {
    public Square(ShapeAPI shapeAPI) {
        super(shapeAPI);
    }

    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("Drawing a square shape.");
        shapeAPI.draw();
    }
}

// 客户端代码
public class BridgePatternExample {
    public static void main(String[] args) {
        ShapeAPI redShapeAPI = new RedShape();
        ShapeAPI blueShapeAPI = new BlueShape();

        Shape redCircle = new Circle(redShapeAPI);
        Shape blueSquare = new Square(blueShapeAPI);

        redCircle.draw();
        blueSquare.draw();
    }
}

在上面的示例中，我们首先定义了实现化角色 ShapeAPI，它定义了绘制形状的接口。然后，我们实现了具体实现化角色 RedShape 和 BlueShape，它们分别表示以红色和蓝色绘制形状的实现。

接下来，我们定义了抽象化角色 Shape，它是形状的抽象类，并包含一个对实现化角色的引用。然后，我们扩展了抽象化角色，实现了具体的形状类 Circle 和 Square。在这些具体形状类中，我们调用了实现化角色的 draw() 方法，并添加了自己的形状绘制逻辑。

最后，在客户端代码中，我们创建了具体实现化角色的实例，并将其传递给相应的具体形状类，从而创建了桥接。通过调用形状的 draw() 方法，我们可以实现不同颜色形状的绘制，而不必修改已有的代码。

请注意，这只是一个简单的示例，展示了桥接模式的基本概念。在实际应用中，可以根据具体需求进行更复杂的设计和实现。

桥接模式的作用？

桥接模式的主要作用是将抽象部分和实现部分分离，使它们可以独立地变化。它通过将抽象和实现分离，使得它们可以独立地进行扩展、修改和重用，从而增加了系统的灵活性和可维护性。

具体来说，桥接模式的作用包括：

  1. 分离抽象和实现：桥接模式通过将抽象部分和实现部分分离，使它们可以独立地变化。抽象部分指的是系统中的高层业务逻辑，而实现部分指的是系统中的底层实现细节。通过将二者分离，可以让它们可以独立地进行变化和演化，而不会相互影响。
  2. 提高系统的灵活性：由于抽象部分和实现部分可以独立变化，所以系统的灵活性得到了提高。可以通过新增新的抽象部分或实现部分，或者对现有的抽象部分和实现部分进行扩展和修改，来满足不同的需求和变化。
  3. 实现细节的隐藏：桥接模式可以隐藏底层的实现细节，使得客户端只需要关注抽象部分的接口，而不需要了解具体的实现细节。这样可以降低系统的复杂度，同时也提高了系统的安全性。
  4. 提高代码的可维护性：通过将抽象和实现分离，桥接模式可以使代码的结构更清晰，逻辑更明确。这样可以提高代码的可读性和可维护性，减少代码的耦合度，使系统更易于理解、修改和扩展。

总的来说，桥接模式可以帮助我们设计出更灵活、可扩展和可维护的系统。它通过将抽象和实现分离，实现了抽象和实现的解耦，提供了一种结构化的设计方式，使系统更易于变化和演化。

桥接模式和装饰者模式的区别？

桥接模式和装饰者模式是两种不同的设计模式，它们解决了不同的问题，并有一些明显的区别：

  1. 目的和问题领域不同：
    • 桥接模式（Bridge Pattern）的目的是将抽象部分和实现部分分离，使它们可以独立地变化。它主要用于解耦抽象和实现之间的关系，以提高系统的灵活性和可扩展性。
    • 装饰者模式（Decorator Pattern）的目的是在不改变现有对象结构的情况下，动态地给对象添加新的职责和行为。它主要用于扩展对象的功能，提供一种灵活的方式来增加或修改对象的行为。
  2. 关注点不同：
    • 桥接模式关注于如何将抽象和实现分离，使它们可以独立地变化。它将抽象部分和实现部分分离开来，使它们可以独立地进行扩展和修改。
    • 装饰者模式关注于如何给对象动态地添加新的行为和职责。它通过包装原始对象，逐层嵌套装饰器对象，来实现功能的递增。
  3. 参与角色不同：
    • 桥接模式中包含抽象部分和实现部分两个层次结构，抽象部分持有对实现部分的引用，并将工作委派给实现部分。
    • 装饰者模式中包含一个被装饰对象和一个装饰器对象，装饰器对象包装了被装饰对象，并在原有功能基础上增加了额外的行为。
  4. 使用方式不同：
    • 桥接模式通常在设计阶段就进行抽象和实现的分离，并使用桥接模式来实现这种分离。它通过委派的方式将工作委托给实现部分，可以在运行时动态切换实现部分。
    • 装饰者模式通常在运行时动态地给对象添加新的行为。它通过逐层嵌套装饰器对象的方式来实现功能的递增。

综上所述，桥接模式和装饰者模式有不同的目的、关注点、参与角色和使用方式。桥接模式主要用于抽象和实现的分离，提供系统的灵活性和可扩展性；而装饰者模式主要用于动态地给对象添加新的行为和职责，提供对象功能的递增。

8.过滤器模式

下面是一个简单的Java代码展示示例，展示了经过滤器模型的现实：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

// 实体类
class Product {
    private String name;
    private String category;

    public Product(String name, String category) {
        this.name = name;
        this.category = category;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public String getCategory() {
        return category;
    }
}

// 过滤器接口
interface Filter {
    List<Product> filter(List<Product> products);
}

// 具体过滤器实现类：按类别过滤
class CategoryFilter implements Filter {
    private String category;

    public CategoryFilter(String category) {
        this.category = category;
    }

    @Override
    public List<Product> filter(List<Product> products) {
        List<Product> filteredProducts = new ArrayList<>();
        for (Product product : products) {
            if (product.getCategory().equalsIgnoreCase(category)) {
                filteredProducts.add(product);
            }
        }
        return filteredProducts;
    }
}

// 具体过滤器实现类：按名称过滤
class NameFilter implements Filter {
    private String name;

    public NameFilter(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public List<Product> filter(List<Product> products) {
        List<Product> filteredProducts = new ArrayList<>();
        for (Product product : products) {
            if (product.getName().equalsIgnoreCase(name)) {
                filteredProducts.add(product);
            }
        }
        return filteredProducts;
    }
}

// 客户端代码
public class FilterPatternExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建产品列表
        List<Product> products = new ArrayList<>();
        products.add(new Product("iPhone", "Electronics"));
        products.add(new Product("MacBook", "Electronics"));
        products.add(new Product("T-shirt", "Clothing"));
        products.add(new Product("Jeans", "Clothing"));

        // 创建过滤器
        Filter categoryFilter = new CategoryFilter("Electronics");
        Filter nameFilter = new NameFilter("iPhone");

        // 进行过滤操作
        List<Product> filteredProducts = categoryFilter.filter(products);
        System.out.println("Filtered Products (Category):");
        printProducts(filteredProducts);

        filteredProducts = nameFilter.filter(products);
        System.out.println("Filtered Products (Name):");
        printProducts(filteredProducts);
    }

    private static void printProducts(List<Product> products) {
        for (Product product : products) {
            System.out.println(product.getName() + " - " + product.getCategory());
        }
    }
}

在上面的例子中，我们首先确定了一个实体类Product，它具有名称和类别属性。

然后，我们确定了过滤器接口Filter，其中包含一个filter()方法，用于根据过滤器产品列表。

着着，我们发现了两个具体的过滤器实际类：CategoryFilter和NameFilter。CategoryFilter通过指定类别来过滤产品列表，NameFilter通过指定名称来过滤产品产品列表。这两个滤器类实现了Filter接口中的filter()方法。

最后，在客户端代码中，我们创建了一个产品列表，并创建了两个工具实例：`CategoryFilter

和NameFilter`。然后，我们分别使用这两个过滤器来过滤器产品列表，并将过滤器结果打印到控制台上。

通过上面说明的例子可以看出，滤液器模型可以很方便地实现对一个列表中的元素进行过滤的功能，同时也能足够方便地拖放展开和修改滤器的现实，符合开闭原则。

9.组合模式

下面是一个简单的Java代码示例，展示了组合模式的现实：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

// 组件抽象类
abstract class Component {
    protected String name;

    public Component(String name) {
        this.name = name;
    }

    public abstract void operation();
}

// 叶子节点类
class Leaf extends Component {
    public Leaf(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void operation() {
        System.out.println("Leaf " + name + " operation");
    }
}

// 容器节点类
class Composite extends Component {
    private List<Component> children;

    public Composite(String name) {
        super(name);
        children = new ArrayList<>();
    }

    public void add(Component component) {
        children.add(component);
    }

    public void remove(Component component) {
        children.remove(component);
    }

    @Override
    public void operation() {
        System.out.println("Composite " + name + " operation");
        for (Component component : children) {
            component.operation();
        }
    }
}

// 客户端代码
public class CompositePatternExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建树形结构
        Composite root = new Composite("root");
        Composite branch1 = new Composite("branch1");
        Composite branch2 = new Composite("branch2");
        Leaf leaf1 = new Leaf("leaf1");
        Leaf leaf2 = new Leaf("leaf2");
        Leaf leaf3 = new Leaf("leaf3");

        root.add(branch1);
        root.add(branch2);
        branch1.add(leaf1);
        branch2.add(leaf2);
        branch2.add(leaf3);

        // 调用操作方法
        root.operation();
    }
}

在上面的示例中，我们确定了一个抽象类Component，它包含一个名为operation()的抽象方法，该方法用于执行组件的操作。

然后，我们实际上发现了叶子节点类Leaf和容器点类Composite。叶子节点类显示组合中的叶子对象，容器点类显示组合中的容器对象。容器节点类内部维护了一个子组列表，并提供了添加、删除子组的方法。

在客户端代码中，我们创建了一个树形结构，包括根节点、分支节点和叶子节点，并进行了组件的添加和连接。最后。 ，我们调整使用根节点的方法，触发整个组合结构的操作operation()。

组合模型的关键思想是将对象组合成树形结构以表示“整体-部分”的层次结构，使用户对单个象和组合合对象的使用工具有一个致性。通过组合模式，我们可以用统一的方式处理组合结构中的叶子节点和容器节点，使客户终端代码更加简洁和灵活。

10.装饰器模式

下面是一个简单的Java代码示例，展示了装饰器模式的实现

// 抽象组件接口
interface Component {
    void operation();
}

// 具体组件类
class ConcreteComponent implements Component {
    @Override
    public void operation() {
        System.out.println("ConcreteComponent operation");
    }
}

// 抽象装饰器类
abstract class Decorator implements Component {
    protected Component component;

    public Decorator(Component component) {
        this.component = component;
    }

    @Override
    public void operation() {
        component.operation();
    }
}

// 具体装饰器类A
class ConcreteDecoratorA extends Decorator {
    public ConcreteDecoratorA(Component component) {
        super(component);
    }

    @Override
    public void operation() {
        super.operation();
        addBehavior();
    }

    private void addBehavior() {
        System.out.println("ConcreteDecoratorA add behavior");
    }
}

// 具体装饰器类B
class ConcreteDecoratorB extends Decorator {
    public ConcreteDecoratorB(Component component) {
        super(component);
    }

    @Override
    public void operation() {
        super.operation();
        addBehavior();
    }

    private void addBehavior() {
        System.out.println("ConcreteDecoratorB add behavior");
    }
}

// 客户端代码
public class DecoratorPatternExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建具体组件对象
        Component component = new ConcreteComponent();

        // 创建具体装饰器对象，并传入具体组件对象
        Decorator decoratorA = new ConcreteDecoratorA(component);
        Decorator decoratorB = new ConcreteDecoratorB(decoratorA);

        // 调用装饰器对象的方法
        decoratorB.operation();
    }
}

在上述示例中，我们定义了一个抽象组件接口 Component，其中包含一个 operation() 方法，用于执行组件的操作。

然后，我们实现了具体组件类 ConcreteComponent，它实现了抽象组件接口中的方法。

接着，我们定义了抽象装饰器类 Decorator，它实现了抽象组件接口，并在内部维护了一个组件对象。抽象装饰器类中的 operation() 方法通过调用组件对象的 operation() 方法来实现原有行为。

我们还实现了具体装饰器类 ConcreteDecoratorA 和 ConcreteDecoratorB，它们继承自抽象装饰器类，并在 operation() 方法中添加了额外的行为。

在客户端代码中，我们首先创建具体组件对象 ConcreteComponent。然后，我们使用具体装饰器对象 ConcreteDecoratorA 和 ConcreteDecoratorB，将具体组件对象进行包装和装饰。通过层层包装，我们可以为组件对象添加多个装饰器，并依次调用它们的 operation() 方法。最终，所有装饰器对象的行为将与原始组件对象的行为一起执行。

装饰器模式的关键思想是通过包装和装饰对象来动态

地扩展其行为，而无需修改原始对象的代码。装饰器模式可以在运行时为对象添加额外的功能，且可以灵活地组合多个装饰器，以实现不同的行为组合。这种方式比继承更加灵活，能够避免类爆炸的问题，并符合开闭原则。

装饰器模型和代理模型有什么区别？

虽然装饰器模式（Decorator Pattern）和代理模式（Proxy Pattern）都属于结构型设计模式，并且它们在某些方面有一些相似之处，但它们在设计目的和实现方式上有一些明显的区别：

  1. 设计目的：
    • 装饰器模式的主要目的是在不修改现有对象结构的情况下，动态地添加额外的行为或责任。它通过将对象包装在一个装饰器中，以便在运行时扩展对象的功能。
    • 代理模式的主要目的是为其他对象提供一个代理，以控制对原始对象的访问。它通常用于在不直接访问对象的情况下，管理对象的访问权限、实现延迟加载、提供额外的功能等。
  2. 对象关系：
    • 在装饰器模式中，装饰器对象和被装饰对象实现相同的接口，并且装饰器类包含一个对被装饰对象的引用。装饰器模式中的装饰器对象与原始对象之间是同级关系，它们共同实现相同的接口。
    • 在代理模式中，代理对象和被代理对象实现相同的接口，代理类包含一个对被代理对象的引用。代理模式中的代理对象作为被代理对象的替代者，对被代理对象的访问进行控制。
  3. 重点关注点：
    • 装饰器模式的重点是在不修改现有代码的情况下，增加新的行为或责任。它提供了一种灵活的方式来动态地扩展对象的功能，而无需创建子类。
    • 代理模式的重点是管理对原始对象的访问，并可以在访问过程中添加一些额外的逻辑。代理模式通常用于实现安全控制、远程访问、延迟加载等功能。

尽管装饰器模式和代理模式有一些相似之处，但它们的设计目的和实现方式是不同的。装饰器模式主要关注对象行为的扩展，而代理模式主要关注对对象的访问控制和管理。

11.外观模式

外观模式（Facade Pattern）是一种结构型设计模式，它提供了一个统一的接口，用于访问系统中的一组复杂子系统。外观模式隐藏了子系统的复杂性，简化了客户端与子系统之间的交互。

下面是一个简单的Java代码示例，演示了外观模式的实现：

// 子系统类A
class SubsystemA {
    public void operationA() {
        System.out.println("SubsystemA operation");
    }
}

// 子系统类B
class SubsystemB {
    public void operationB() {
        System.out.println("SubsystemB operation");
    }
}

// 子系统类C
class SubsystemC {
    public void operationC() {
        System.out.println("SubsystemC operation");
    }
}

// 外观类
class Facade {
    private SubsystemA subsystemA;
    private SubsystemB subsystemB;
    private SubsystemC subsystemC;

    public Facade() {
        subsystemA = new SubsystemA();
        subsystemB = new SubsystemB();
        subsystemC = new SubsystemC();
    }

    public void operation() {
        subsystemA.operationA();
        subsystemB.operationB();
        subsystemC.operationC();
    }
}

// 客户端代码
public class FacadePatternExample {
    public static void main(String[] args) {
        Facade facade = new Facade();
        facade.operation();
    }
}

在上述示例中，我们首先定义了三个子系统类 SubsystemA、SubsystemB 和 SubsystemC，它们分别负责不同的功能。

然后，我们创建了一个外观类 Facade，它包含了对子系统对象的引用，并提供了一个统一的接口 operation()，用于客户端访问子系统。

在客户端代码中，我们实例化了外观对象 Facade，并通过调用 operation() 方法来间接访问子系统的功能。客户端无需直接与子系统类进行交互，而是通过外观类来完成操作。

通过使用外观模式，客户端代码与复杂的子系统之间实现了解耦，客户端只需与外观类进行交互，无需了解子系统的复杂性。外观模式提供了一个简单的接口，隐藏了子系统的实现细节，使得使用子系统变得更加方便和易于理解。

12.享元模式

享元模式（Flyweight Pattern）是一种结构型设计模式，它通过共享对象来减少内存使用和提高性能。享元模式适用于需要创建大量相似对象的情况，通过共享这些对象的内部状态，可以显著减少对象的数量。

下面是一个简单的Java代码示例，演示了享元模式的实现：

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

// 共享的抽象享元类
interface Flyweight {
    void operation();
}

// 具体享元类
class ConcreteFlyweight implements Flyweight {
    private String intrinsicState;

    public ConcreteFlyweight(String intrinsicState) {
        this.intrinsicState = intrinsicState;
    }

    public void operation() {
        System.out.println("ConcreteFlyweight: " + intrinsicState);
    }
}

// 享元工厂类
class FlyweightFactory {
    private Map<String, Flyweight> flyweights = new HashMap<>();

    public Flyweight getFlyweight(String key) {
        if (flyweights.containsKey(key)) {
            return flyweights.get(key);
        } else {
            Flyweight flyweight = new ConcreteFlyweight(key);
            flyweights.put(key, flyweight);
            return flyweight;
        }
    }
}

// 客户端代码
public class FlyweightPatternExample {
    public static void main(String[] args) {
        FlyweightFactory factory = new FlyweightFactory();
        
        Flyweight flyweight1 = factory.getFlyweight("A");
        flyweight1.operation();
        
        Flyweight flyweight2 = factory.getFlyweight("B");
        flyweight2.operation();
        
        Flyweight flyweight3 = factory.getFlyweight("A");
        flyweight3.operation();
    }
}

在上述示例中，我们定义了一个共享的抽象享元类 Flyweight，其中包含一个 operation() 方法。

然后，我们实现了具体享元类 ConcreteFlyweight，它实现了 Flyweight 接口，并持有一个内部状态 intrinsicState。

接着，我们创建了享元工厂类 FlyweightFactory，它维护了一个享元对象的缓存池 flyweights。在 getFlyweight() 方法中，我们通过检查缓存池是否存在对应的享元对象，如果存在则直接返回，否则创建新的享元对象并添加到缓存池中。

在客户端代码中，我们实例化了享元工厂对象 FlyweightFactory，并通过调用 getFlyweight() 方法获取享元对象。在多次获取同一个内部状态的享元对象时，实际上是获取的同一个对象实例。

享元模式的关键思想是共享对象的内部状态，以减少对象的数量。通过共享相同的内部状态，可以节省内存空间，并提高系统的性能。需要注意的是，享元模式将对象的内部状态与外部状态分离，内部状态是可以共享的，而外部状态是变化的，每个对象都需要独立维护。

享元模式的作用？

享元模式的主要作用是减少系统资源的使用，特别是对于需要创建大量相似对象的情况。

享元模式通过共享对象的内部状态，减少了需要创建的对象数量，从而节省了系统的内存空间和其他资源。

在享元模式中，内部状态是可以共享的，而外部状态是变化的，每个对象都需要独立维护。通过共享相同的内部状态，可以避免重复创建相似的对象。

当系统中存在大量相似对象时，如果每个对象都创建独立的实例，将会占用大量的内存和系统资源。而使用享元模式，可以将这些相似对象的内部状态共享，只需创建少量实例，然后在需要时通过共享来复用这些实例，从而节省了资源。

总结起来，享元模式的作用是通过共享对象来减少内存使用和提高性能，避免重复创建相似对象，提高系统的效率和可扩展性。

13.代理模式

代理模式（Proxy Pattern）是一种结构型设计模式，它提供了一个代理对象，控制对原始对象的访问，并允许在访问过程中添加额外的逻辑。

下面是一个简单的Java代码示例，演示了代理模式的实现

// 接口定义
interface Subject {
    void request();
}

// 原始对象类
class RealSubject implements Subject {
    @Override
    public void request() {
        System.out.println("RealSubject request");
    }
}

// 代理对象类
class Proxy implements Subject {
    private RealSubject realSubject;

    public Proxy() {
        realSubject = new RealSubject();
    }

    @Override
    public void request() {
        // 在调用原始对象之前或之后执行额外的逻辑
        System.out.println("Proxy pre-processing");
        
        // 调用原始对象的方法
        realSubject.request();
        
        // 在调用原始对象之前或之后执行额外的逻辑
        System.out.println("Proxy post-processing");
    }
}

// 客户端代码
public class ProxyPatternExample {
    public static void main(String[] args) {
        Proxy proxy = new Proxy();
        proxy.request();
    }
}

在上述示例中，我们定义了一个接口 Subject，其中包含一个 request() 方法。

然后，我们实现了原始对象类 RealSubject，它实现了 Subject 接口中的方法。

接着，我们创建了代理对象类 Proxy，它也实现了 Subject 接口，并在内部维护了一个对原始对象的引用。

在代理对象的 request() 方法中，我们可以在调用原始对象之前或之后执行额外的逻辑。在本例中，我们在调用原始对象之前输出一条前置信息，在调用原始对象之后输出一条后置信息。

在客户端代码中，我们实例化了代理对象 Proxy，并调用了其 request() 方法。通过代理对象，我们可以控制对原始对象的访问，并在访问过程中添加额外的逻辑。

代理模式的关键思想是引入一个中间代理对象，它控制对原始对象的访问，并在访问过程中进行控制和增强。代理模式可以实现访问控制、延迟加载、缓存、日志记录等功能，同时保持客户端与原始对象之间的解耦。

代理模式和装饰器模式的区别在于代理模式负责创建对象，装饰器模式不负责创建对象？？？

这并不完全正确。虽然代理模式的确可以负责创建对象，但并不是代理模式的必要特征。同样地，装饰器模式也不一定不能负责创建对象。

代理模式的主要目的是在不改变原有代码的前提下，为一个对象提供一个代理，以控制对原有对象的访问。代理可以在不改变原有代码的情况下，增强原有对象的功能，比如增加安全性、缓存等等。

装饰器模式的主要目的是在运行时动态地给一个对象添加额外的功能。装饰器模式通常涉及一个抽象组件，多个具体装饰器类，以及一个具体组件类。装饰器类和具体组件类都实现了抽象组件接口，装饰器类还包含一个抽象组件类型的成员变量，用来持有具体组件实例。

虽然代理模式和装饰器模式在某些情况下可能看起来很相似，但它们的目的、应用场景和实现方式是不同的。

14.责任链模式

责任链模式（Chain of Responsibility Pattern）是一种行为型设计模式，它将请求的发送者和接收者解耦，使多个对象都有机会处理这个请求。每个接收者都包含对下一个接收者的引用，形成一个链条，请求沿着这个链条依次传递，直到有一个接收者处理它。

下面是一个简单的Java代码示例，演示了责任链模式的实现：

// 请求类
class Request {
    private String content;

    public Request(String content) {
        this.content = content;
    }

    public String getContent() {
        return content;
    }
}

// 处理者接口
interface Handler {
    void setNext(Handler nextHandler);
    void handleRequest(Request request);
}

// 具体处理者A
class ConcreteHandlerA implements Handler {
    private Handler nextHandler;

    public void setNext(Handler nextHandler) {
        this.nextHandler = nextHandler;
    }

    public void handleRequest(Request request) {
        if (request.getContent().equals("A")) {
            System.out.println("ConcreteHandlerA handles the request.");
        } else if (nextHandler != null) {
            nextHandler.handleRequest(request);
        }
    }
}

// 具体处理者B
class ConcreteHandlerB implements Handler {
    private Handler nextHandler;

    public void setNext(Handler nextHandler) {
        this.nextHandler = nextHandler;
    }

    public void handleRequest(Request request) {
        if (request.getContent().equals("B")) {
            System.out.println("ConcreteHandlerB handles the request.");
        } else if (nextHandler != null) {
            nextHandler.handleRequest(request);
        }
    }
}

// 客户端代码
public class ChainOfResponsibilityPatternExample {
    public static void main(String[] args) {
        Handler handlerA = new ConcreteHandlerA();
        Handler handlerB = new ConcreteHandlerB();

        handlerA.setNext(handlerB);

        Request request1 = new Request("A");
        handlerA.handleRequest(request1);

        Request request2 = new Request("B");
        handlerA.handleRequest(request2);

        Request request3 = new Request("C");
        handlerA.handleRequest(request3);
    }
}

在上述示例中，我们定义了一个请求类 Request，包含了一个请求内容。

然后，我们定义了一个处理者接口 Handler，其中包含了设置下一个处理者的方法 setNext() 和处理请求的方法 handleRequest()。

接着，我们实现了两个具体处理者类 ConcreteHandlerA 和 ConcreteHandlerB，它们都实现了 Handler 接口。在处理请求时，如果可以处理请求，则进行处理；否则将请求传递给下一个处理者。

在客户端代码中，我们创建了具体处理者对象 handlerA 和 handlerB，并通过调用 setNext() 方法将它们连接起来，形成一个责任链。

然后，我们创建了三个请求对象 request1、request2 和 request3，分别发送给责任链的头部处理者 handlerA。每个请求会依次沿着责任链传递，直到有一个处理者可以处理它。

责任链模式的关键思想是将请求和处理者解耦，并将多个处理者形成一个链条，使得请求可以沿着这个链条依次传递。每个处理者都有机会处理请求，可以根据实际需求动态地调整责任链的结构。这样可以提高代码的灵活性和可扩展性，将责任分散到不同的对象中，避免了将所有处理逻辑集中在一个对象中的复杂性。

责任链模式的优缺点是什么？

责任链模式的优点包括：

  1. 解耦请求发送者和接收者：责任链模式将请求发送者和接收者解耦，发送者无需知道具体的接收者，而接收者也不需要知道请求的发送者，从而提高了代码的灵活性和可维护性。
  2. 动态调整责任链：可以动态地调整责任链的结构，添加或移除处理者，以满足不同的需求，而不影响其他部分的代码。
  3. 可扩展性：由于每个处理者都是独立的对象，可以很容易地添加新的处理者，扩展责任链的功能。
  4. 易于维护：每个处理者只关注自己负责的处理逻辑，使得代码结构清晰，易于理解和维护。

责任链模式的缺点包括：

  1. 请求未被处理的风险：如果责任链中的所有处理者都不能处理请求，请求可能会被无视，导致结果不符合预期。因此，在设计责任链时需要合理地设置默认处理或者确保至少有一个处理者能够处理所有请求。
  2. 性能影响：由于责任链的请求传递是逐个处理者进行的，如果责任链过长或者处理者数量庞大，可能会影响性能。
  3. 可能引入过多的复杂性：如果责任链的设计不合理或使用不当，可能会引入过多的复杂性，使得代码难以理解和维护。

因此，在使用责任链模式时，需要根据具体情况权衡其优缺点，确保合理地设计责任链的结构，避免潜在的风险和性能问题。

15.命令模式

命令模式（Command Pattern）是一种行为型设计模式，它将请求封装成一个对象，从而允许你使用不同的请求、队列或者日志请求来参数化其他对象。命令模式也支持撤销操作。

下面是一个简单的Java代码示例，演示了命令模式的实现：

// 命令接口
interface Command {
    void execute();
}

// 具体命令类
class ConcreteCommand implements Command {
    private Receiver receiver;

    public ConcreteCommand(Receiver receiver) {
        this.receiver = receiver;
    }

    public void execute() {
        receiver.action();
    }
}

// 接收者类
class Receiver {
    public void action() {
        System.out.println("Receiver executes the command.");
    }
}

// 调用者类
class Invoker {
    private Command command;

    public void setCommand(Command command) {
        this.command = command;
    }

    public void executeCommand() {
        command.execute();
    }
}

// 客户端代码
public class CommandPatternExample {
    public static void main(String[] args) {
        Receiver receiver = new Receiver();
        Command command = new ConcreteCommand(receiver);

        Invoker invoker = new Invoker();
        invoker.setCommand(command);
        invoker.executeCommand();
    }
}

在上述示例中，我们定义了一个命令接口 Command，其中包含一个 execute() 方法。

然后，我们实现了具体命令类 ConcreteCommand，它实现了 Command 接口，并持有一个接收者对象 Receiver。

接着，我们定义了接收者类 Receiver，其中包含一个 action() 方法，用于执行实际的操作。

在调用者类 Invoker 中，我们通过 setCommand() 方法设置要执行的命令，然后通过 executeCommand() 方法执行命令。

在客户端代码中，我们创建了接收者对象 receiver 和具体命令对象 command，并将命令对象设置到调用者对象 invoker 中。最后，调用 invoker.executeCommand() 执行命令。

命令模式的关键思想是将请求封装成一个对象，使得请求的发送者和接收者解耦，从而可以灵活地处理请求、撤销操作或者记录日志等。这种方式可以方便地添加新的命令，支持请求的排队和延迟执行，并可以实现命令的撤销和重做操作。

命令模式如何添加新的命令？

在命令模式中，要添加新的命令，需要进行以下步骤：

  1. 定义新的命令类：创建一个新的类，实现命令接口 Command，并在该类中实现具体的命令逻辑。
  2. 创建新的接收者类（可选）：如果新的命令需要执行特定的操作逻辑，可以创建一个新的接收者类，其中包含该命令的具体操作方法。
  3. 在调用者类中添加对新命令的支持：在调用者类 Invoker 中，添加一个新的方法或者扩展现有的方法，用于设置新的命令对象。
  4. 在客户端代码中使用新的命令：在客户端代码中，创建新的命令对象，并将其设置到调用者对象中。

下面是一个示例，演示如何添加一个新的命令：

// 新的具体命令类
class NewCommand implements Command {
    private Receiver receiver;

    public NewCommand(Receiver receiver) {
        this.receiver = receiver;
    }

    public void execute() {
        receiver.newAction();
    }
}

// 新的接收者类
class NewReceiver {
    public void newAction() {
        System.out.println("NewReceiver executes the new command.");
    }
}

// 调用者类
class Invoker {
    private Command command;

    public void setCommand(Command command) {
        this.command = command;
    }

    public void executeCommand() {
        command.execute();
    }
}

// 客户端代码
public class CommandPatternExample {
    public static void main(String[] args) {
        Receiver receiver = new Receiver();
        Command command = new ConcreteCommand(receiver);

        Invoker invoker = new Invoker();
        invoker.setCommand(command);
        invoker.executeCommand();

        // 添加新的命令
        NewReceiver newReceiver = new NewReceiver();
        Command newCommand = new NewCommand(newReceiver);
        invoker.setCommand(newCommand);
        invoker.executeCommand();
    }
}

在上述示例中，我们添加了一个新的命令类 NewCommand，它实现了命令接口 Command，并在其中执行了新的命令逻辑。同时，我们创建了一个新的接收者类 NewReceiver，其中包含了新命令的具体操作方法。

在客户端代码中，我们创建了新的命令对象 newCommand，并将其设置到调用者对象 invoker 中，通过调用 invoker.executeCommand() 执行新的命令。

注意，命令模式中的命令对象（如 ConcreteCommand、NewCommand）负责将请求封装成对象，并持有一个接收者对象（如 Receiver、NewReceiver）用于执行具体的操作。因此，在添加新的命令时，不一定需要创建新的接收者对象，可以通过命令对象将请求发送给现有的接收者对象执行对应的操作。

命令模式怎么进行请求的排队和延迟执行？

在命令模式中，可以通过请求的排队和延迟执行来实现更灵活的控制。

  1. 请求的排队：可以使用队列数据结构来实现请求的排队。将每个命令对象依次添加到队列中，然后按照队列的先进先出原则逐个执行命令。这样可以确保命令按照请求的顺序依次执行。
  2. 延迟执行：可以使用定时器或者调度器来实现命令的延迟执行。将命令对象与预定的执行时间关联起来，在到达指定的执行时间时执行命令。这样可以实现命令的延迟执行，例如在特定时间触发某些操作。

下面是一个简单的示例，演示如何在命令模式中实现请求的排队和延迟执行：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Timer;
import java.util.TimerTask;

// 命令接口
interface Command {
    void execute();
}

// 具体命令类
class ConcreteCommand implements Command {
    private Receiver receiver;

    public ConcreteCommand(Receiver receiver) {
        this.receiver = receiver;
    }

    public void execute() {
        receiver.action();
    }
}

// 接收者类
class Receiver {
    public void action() {
        System.out.println("Receiver executes the command.");
    }
}

// 调用者类
class Invoker {
    private List<Command> commandQueue = new ArrayList<>();

    public void addCommand(Command command) {
        commandQueue.add(command);
    }

    public void executeCommands() {
        for (Command command : commandQueue) {
            command.execute();
        }
        commandQueue.clear();
    }

    public void delayExecuteCommand(Command command, long delay) {
        Timer timer = new Timer();
        timer.schedule(new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                command.execute();
            }
        }, delay);
    }
}

// 客户端代码
public class CommandPatternExample {
    public static void main(String[] args) {
        Receiver receiver = new Receiver();
        Command command1 = new ConcreteCommand(receiver);
        Command command2 = new ConcreteCommand(receiver);

        Invoker invoker = new Invoker();
        invoker.addCommand(command1);
        invoker.addCommand(command2);
        invoker.executeCommands();

        // 延迟执行命令
        Command command3 = new ConcreteCommand(receiver);
        invoker.delayExecuteCommand(command3, 3000);
    }
}

在上述示例中，我们使用了一个 commandQueue 列表来存储要执行的命令对象，并使用 addCommand() 方法将命令对象添加到队列中。然后，通过调用 executeCommands() 方法逐个执行命令，并在执行完毕后清空队列。

另外，我们在调用者类 Invoker 中添加了 delayExecuteCommand() 方法，该方法接受一个命令对象和延迟时间作为参数。在该方法内部，我们使用定时器 Timer 来实现命令的延迟执行。在指定的延迟时间到达后，执行命令的

execute() 方法。

通过使用请求的排队和延迟执行，可以灵活控制命令的执行顺序和时间，从而更好地满足系统的需求。

请求的排队和延迟执行是必须在调用类实现的吗？

在命令模式中，请求的排队和延迟执行并不是必须由调用类来实现，而是由命令对象和调用者类共同协作来实现的。

调用者类（Invoker）负责执行命令，并可以提供方法来添加、移除或者清空命令队列。调用者类可以通过一个集合（如列表或队列）来存储命令对象，并按照特定的顺序逐个执行这些命令。

至于请求的排队和延迟执行，可以在命令对象内部实现。命令对象可以持有调用者类的引用，从而在需要执行命令时，通过调用者类的方法将自己添加到命令队列中。当调用者类准备执行命令时，便可以依次从命令队列中取出命令对象执行。

如果要实现命令的延迟执行，命令对象可以使用定时器或者调度器来延迟执行自身的逻辑。这样，命令对象可以根据设定的延迟时间，在指定的时间点触发执行。

因此，请求的排队和延迟执行不是由调用类单独实现的，而是由命令对象和调用者类共同实现的。调用者类负责管理命令队列，命令对象负责实现自身的逻辑，并在需要的时候添加到队列中或者延迟执行。这种方式使得命令模式更具灵活性和可扩展性。

命令模式怎么实现命令的撤销和重做操作？

要实现命令的撤销和重做操作，可以在命令模式中添加相应的方法和数据结构来支持。

  1. 命令接口（Command）：在命令接口中添加两个方法，一个用于执行命令（execute()），另一个用于撤销命令（undo()）。
  2. 具体命令类（ConcreteCommand）：在具体命令类中实现命令的执行逻辑，并根据需要实现撤销逻辑。
  3. 调用者类（Invoker）：在调用者类中维护一个命令历史记录，可以使用栈（Stack）或者列表（List）等数据结构来存储命令对象。提供撤销（undo()）和重做（redo()）方法，用于执行相应的操作。

下面是一个简单示例，演示如何在命令模式中实现命令的撤销和重做操作：

// 命令接口
interface Command {
    void execute();
    void undo();
}

// 具体命令类
class ConcreteCommand implements Command {
    private Receiver receiver;

    public ConcreteCommand(Receiver receiver) {
        this.receiver = receiver;
    }

    public void execute() {
        receiver.action();
    }

    public void undo() {
        receiver.undoAction();
    }
}

// 接收者类
class Receiver {
    public void action() {
        System.out.println("Receiver executes the command.");
    }

    public void undoAction() {
        System.out.println("Receiver undoes the command.");
    }
}

// 调用者类
class Invoker {
    private Stack<Command> commandStack = new Stack<>();

    public void executeCommand(Command command) {
        command.execute();
        commandStack.push(command);
    }

    public void undo() {
        if (!commandStack.isEmpty()) {
            Command command = commandStack.pop();
            command.undo();
        } else {
            System.out.println("No commands to undo.");
        }
    }

    public void redo() {
        if (!commandStack.isEmpty()) {
            Command command = commandStack.peek();
            command.execute();
        } else {
            System.out.println("No commands to redo.");
        }
    }
}

// 客户端代码
public class CommandPatternExample {
    public static void main(String[] args) {
        Receiver receiver = new Receiver();
        Command command1 = new ConcreteCommand(receiver);
        Command command2 = new ConcreteCommand(receiver);

        Invoker invoker = new Invoker();
        invoker.executeCommand(command1);
        invoker.executeCommand(command2);

        // 撤销最后一个命令
        invoker.undo();

        // 重做最后一个撤销的命令
        invoker.redo();
    }
}

在上述示例中，我们在命令接口 Command 中添加了撤销方法 undo()。具体命令类 ConcreteCommand 中实现了撤销逻辑，并在接收者类 Receiver 中添加了相应的撤销操作。

调用者类 Invoker 使用一个栈（commandStack）来存储执行的命令对象。通过 executeCommand() 方法执行命令并将命令对象压入

栈中。undo() 方法从栈中弹出最近执行的命令对象，并调用其撤销方法。redo() 方法则重新执行最后撤销的命令。

这样，通过在命令模式中添加撤销和重做的支持，可以灵活地管理和操作命令的执行和撤销。

peek方法是干嘛的？

peek() 方法是栈（Stack）类的一个方法，用于查看栈顶元素而不移除它。

在命令模式中的重做操作中，我们使用 peek() 方法来获取栈顶的命令对象，以便重新执行它。这样可以在不修改栈结构的情况下获取栈顶元素，即获取最后一个被撤销的命令对象，而不会将其从栈中移除。

在上述示例中，redo() 方法中的 commandStack.peek() 返回栈顶的命令对象，然后通过调用命令对象的 execute() 方法来重新执行该命令。这样，可以实现对最后一个被撤销的命令进行重做操作。

需要注意的是，peek() 方法只是查看栈顶元素，并不会对栈进行修改。如果需要将栈顶元素从栈中移除，可以使用 pop() 方法。

命令模式的优缺点是什么？

命令模式的优点：

  1. 解耦调用者和接收者：命令模式通过将请求封装成对象，使得调用者与接收者之间解耦。调用者不需要知道接收者的具体实现，只需通过命令对象来发起请求。
  2. 容易扩展和维护：由于命令模式将请求和具体操作解耦，因此很容易添加新的命令和接收者，而无需修改现有的代码。这使得系统更加灵活，易于扩展和维护。
  3. 支持撤销和重做：命令模式可以很方便地支持撤销和重做操作。通过在命令对象中添加撤销操作，可以轻松地撤销先前的命令，而且可以对撤销的操作进行重做。
  4. 支持命令的排队和延迟执行：命令模式可以将请求进行排队，并在需要的时候延迟执行。这对于实现请求的批处理、任务调度和异步操作等非常有用。

命令模式的缺点：

  1. 增加了类的数量：引入命令模式会增加许多具体命令类和可能的命令接口，增加了类的数量，使得代码结构更复杂。
  2. 可能导致系统过度设计：在某些情况下，命令模式可能导致系统中出现过多的具体命令类，使得代码变得过于复杂，增加了系统的复杂性。
  3. 执行效率降低：由于命令模式需要将请求封装成对象，并在调用者和接收者之间传递消息，因此可能导致一定的执行效率降低。

总体而言，命令模式是一种非常有用的设计模式，可以有效地解耦调用者和接收者，提供撤销、重做、排队和延迟执行等功能。但在使用时需要权衡好设计的复杂性和执行效率。

16.解释器模式

解释器模式（Interpreter Pattern）是一种行为型设计模式，用于解释和解析特定语法的表达式，将其转换为可执行的操作。

在解释器模式中，通常会涉及以下几个角色：

  1. 抽象表达式（AbstractExpression）：声明一个抽象的解释操作接口，所有具体表达式类都必须实现该接口。
  2. 终结符表达式（TerminalExpression）：实现抽象表达式接口，表示语法中的终结符。终结符表达式通常是语法中的基本单位，无法再分解。
  3. 非终结符表达式（NonterminalExpression）：实现抽象表达式接口，表示语法中的非终结符。非终结符表达式通常由多个终结符表达式组合而成。
  4. 上下文（Context）：包含解释器所需的全局信息或状态。

下面是一个简单的示例，演示如何使用解释器模式来解析并执行一个简单的算术表达式：

// 抽象表达式
interface Expression {
    int interpret(Context context);
}

// 终结符表达式
class NumberExpression implements Expression {
    private int number;

    public NumberExpression(int number) {
        this.number = number;
    }

    public int interpret(Context context) {
        return number;
    }
}

// 非终结符表达式
class AddExpression implements Expression {
    private Expression left;
    private Expression right;

    public AddExpression(Expression left, Expression right) {
        this.left = left;
        this.right = right;
    }

    public int interpret(Context context) {
        return left.interpret(context) + right.interpret(context);
    }
}

// 上下文
class Context {
    // 全局信息或状态
}

// 客户端代码
public class InterpreterPatternExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 构建解释器的语法树
        Expression expression = new AddExpression(
            new NumberExpression(10),
            new AddExpression(
                new NumberExpression(5),
                new NumberExpression(2)
            )
        );

        Context context = new Context();
        int result = expression.interpret(context);
        System.out.println("Result: " + result);
    }
}

在上述示例中，我们定义了抽象表达式接口 Expression，并实现了终结符表达式 NumberExpression 和非终结符表达式 AddExpression。AddExpression 实现了将两个表达式相加的逻辑。

在客户端代码中，我们构建了一个解释器的语法树，将一个简单的算术表达式解析为具体的操作。通过调用根节点的 interpret() 方法，可以递归地解释整个表达式，并得到最终的结果。

需要注意的是，解释器模式适用于一些简单的语法解析和处理场景，但对于复杂的语法解析，可能会导致解释器的设计变得复杂和

低效。

终结符表达式和非终结符表达式是什么意思？

在解释器模式中，终结符表达式（Terminal Expression）和非终结符表达式（Nonterminal Expression）是两个关键概念。

终结符表达式表示语法中的基本单位或终结符，它们无法再进行进一步的分解。终结符表达式通常是语法树中的叶子节点，表示具体的值或终结符号。在解释器模式中，终结符表达式通常实现了解释操作的具体逻辑。

举个例子，假设我们要解析一个简单的算术表达式，其中数字和运算符是基本单位。在这种情况下，数字就是终结符表达式，因为它们无法再进行进一步的分解。

非终结符表达式表示语法中的组合单位或非终结符，它们由一个或多个终结符表达式组合而成。非终结符表达式通常在语法树中作为内部节点存在，表示复杂的语法结构或语法规则。非终结符表达式负责解释和处理组合单位的逻辑。

继续上述算术表达式的例子，运算符（如加号、减号等）就是非终结符表达式，因为它们由两个终结符表达式组合而成，表示运算的规则。

终结符表达式和非终结符表达式共同构成了语法树中的各个节点，通过它们的组合和解释，可以将复杂的语法解析为可执行的操作。

Context 类的作用是什么？

在解释器模式中，Context 类用于保存解释器的上下文信息或状态，并在解释器的执行过程中提供给表达式进行解释。

Context 类的作用包括：

  1. 存储解释器的上下文信息：Context 类可以包含一些全局的数据或状态，这些数据或状态对解释器的执行过程可能是有影响的。例如，在某些场景中，Context 类可以保存变量的值、环境配置等信息，供表达式进行解释时使用。
  2. 提供解释器所需的数据或状态：Context 类可以提供一些方法，用于获取解释器执行所需的数据或状态。这些方法可以被表达式对象调用，以获取执行所需的上下文信息。
  3. 协调解释器的执行：在解释器模式中，Context 类可以协调解释器的执行过程。它可以创建解释器对象，组合解释器对象形成语法树，以及调用解释器对象的解释方法来执行解释操作。

总之，Context 类在解释器模式中扮演着上下文信息的角色，它负责存储解释器的上下文数据或状态，并在解释器的执行过程中提供所需的上下文信息给表达式对象进行解释。

代码实现Context 类的作用

// Context 类
class Context {
    private int variable;

    public void setVariable(int value) {
        this.variable = value;
    }

    public int getVariable() {
        return variable;
    }
}

// 抽象表达式
interface Expression {
    int interpret(Context context);
}

// 终结符表达式
class NumberExpression implements Expression {
    private int number;

    public NumberExpression(int number) {
        this.number = number;
    }

    public int interpret(Context context) {
        return number;
    }
}

// 非终结符表达式
class MultiplyExpression implements Expression {
    private Expression left;
    private Expression right;

    public MultiplyExpression(Expression left, Expression right) {
        this.left = left;
        this.right = right;
    }

    public int interpret(Context context) {
        int leftValue = left.interpret(context);
        int rightValue = right.interpret(context);
        return leftValue * rightValue;
    }
}

// 客户端代码
public class InterpreterPatternExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建 Context 对象
        Context context = new Context();

        // 设置上下文中的变量值
        context.setVariable(5);

        // 构建解释器的语法树
        Expression expression = new MultiplyExpression(
            new NumberExpression(10),
            new NumberExpression(2)
        );

        // 解释并获取结果
        int result = expression.interpret(context);
        System.out.println("Result: " + result);
    }
}

在上述示例中，我们创建了一个 Context 类，其中包含一个变量 variable，它存储解释器的上下文信息。Context 类提供了 setVariable() 和 getVariable() 方法，用于设置和获取变量的值。

在客户端代码中，我们创建了一个 Context 对象，并设置了变量的值为 5。然后，我们构建了一个解释器的语法树，其中包含了一个 MultiplyExpression 对象，它将两个 NumberExpression 对象相乘。接着，我们调用语法树的根节点的 interpret() 方法，并将 Context 对象传递给它，以获取最终的结果。

通过 Context 类，我们可以在解释器的执行过程中存储和获取上下文信息，以便在解释器的解释操作中使用。这样，Context 类提供了解释器所需的上下文环境。

解释器模式的使用场景是什么？

解释器模式通常在以下情况下使用：

  1. 当需要解析和执行一种特定的语法或表达式时，可以使用解释器模式。这种语法或表达式通常具有一定的规则和语义，并且可以通过解释器模式将其转换为可执行的操作。
  2. 当需要对一些复杂的规则或算法进行抽象和封装时，可以使用解释器模式。解释器模式可以将复杂的规则或算法分解为多个简单的表达式，并且通过组合这些表达式来构建一个完整的解释器。
  3. 当需要灵活地扩展和改变语法或表达式的解释规则时，可以使用解释器模式。通过定义新的表达式类或调整现有表达式类的组合关系，可以方便地修改解释器的行为。
  4. 当需要对一个语言或领域进行解析、编译、代码生成等操作时，可以使用解释器模式。解释器模式可以将语言或领域的语法规则转化为可执行的操作，从而实现对该语言或领域的处理。
  5. 当存在一组相似的问题，并且这些问题可以用一种简单的语法规则进行描述时，可以使用解释器模式。通过定义一个通用的解释器，可以复用解释器来处理不同的具体问题。

需要注意的是，解释器模式在处理复杂语法或表达式时可能会导致解释器的设计变得复杂，并且可能对性能有一定的影响。因此，在选择使用解释器模式时，需要权衡设计复杂性和性能需求。

解释器模式的作用是什么？

解释器模式的主要作用是解释和执行特定的语法或表达式。它将一种语言或表达式的规则和语义进行抽象和封装，然后通过解释器来解析和执行这些规则，将其转化为可执行的操作。

解释器模式的作用可以总结如下：

  1. 解释和执行语法规则：解释器模式可以将特定语法规则转化为可执行的操作。它通过将语法规则表示为抽象语法树的形式，然后通过解释器逐个节点地解释和执行这些规则，从而实现对语法的解析和执行。
  2. 封装语法规则：解释器模式可以将复杂的语法规则进行封装和抽象，使其更易于理解和维护。它通过将语法规则分解为多个简单的表达式，并定义相应的解释器来处理这些表达式，从而实现了对规则的分解和组合。
  3. 扩展和定制语法规则：解释器模式可以灵活地扩展和定制语法规则。通过定义新的表达式类或调整现有表达式类的组合关系，可以方便地修改解释器的行为，实现对语法规则的定制和扩展。
  4. 处理特定领域或语言：解释器模式适用于处理特定领域或语言。它可以将领域特定的语法规则转化为可执行的操作，从而实现对该领域的处理。例如，解释器模式可以用于编程语言的解析、数学表达式的计算、正则表达式的匹配等领域。

总的来说，解释器模式的作用是将语法规则转化为可执行的操作，并且通过封装和抽象这些规则，提供灵活的扩展和定制能力，以满足特定领域或语言的需求。

17.迭代器模式

下面是一个简单的示例，展示了如何在 Java 中实现迭代器模式：

// 迭代器接口
interface Iterator {
    boolean hasNext();
    Object next();
}

// 集合接口
interface Collection {
    Iterator createIterator();
}

// 具体迭代器
class ConcreteIterator implements Iterator {
    private String[] elements;
    private int position = 0;

    public ConcreteIterator(String[] elements) {
        this.elements = elements;
    }

    public boolean hasNext() {
        return position < elements.length;
    }

    public Object next() {
        if (hasNext()) {
            String element = elements[position];
            position++;
            return element;
        }
        return null;
    }
}

// 具体集合
class ConcreteCollection implements Collection {
    private String[] elements;

    public ConcreteCollection(String[] elements) {
        this.elements = elements;
    }

    public Iterator createIterator() {
        return new ConcreteIterator(elements);
    }
}

// 客户端代码
public class IteratorPatternExample {
    public static void main(String[] args) {
        String[] elements = {"A", "B", "C", "D", "E"};

        Collection collection = new ConcreteCollection(elements);
        Iterator iterator = collection.createIterator();

        while (iterator.hasNext()) {
            Object element = iterator.next();
            System.out.println(element);
        }
    }
}

在上述示例中，我们首先定义了一个迭代器接口 Iterator，它包含了 hasNext() 和 next() 方法用于遍历元素。然后，我们定义了一个集合接口 Collection，其中包含了 createIterator() 方法用于创建迭代器。

接下来，我们实现了具体的迭代器 ConcreteIterator，它接受一个数组作为参数，并在遍历过程中依次返回数组中的元素。然后，我们实现了具体的集合 ConcreteCollection，它接受一个数组作为参数，并通过 createIterator() 方法返回一个对应的迭代器。

最后，在客户端代码中，我们创建了一个具体的集合对象 ConcreteCollection，并通过 createIterator() 方法获取对应的迭代器。然后，我们使用迭代器进行遍历，并输出每个元素。

通过迭代器模式，我们可以通过统一的接口来遍历不同类型的集合对象，而不需要关心其内部的具体实现。这种方式使得客户端代码与具体集合类解耦，提供了一种通用的遍历机制。

Java语言中的Iterator 是不是就是运用的迭代器模式？

Java语言中的Iterator接口和相关的类实现了迭代器模式。迭代器模式用于提供一种统一的方式来遍历集合对象，而不暴露集合的内部结构。

在Java中，java.util.Iterator接口定义了迭代器的标准接口，它包含了常用的方法如hasNext()和next()，用于判断是否有下一个元素并获取下一个元素。通过使用Iterator，我们可以在不知道集合内部结构的情况下，依次访问集合中的元素。

Java中的各种集合类（如ArrayList、LinkedList、HashSet等）都实现了Iterator接口，并提供了具体的迭代器类来支持集合的遍历。这样，客户端代码可以通过Iterator接口来遍历不同类型的集合对象，而无需关心其内部实现细节。

因此，可以说Java中的Iterator接口和相关的类是运用了迭代器模式，提供了一种通用的遍历机制，使得集合的遍历操作更加统一和简便。

18.中介者模式

下面是一个简单的示例，展示了如何在 Java 中实现中介者模式：

// 中介者接口
interface Mediator {
    void sendMessage(String message, Colleague colleague);
}

// 抽象同事类
abstract class Colleague {
    protected Mediator mediator;

    public Colleague(Mediator mediator) {
        this.mediator = mediator;
    }

    public abstract void receiveMessage(String message);
    public abstract void sendMessage(String message);
}

// 具体同事类A
class ConcreteColleagueA extends Colleague {
    public ConcreteColleagueA(Mediator mediator) {
        super(mediator);
    }

    public void receiveMessage(String message) {
        System.out.println("Colleague A received message: " + message);
    }

    public void sendMessage(String message) {
        mediator.sendMessage(message, this);
    }
}

// 具体同事类B
class ConcreteColleagueB extends Colleague {
    public ConcreteColleagueB(Mediator mediator) {
        super(mediator);
    }

    public void receiveMessage(String message) {
        System.out.println("Colleague B received message: " + message);
    }

    public void sendMessage(String message) {
        mediator.sendMessage(message, this);
    }
}

// 具体中介者类
class ConcreteMediator implements Mediator {
    private Colleague colleagueA;
    private Colleague colleagueB;

    public void setColleagueA(Colleague colleagueA) {
        this.colleagueA = colleagueA;
    }

    public void setColleagueB(Colleague colleagueB) {
        this.colleagueB = colleagueB;
    }

    public void sendMessage(String message, Colleague colleague) {
        if (colleague == colleagueA) {
            colleagueB.receiveMessage(message);
        } else if (colleague == colleagueB) {
            colleagueA.receiveMessage(message);
        }
    }
}

// 客户端代码
public class MediatorPatternExample {
    public static void main(String[] args) {
        ConcreteMediator mediator = new ConcreteMediator();

        ConcreteColleagueA colleagueA = new ConcreteColleagueA(mediator);
        ConcreteColleagueB colleagueB = new ConcreteColleagueB(mediator);

        mediator.setColleagueA(colleagueA);
        mediator.setColleagueB(colleagueB);

        colleagueA.sendMessage("Hello from Colleague A!");
        colleagueB.sendMessage("Hi from Colleague B!");
    }
}

在上述示例中，我们首先定义了一个中介者接口 Mediator，它包含了 sendMessage() 方法，用于向其他同事发送消息。

然后，我们定义了抽象同事类 Colleague，其中包含一个对中介者的引用，并定义了抽象方法 receiveMessage() 和 sendMessage() 用于接收和发送消息。

接下来，我们实现了具体的同事类 ConcreteColleagueA 和 ConcreteColleagueB，它们分别继承了抽象同事类，并实现了 receiveMessage() 和 sendMessage() 方法。

最后，我们实现了具体的中介者类 ConcreteMediator，它维护了对具体同事对象的引用，并在 sendMessage() 方法中根据不同的发送者将消息传递给其他同事对象。

在客户端代码中，我们创建了中介者对象和具体同事对象，并将具体同事对象设置到中介者中。然后，我们通过

具体同事对象调用 sendMessage() 方法向其他同事发送消息。

通过中介者模式，我们实现了同事对象之间的解耦，它们不需要直接相互引用，而是通过中介者进行消息的传递。这样，当系统中的对象之间的相互依赖关系较复杂时，中介者模式可以简化对象之间的通信，并降低它们之间的耦合度。

rabbitmq的exchange交换机是不是使用了中介者模式？

RabbitMQ的Exchange交换机可以看作是使用了中介者模式的一种实现。

在RabbitMQ中，Exchange充当了消息的中介，它接收生产者发送的消息，并根据特定的规则将消息路由到一个或多个队列中。Exchange使用一种称为"发布-订阅"的模式，生产者将消息发布到Exchange，然后Exchange根据预定义的规则将消息分发给相应的队列。

Exchange作为中介者，起到了消息路由的作用。它接收来自生产者的消息，并根据不同的路由规则将消息发送到对应的队列，从而实现了生产者和消费者之间的解耦。

中介者模式的核心思想是通过引入一个中介者对象来解耦一组对象之间的交互。在RabbitMQ中，Exchange就扮演了中介者的角色，它管理着消息的路由和分发，将生产者和消费者解耦，使它们不直接依赖于彼此。

因此，可以说RabbitMQ的Exchange交换机使用了中介者模式，通过引入Exchange作为消息的中介，实现了生产者和消费者之间的解耦和灵活的消息路由。

19.备忘录模式

下面是一个简单的备忘录模式的示例代码，使用Java语言实现：

// 备忘录类
class Memento {
    private String state;

    public Memento(String state) {
        this.state = state;
    }

    public String getState() {
        return state;
    }
}

// 发起人类
class Originator {
    private String state;

    public void setState(String state) {
        this.state = state;
    }

    public String getState() {
        return state;
    }

    public Memento createMemento() {
        return new Memento(state);
    }

    public void restoreMemento(Memento memento) {
        this.state = memento.getState();
    }
}

// 管理者类
class Caretaker {
    private Memento memento;

    public void setMemento(Memento memento) {
        this.memento = memento;
    }

    public Memento getMemento() {
        return memento;
    }
}

// 测试类
public class MementoPatternExample {
    public static void main(String[] args) {
        Originator originator = new Originator();
        Caretaker caretaker = new Caretaker();

        // 设置初始状态
        originator.setState("State 1");
        System.out.println("初始状态：" + originator.getState());

        // 保存状态
        caretaker.setMemento(originator.createMemento());

        // 修改状态
        originator.setState("State 2");
        System.out.println("修改后的状态：" + originator.getState());

        // 恢复状态
        originator.restoreMemento(caretaker.getMemento());
        System.out.println("恢复后的状态：" + originator.getState());
    }
}

在上述示例中，我们定义了三个类：Memento（备忘录类）、Originator（发起人类）和Caretaker（管理者类）。发起人类保存当前状态、创建备忘录对象、恢复状态；备忘录类存储状态信息；管理者类负责保存备忘录对象。

在测试类中，我们创建了一个发起人对象和一个管理者对象。我们通过设置初始状态、创建备忘录、修改状态、恢复状态的步骤来演示备忘录模式的使用。通过保存和恢复备忘录对象，我们可以在需要时回滚到之前的状态。

这个简单的示例展示了备忘录模式的基本结构和使用方法。实际应用中，可以根据具体需求扩展和优化备忘录模式的实现。

20.观察者模式

下面是一个简单的观察者模式的示例代码，使用Java语言实现：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

// 观察者接口
interface Observer {
    void update(String message);
}

// 具体观察者类
class ConcreteObserver implements Observer {
    private String name;

    public ConcreteObserver(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void update(String message) {
        System.out.println(name + " 收到消息：" + message);
    }
}

// 主题接口
interface Subject {
    void attach(Observer observer);
    void detach(Observer observer);
    void notifyObservers(String message);
}

// 具体主题类
class ConcreteSubject implements Subject {
    private List<Observer> observers = new ArrayList<>();

    @Override
    public void attach(Observer observer) {
        observers.add(observer);
    }

    @Override
    public void detach(Observer observer) {
        observers.remove(observer);
    }

    @Override
    public void notifyObservers(String message) {
        for (Observer observer : observers) {
            observer.update(message);
        }
    }
}

// 测试类
public class ObserverPatternExample {
    public static void main(String[] args) {
        Subject subject = new ConcreteSubject();

        Observer observer1 = new ConcreteObserver("Observer 1");
        Observer observer2 = new ConcreteObserver("Observer 2");
        Observer observer3 = new ConcreteObserver("Observer 3");

        // 添加观察者
        subject.attach(observer1);
        subject.attach(observer2);
        subject.attach(observer3);

        // 发送通知
        subject.notifyObservers("Hello, observers!");

        // 移除观察者
        subject.detach(observer2);

        // 发送通知
        subject.notifyObservers("Hello again!");
    }
}

在上述示例中，我们定义了两个接口：Observer（观察者接口）和Subject（主题接口）。观察者接口定义了观察者的更新方法，主题接口定义了观察者的注册、注销和通知方法。

然后，我们创建了具体的观察者类ConcreteObserver和具体的主题类ConcreteSubject。具体观察者类实现了观察者接口的更新方法，具体主题类实现了主题接口的注册、注销和通知方法。

在测试类中，我们创建了一个具体主题对象，并添加了三个具体观察者对象。然后，通过调用主题对象的通知方法，发送通知给所有观察者。观察者们收到通知后会执行相应的更新操作。

这个简单的示例展示了观察者模式的基本结构和使用方法。实际应用中，可以根据具体需求扩展和优化观察者模式的实现。

观察者模式在实际环境中有哪些应用？

观察者模式在实际环境中有很多应用场景，以下是一些常见的应用示例：

  1. GUI事件处理：在图形用户界面（GUI）开发中，观察者模式被广泛用于处理用户界面组件的事件。例如，按钮点击事件、菜单选择事件等。用户界面组件（观察者）通过注册到事件源（主题）上，可以接收并响应事件的发生。
  2. 股票市场更新：在股票市场中，投资者通常希望及时获取股票价格的更新。股票市场（主题）可以将最新的股票价格通知给注册的投资者（观察者），以便他们可以做出相应的决策。
  3. 聊天室应用：在聊天室应用中，多个用户可以同时加入聊天室并发送消息。当有用户发送消息时，聊天室（主题）会通知所有在线的用户（观察者），以便他们能够收到并显示新的消息。
  4. 消息订阅系统：在订阅系统中，用户可以订阅感兴趣的主题或话题。当有新的信息发布到订阅的主题上时，系统会自动通知订阅者（观察者），以便他们可以获取最新的信息。
  5. MVC架构：观察者模式在MVC（Model-View-Controller）架构中被广泛使用。模型（主题）负责维护数据和状态，视图（观察者）负责展示数据，控制器用于处理用户的输入和更新模型和视图。当模型发生变化时，会通知注册的视图更新。

这些只是观察者模式在实际应用中的一些示例，实际上观察者模式非常灵活，可以应用于许多其他领域。它提供了一种松耦合的设计方式，可以实现对象间的消息传递和通知机制，使系统更加灵活、可扩展和可维护。

观察者模式有哪些优缺点？

观察者模式具有以下优点：

  1. 松耦合：观察者模式通过将观察者和主题解耦，使它们可以独立变化。主题只需要知道观察者接口，而不需要知道具体的观察者实现，从而实现了松耦合的设计。
  2. 可扩展性：通过添加或移除观察者，可以动态地扩展系统的功能。新增的观察者不会影响到其他已存在的观察者和主题，使系统更加灵活和可扩展。
  3. 通知机制：观察者模式提供了一种简单而有效的通知机制。主题对象可以在状态发生变化时通知所有观察者，观察者根据收到的通知进行相应的处理，实现了对象间的消息传递和通信。
  4. 分离关注点：观察者模式将观察者和主题分离开来，使每个对象只关注自己的职责。主题负责管理状态和通知观察者，观察者负责响应和处理通知，各自承担不同的职责，使设计更加清晰和易于理解。

观察者模式也有一些缺点：

  1. 过多的细粒度对象：在观察者模式中，可能会有大量的具体观察者对象，特别是在应用中存在大量的主题和观察者时。这会增加系统的复杂性和内存开销。
  2. 循环依赖：如果观察者之间存在循环依赖关系，可能会导致循环通知或循环调用的问题，从而导致系统崩溃或陷入死循环。因此，在设计观察者模式时需要注意避免循环依赖。
  3. 更新顺序的困扰：当多个观察者依赖同一个主题并且相互之间存在依赖关系时，观察者的更新顺序可能会成为一个问题。如果更新顺序不正确，可能会导致系统状态的不一致性。

综上所述，观察者模式在实际应用中具有灵活性、可扩展性和松耦合等优点，但也需要注意对象粒度的管理、循环依赖和更新顺序等潜在的问题。在使用观察者模式时，需要根据具体情况进行合理的设计和权衡。

一句话概括什么是观察者模式？

观察者模式定义了一种对象之间的一对多依赖关系，当一个对象的状态发生变化时，它的所有依赖对象都会自动收到通知并进行相应的更新。

21.状态模式

当涉及状态模式的示例时，我们可以以一个简单的交通信号灯系统为例。在这个示例中，我们有三种状态：红灯、绿灯和黄灯。根据当前状态的不同，交通信号灯将采取不同的行为。

首先，我们需要定义一个状态接口，表示交通信号灯的状态：

// 状态接口
public interface TrafficLightState {
    void display();
}

然后，我们可以实现具体的状态类，例如红灯状态、绿灯状态和黄灯状态：

// 红灯状态
public class RedLightState implements TrafficLightState {
    @Override
    public void display() {
        System.out.println("红灯停");
    }
}

// 绿灯状态
public class GreenLightState implements TrafficLightState {
    @Override
    public void display() {
        System.out.println("绿灯行");
    }
}

// 黄灯状态
public class YellowLightState implements TrafficLightState {
    @Override
    public void display() {
        System.out.println("黄灯等待");
    }
}

接下来，我们需要一个上下文类来维护当前的状态，并根据状态的变化调用相应的行为：

// 交通信号灯上下文类
public class TrafficLightContext {
    private TrafficLightState state;

    public TrafficLightContext() {
        // 初始状态为红灯
        state = new RedLightState();
    }

    public void setState(TrafficLightState state) {
        this.state = state;
    }

    public void displayState() {
        state.display();
    }
}

最后，我们可以创建一个简单的示例来演示状态模式的使用：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        TrafficLightContext context = new TrafficLightContext();

        context.displayState(); // 当前状态为红灯

        context.setState(new GreenLightState());
        context.displayState(); // 当前状态为绿灯

        context.setState(new YellowLightState());
        context.displayState(); // 当前状态为黄灯
    }
}

在上面的示例中，我们通过改变上下文类的状态来改变交通信号灯的行为。不同的状态类根据状态的变化，提供了不同的行为表现。通过使用状态模式，我们可以轻松地增加或修改状态，并且遵循开闭原则，使得状态和行为的扩展更加灵活。

状态模式有哪些应用场景？

状态模式适用于以下场景：

  1. 对象的行为取决于其内部状态，并且在运行时可能发生变化。
  2. 对象有大量的状态，而且不同状态下对象的行为有所不同。
  3. 需要在不同状态下切换对象的行为，但避免使用大量的条件语句来判断状态。
  4. 当一个对象的行为取决于其他对象的状态，并且需要在状态改变时通知相关对象。

具体的应用场景包括：

  • 交通信号灯：不同的交通信号灯状态下，车辆和行人的行为不同。
  • 订单状态：订单的状态可能是待支付、已支付、已发货等，不同状态下订单的处理逻辑不同。
  • 游戏角色状态：游戏角色的状态可以是正常、受伤、死亡等，不同状态下角色的行为和属性不同。
  • 电子设备的电源状态：电子设备的电源状态可以是开启、关闭、待机等，不同状态下设备的功能和能耗不同。
  • 线程状态：线程的状态可以是运行、阻塞、等待等，不同状态下线程的行为和调度方式不同。

通过使用状态模式，可以将复杂的条件逻辑和状态切换封装在具体的状态类中，使得代码结构更清晰、可维护性更高，并且能够方便地扩展和修改不同状态的行为。

状态类能用枚举类代替吗？

可以使用枚举类来代替状态类。枚举类提供了一种简洁和类型安全的方式来定义有限的状态集合。

下面是使用枚举类实现状态模式的示例：

// 状态枚举类
public enum TrafficLightState {
    RED {
        @Override
        public void display() {
            System.out.println("红灯停");
        }
    },
    GREEN {
        @Override
        public void display() {
            System.out.println("绿灯行");
        }
    },
    YELLOW {
        @Override
        public void display() {
            System.out.println("黄灯等待");
        }
    };

    public abstract void display();
}

// 上下文类
public class TrafficLightContext {
    private TrafficLightState state;

    public TrafficLightContext() {
        state = TrafficLightState.RED; // 初始状态为红灯
    }

    public void setState(TrafficLightState state) {
        this.state = state;
    }

    public void displayState() {
        state.display();
    }
}

// 示例
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        TrafficLightContext context = new TrafficLightContext();

        context.displayState(); // 当前状态为红灯

        context.setState(TrafficLightState.GREEN);
        context.displayState(); // 当前状态为绿灯

        context.setState(TrafficLightState.YELLOW);
        context.displayState(); // 当前状态为黄灯
    }
}

在这个示例中，我们使用枚举类 TrafficLightState 来定义交通信号灯的状态，并为每个状态提供具体的行为实现。通过切换枚举值来改变上下文类的状态，并调用相应状态的行为。

使用枚举类作为状态的代替方式具有简洁性和类型安全性，可以避免创建大量的状态类，同时可以方便地扩展和修改状态。然而，如果状态逻辑较为复杂，涉及大量的条件判断和状态转换，使用枚举类可能不够灵活，此时可以选择使用类来表示状态，以提供更多的自定义行为和状态转换的逻辑。

状态模式的优缺点？

状态模式的优点包括：

  1. 将对象的状态和行为分离：状态模式通过将不同状态的行为封装在具体的状态类中，将对象的状态和行为进行分离，使得代码结构更清晰，易于理解和维护。
  2. 遵循开闭原则：通过状态类的扩展，可以方便地增加新的状态，而无需修改现有代码，符合开闭原则。
  3. 简化条件判断：状态模式将大量的条件判断转移到状态类中，避免了代码中的冗长条件判断语句，使得代码更加简洁、可读性更高。
  4. 方便状态切换：状态模式使得状态切换变得简单，只需要改变对象的状态即可，无需关心状态之间的转换逻辑。
  5. 提高代码可维护性：通过将不同状态的行为封装在具体的状态类中，状态模式使得代码的修改和扩展更加容易，提高了代码的可维护性。

状态模式的缺点包括：

  1. 增加了类的数量：引入状态模式会增加状态类的数量，如果状态较多或者状态转换较为复杂，可能会导致类的数量增加，使得代码变得复杂。
  2. 状态切换的逻辑可能分散：状态模式将状态切换的逻辑分散在不同的状态类中，当状态切换逻辑较为复杂时，可能需要在多个状态类中进行调整，增加了代码的维护难度。
  3. 不适合状态过多的场景：如果系统中有大量的状态，且状态之间的转换关系复杂，状态模式可能不适用，会导致系统结构复杂化。

综上所述，状态模式适用于对象行为随着内部状态变化而变化的场景，可以提高代码的可维护性和扩展性，但在状态较多或状态转换较复杂的情况下，需要权衡使用状态模式的成本与收益。

22.策略模式

策略模式是一种行为设计模式，它定义了一系列算法，并将每个算法封装在独立的可互换的策略类中，使得算法可以独立于客户端而变化。

下面是使用Java编写的一个简单的策略模式示例：

// 策略接口
interface PaymentStrategy {
    void pay(double amount);
}

// 具体策略类1
class CreditCardPayment implements PaymentStrategy {
    private String cardNumber;
    private String cvv;

    public CreditCardPayment(String cardNumber, String cvv) {
        this.cardNumber = cardNumber;
        this.cvv = cvv;
    }

    @Override
    public void pay(double amount) {
        System.out.println("Paying $" + amount + " with credit card: " + cardNumber);
    }
}

// 具体策略类2
class PayPalPayment implements PaymentStrategy {
    private String email;
    private String password;

    public PayPalPayment(String email, String password) {
        this.email = email;
        this.password = password;
    }

    @Override
    public void pay(double amount) {
        System.out.println("Paying $" + amount + " with PayPal account: " + email);
    }
}

// 环境类
class ShoppingCart {
    private PaymentStrategy paymentStrategy;

    public void setPaymentStrategy(PaymentStrategy paymentStrategy) {
        this.paymentStrategy = paymentStrategy;
    }

    public void checkout(double amount) {
        paymentStrategy.pay(amount);
    }
}

// 示例
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ShoppingCart cart = new ShoppingCart();

        // 使用信用卡支付
        PaymentStrategy creditCardPayment = new CreditCardPayment("1234567890", "123");
        cart.setPaymentStrategy(creditCardPayment);
        cart.checkout(100.50);

        // 使用PayPal支付
        PaymentStrategy payPalPayment = new PayPalPayment("example@example.com", "password");
        cart.setPaymentStrategy(payPalPayment);
        cart.checkout(250.75);
    }
}

在这个示例中，我们定义了一个策略接口 PaymentStrategy，并实现了两个具体的策略类 CreditCardPayment 和 PayPalPayment。然后，我们创建了一个环境类 ShoppingCart，它具有一个 paymentStrategy 成员变量，用于执行支付操作。通过设置不同的策略，我们可以在购物车中使用不同的支付方式进行结账。

在示例中，我们首先使用信用卡支付了购物车中的商品，然后使用 PayPal 账户进行支付。通过策略模式，我们可以动态地切换不同的支付策略，而不需要修改 ShoppingCart 类的代码。

策略模式使得算法的实现独立于客户端，并可以在运行时动态选择不同的算法，提高了代码的灵活性和可扩展性。

策略模式有哪些使用场景？

策略模式适用于以下场景：

  1. 当一个类有多种算法或行为，且这些算法或行为可以互换而不影响客户端的使用时，可以使用策略模式。这样客户端可以根据需要选择不同的策略来完成特定的任务。
  2. 当需要在运行时动态地选择算法时，策略模式提供了一种灵活的方式来实现。客户端可以根据条件或用户的选择来切换不同的策略。
  3. 当存在许多相关的类，它们只是行为有所不同时，可以使用策略模式来避免使用大量的条件判断语句。每个具体策略类可以封装一个特定的行为，客户端只需关心选择合适的策略即可。
  4. 当一个类中的某个行为具有多种实现方式，且这些实现方式可能会经常变化时，可以使用策略模式来方便地替换或添加新的策略类，而不需要修改原有的代码。
  5. 当需要对算法进行扩展时，策略模式提供了一种简单的方式来增加新的策略类，而不会对其他部分产生影响。
  6. 当某个算法的实现较为复杂，包含大量的条件判断语句时，可以使用策略模式将不同的实现分离开，使得代码更加清晰、可读性更高。

总之，策略模式适用于需要在运行时动态选择不同算法或行为的场景，能够提高代码的灵活性、可维护性和扩展性。

策略模式有哪些优缺点？

策略模式具有以下优点：

  1. 可以提高代码的灵活性和可维护性：策略模式将算法封装在独立的策略类中，使得算法可以独立于客户端而变化。这样在需要修改或扩展算法时，只需新增或修改相应的策略类，而不需要修改其他部分的代码，从而提高了代码的灵活性和可维护性。
  2. 可以避免大量的条件判断语句：策略模式将不同的算法封装在不同的策略类中，客户端只需选择合适的策略，而不需要使用复杂的条件判断语句。这样可以提高代码的可读性和可维护性。
  3. 可以方便地扩展新的策略：由于策略模式将每个算法封装在独立的策略类中，因此可以很容易地新增新的策略类，而不需要修改原有的代码。这样可以方便地扩展系统的功能。
  4. 可以在运行时动态切换策略：策略模式通过将策略类作为参数传递给客户端，使得客户端可以在运行时动态选择不同的策略。这样可以根据具体的需求灵活地切换算法，而无需修改客户端的代码。

然而，策略模式也存在一些缺点：

  1. 增加了类的数量：使用策略模式会增加系统中类的数量，因为每个具体策略都需要一个独立的策略类。这可能会增加代码量和复杂度。
  2. 客户端需要了解不同的策略：客户端需要了解不同的策略类，并选择合适的策略来使用。这可能增加了客户端代码的复杂性。
  3. 策略切换的开销：由于策略模式需要在运行时动态切换策略，可能会带来一些开销。如果需要频繁地切换策略，可能会影响系统的性能。

综上所述，策略模式在提高代码灵活性、可维护性和扩展性方面具有明显的优点，但在类的数量、客户端的复杂性和策略切换的开销方面可能存在一些缺点。因此，在使用策略模式时需要权衡这些因素，并根据具体的应用场景进行选择。

23.模板方法模式

模板方法模式是一种行为设计模式，它定义了一个算法的骨架，在抽象类中封装了算法的结构，具体的步骤由子类去实现，以达到在不改变算法结构的情况下，允许子类重定义算法中的某些步骤。

下面是一个简单的Java代码示例，演示了模板方法模式的实现：

abstract class AbstractClass {
    public void templateMethod() {
        step1();
        step2();
        step3();
    }

    public abstract void step1();

    public abstract void step2();

    public abstract void step3();
}

class ConcreteClass extends AbstractClass {
    @Override
    public void step1() {
        System.out.println("Step 1");
    }

    @Override
    public void step2() {
        System.out.println("Step 2");
    }

    @Override
    public void step3() {
        System.out.println("Step 3");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        AbstractClass abstractClass = new ConcreteClass();
        abstractClass.templateMethod();
    }
}

在上面的示例中，AbstractClass是抽象类，定义了模板方法templateMethod()和三个抽象步骤step1()、step2()、step3()。ConcreteClass是具体子类，继承抽象类并实现了具体的步骤。

在Main类中，创建了一个具体子类的实例，并调用了模板方法templateMethod()。执行模板方法时，具体步骤会按照定义的顺序依次被调用。

输出结果将是：

Step 1
Step 2
Step 3

这个示例展示了模板方法模式的基本结构，其中抽象类定义了算法的骨架，具体子类根据需要重写其中的步骤，实现了算法的具体细节。

模板方法模式有什么作用？

模板方法模式主要用于定义算法的框架，将算法的通用部分抽象到父类中，并允许子类实现具体的步骤，以达到以下作用：

  1. 代码复用：模板方法模式可以将算法的通用部分放在父类中实现，子类只需要实现具体的步骤，避免了重复编写相同的代码，提高了代码的复用性。
  2. 高内聚低耦合：模板方法模式通过抽象父类定义算法的骨架，将具体的步骤延迟到子类中实现，使得父类和子类之间的耦合度降低，实现了高内聚低耦合的设计原则。
  3. 扩展算法：通过在抽象类中定义钩子方法，子类可以选择性地实现或覆盖这些方法，从而在不改变算法骨架的前提下，灵活地扩展算法的功能。
  4. 统一算法流程：模板方法模式确保了算法的执行顺序和流程，避免了子类对算法的随意修改，保证了算法的一致性和稳定性。

总而言之，模板方法模式提供了一种定义算法框架的机制，能够在不改变算法整体结构的情况下，让子类灵活地实现算法的具体步骤，具有代码复用、扩展算法、高内聚低耦合等作用。

模板方法模式有哪些优缺点？

模板方法模式的优点包括：

  1. 代码复用：模板方法模式将算法的通用部分抽象到父类中实现，子类只需要关注具体的实现细节，避免了重复编写相同的代码，提高了代码的复用性。
  2. 扩展性：通过定义钩子方法，子类可以选择性地扩展或覆盖算法的某些步骤，使得算法的功能可以灵活地进行扩展。
  3. 控制流程：模板方法模式在父类中定义了算法的骨架和执行流程，可以在父类中对算法的执行进行控制，保证算法的一致性和稳定性。
  4. 简化代码逻辑：将复杂的算法分解为多个步骤，每个步骤在一个方法中实现，使得代码更加清晰、易于理解和维护。

模板方法模式的缺点包括：

  1. 父类和子类之间的耦合度较高：子类需要继承父类并实现抽象方法，这会增加类之间的耦合度。
  2. 可能导致类的数量增加：针对不同的算法步骤，可能需要创建多个具体子类，增加了类的数量。
  3. 可能违反开闭原则：如果需要新增或修改算法的整个流程，可能需要修改父类的代码，导致对原有代码的修改，违反了开闭原则。

综上所述，模板方法模式具有代码复用、扩展性、控制流程和简化代码逻辑等优点，但也存在耦合度高、类数量增加和可能违反开闭原则等缺点。因此，在使用模板方法模式时需要根据具体情况进行权衡和设计。

什么是钩子方法？

钩子方法（Hook Method）是在模板方法模式中定义的一种特殊方法，它通常被定义在抽象类中，用于控制模板方法的执行流程。钩子方法在抽象类中通常是一个空方法或提供一个默认实现，子类可以选择性地进行覆盖或实现。

钩子方法的存在可以让子类在不改变模板方法的整体结构的情况下，通过覆盖或实现钩子方法来改变模板方法的行为，实现算法的灵活扩展。子类可以根据需要选择性地重写钩子方法，影响模板方法的执行过程或结果。

钩子方法的名称通常以"hook"开头，例如"beforeHook()"、"afterHook()"等，它们在模板方法的执行过程中被调用，用于影响模板方法的执行或提供扩展点供子类实现特定的行为。

总而言之，钩子方法是在模板方法模式中定义的特殊方法，用于在抽象类中提供扩展点，子类可以选择性地进行覆盖或实现，从而改变模板方法的行为。

钩子方法是抽象方法吗？

是的，钩子方法通常是抽象方法。在模板方法模式中，抽象类定义了模板方法的骨架和执行流程，其中某些步骤可以作为钩子方法，由子类来实现具体的逻辑。因此，钩子方法通常是抽象方法，它在抽象类中声明但没有具体实现，需要子类来提供具体的实现。

抽象方法是一种没有实现的方法，在抽象类中只有方法的声明，而没有具体的实现代码。子类必须实现抽象方法，根据具体的业务需求提供自己的实现逻辑。钩子方法就是抽象方法的一种特殊形式，在模板方法中起到了控制流程、提供扩展点的作用。

需要注意的是，并非所有的钩子方法都是抽象方法，有时候钩子方法也可以有默认实现。这取决于具体的设计需求，在某些情况下，抽象方法更适合作为钩子方法，而在其他情况下，可以提供一个默认的具体实现，子类可以选择性地覆盖该方法。

抽象类的抽象方法，子类可以不实现吗？

在Java中，如果一个类继承自一个抽象类，并且该抽象类中包含抽象方法，那么子类必须实现这些抽象方法，除非该子类也是一个抽象类。

抽象方法是一种没有实现体的方法，只有方法声明而没有具体的实现代码。它在抽象类中声明，目的是为了强制子类提供对应的实现，确保子类能够完整地定义该方法的具体行为。

如果一个子类不实现抽象类中的抽象方法，则该子类也必须被声明为抽象类。抽象类本身不能被实例化，只能被用作其他类的父类，而子类必须实现所有的抽象方法才能被实例化。

因此，抽象类的抽象方法是强制子类实现的，如果子类不实现抽象方法，那么该子类也必须声明为抽象类。只有实现了抽象方法的具体子类才能被实例化和使用。

posted @ 2023-05-17 14:27  剑心空明  阅读(2871)  评论(0)  编辑  收藏  举报  来源