Java的幾種設計模式
java的設計模式大體上分為三大類:
- 建立型模式(5種):工廠方法模式,抽象工廠模式,單例模式,建造者模式,原型模式。
- 結構型模式(7種):介面卡模式,裝飾器模式,代理模式,外觀模式,橋接模式,組合模式,享元模式。
- 行為型模式(11種):策略模式、模板方法模式、觀察者模式、迭代子模式、責任鏈模式、命令模式、備忘錄模式、狀態模式、訪問者模式、中介者模式、直譯器模式。
設計模式遵循的原則有6個:
1、開閉原則(Open Close Principle)
對擴充套件開放,對修改關閉。
2、里氏代換原則(Liskov Substitution Principle)
只有當衍生類可以替換掉基類,軟體單位的功能不受到影響時,基類才能真正被複用,而衍生類也能夠在基類的基礎上增加新的行為。
3、依賴倒轉原則(Dependence Inversion Principle)
這個是開閉原則的基礎,對介面程式設計,依賴於抽象而不依賴於具體。
4、介面隔離原則(Interface Segregation Principle)
使用多個隔離的藉口來降低耦合度。
5、迪米特法則(最少知道原則)(Demeter Principle)
一個實體應當儘量少的與其他實體之間發生相互作用,使得系統功能模組相對獨立。
6、合成複用原則(Composite Reuse Principle)
原則是儘量使用合成/聚合的方式,而不是使用繼承。繼承實際上破壞了類的封裝性,超類的方法可能會被子類修改。
1. 工廠模式(Factory Method)
常用的工廠模式是靜態工廠,利用static方法,作為一種類似於常見的工具類Utils等輔助效果,一般情況下工廠類不需要例項化。
interface food{} class A implements food{} class B implements food{} class C implements food{}
public class StaticFactory {
private StaticFactory(){} public static food getA(){ return new A(); } public static food getB(){ return new B(); } public static food getC(){ return new C(); } } class Client{ //客戶端程式碼只需要將相應的引數傳入即可得到物件 //使用者不需要了解工廠類內部的邏輯。 public void get(String name){ food x = null ; if ( name.equals("A")) { x = StaticFactory.getA(); }else if ( name.equals("B")){ x = StaticFactory.getB(); }else { x = StaticFactory.getC(); } } }
2. 抽象工廠模式(Abstract Factory)
一個基礎介面定義了功能,每個實現介面的子類就是產品,然後定義一個工廠介面,實現了工廠介面的就是工廠,這時候,介面程式設計的優點就出現了,我們可以新增產品類(只需要實現產品介面),只需要同時新增一個工廠類,客戶端就可以輕鬆呼叫新產品的程式碼。
抽象工廠的靈活性就體現在這裡,無需改動原有的程式碼,畢竟對於客戶端來說,靜態工廠模式在不改動StaticFactory類的程式碼時無法新增產品,如果採用了抽象工廠模式,就可以輕鬆的新增拓展類。
例項程式碼:
interface food{} class A implements food{} class B implements food{} interface produce{ food get();} class FactoryForA implements produce{ @Override public food get() { return new A(); } } class FactoryForB implements produce{ @Override public food get() { return new B(); } } public class AbstractFactory { public void ClientCode(String name){ food x= new FactoryForA().get(); x = new FactoryForB().get(); } }
3. 單例模式(Singleton)
在內部建立一個例項,構造器全部設定為private,所有方法均在該例項上改動,在建立上要注意類的例項化只能執行一次,可以採用許多種方法來實現,如Synchronized關鍵字,或者利用內部類等機制來實現。
public class Singleton { private Singleton(){} private static class SingletonBuild{ private static Singleton value = new Singleton(); } public Singleton getInstance(){ return SingletonBuild.value ;} }
4.建造者模式(Builder)
在瞭解之前,先假設有一個問題,我們需要建立一個學生物件,屬性有name,number,class,sex,age,school等屬性,如果每一個屬性都可以為空,也就是說我們可以只用一個name,也可以用一個school,name,或者一個class,number,或者其他任意的賦值來建立一個學生物件,這時該怎麼構造?
難道我們寫6個1個輸入的建構函式,15個2個輸入的建構函式.......嗎?這個時候就需要用到Builder模式了。給個例子,大家肯定一看就懂:
public class Builder { static class Student{ String name = null ; int number = -1 ; String sex = null ; int age = -1 ; String school = null ;
//構建器,利用構建器作為引數來構建Student物件 static class StudentBuilder{ String name = null ; int number = -1 ; String sex = null ; int age = -1 ; String school = null ; public StudentBuilder setName(String name) { this.name = name; return this ; } public StudentBuilder setNumber(int number) { this.number = number; return this ; } public StudentBuilder setSex(String sex) { this.sex = sex; return this ; } public StudentBuilder setAge(int age) { this.age = age; return this ; } public StudentBuilder setSchool(String school) { this.school = school; return this ; } public Student build() { return new Student(this); } } public Student(StudentBuilder builder){ this.age = builder.age; this.name = builder.name; this.number = builder.number; this.school = builder.school ; this.sex = builder.sex ; } } public static void main( String[] args ){ Student a = new Student.StudentBuilder().setAge(13).setName("LiHua").build(); Student b = new Student.StudentBuilder().setSchool("sc").setSex("Male").setName("ZhangSan").build(); } }
5. 原型模式(Protype)
原型模式就是講一個物件作為原型,使用clone()方法來建立新的例項。
public class Prototype implements Cloneable{ private String name; public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } @Override protected Object clone() { try { return super.clone(); } catch (CloneNotSupportedException e) { e.printStackTrace(); }finally { return null; } } public static void main ( String[] args){ Prototype pro = new Prototype(); Prototype pro1 = (Prototype)pro.clone(); } }
此處使用的是淺拷貝,關於深淺拷貝,大家可以另行查詢相關資料。
6.介面卡模式(Adapter)
介面卡模式的作用就是在原來的類上提供新功能。主要可分為3種:
- 類適配:建立新類,繼承源類,並實現新介面,例如
class adapter extends oldClass implements newFunc{}
- 物件適配:建立新類持源類的例項,並實現新介面,例如
class adapter implements newFunc { private oldClass oldInstance ;}
- 介面適配:建立新的抽象類實現舊介面方法。例如
abstract class adapter implements oldClassFunc { void newFunc();}
7.裝飾模式(Decorator)
給一類物件增加新的功能,裝飾方法與具體的內部邏輯無關。例如:
interface Source{ void method();} public class Decorator implements Source{ private Source source ; public void decotate1(){ System.out.println("decorate"); } @Override public void method() { decotate1(); source.method(); } }
8.代理模式(Proxy)
客戶端通過代理類訪問,代理類實現具體的實現細節,客戶只需要使用代理類即可實現操作。
這種模式可以對舊功能進行代理,用一個代理類呼叫原有的方法,且對產生的結果進行控制。
interface Source{ void method();} class OldClass implements Source{ @Override public void method() { } } class Proxy implements Source{ private Source source = new OldClass(); void doSomething(){} @Override public void method() { new Class1().Func1(); source.method(); new Class2().Func2(); doSomething(); } }
9.外觀模式(Facade)
為子系統中的一組介面提供一個一致的介面,定義一個高層介面,這個介面使得這一子系統更加容易使用。這句話是百度百科的解釋,有點難懂,但是沒事,看下面的例子,我們在啟動停止所有子系統的時候,為它們設計一個外觀類,這樣就可以實現統一的介面,這樣即使有新增的子系統subSystem4,也可以在不修改客戶端程式碼的情況下輕鬆完成。
public class Facade { private subSystem1 subSystem1 = new subSystem1(); private subSystem2 subSystem2 = new subSystem2(); private subSystem3 subSystem3 = new subSystem3(); public void startSystem(){ subSystem1.start(); subSystem2.start(); subSystem3.start(); } public void stopSystem(){ subSystem1.stop(); subSystem2.stop(); subSystem3.stop(); } }
10.橋接模式(Bridge)
interface DrawAPI { public void drawCircle(int radius, int x, int y); } class RedCircle implements DrawAPI { @Override public void drawCircle(int radius, int x, int y) { System.out.println("Drawing Circle[ color: red, radius: " + radius +", x: " +x+", "+ y +"]"); } } class GreenCircle implements DrawAPI { @Override public void drawCircle(int radius, int x, int y) { System.out.println("Drawing Circle[ color: green, radius: " + radius +", x: " +x+", "+ y +"]"); } } abstract class Shape { protected DrawAPI drawAPI; protected Shape(DrawAPI drawAPI){ this.drawAPI = drawAPI; } public abstract void draw(); } class Circle extends Shape { private int x, y, radius; public Circle(int x, int y, int radius, DrawAPI drawAPI) { super(drawAPI); this.x = x; this.y = y; this.radius = radius; } public void draw() { drawAPI.drawCircle(radius,x,y); } } //客戶端使用程式碼 Shape redCircle = new Circle(100,100, 10, new RedCircle()); Shape greenCircle = new Circle(100,100, 10, new GreenCircle()); redCircle.draw(); greenCircle.draw();
11.組合模式(Composite)
組合模式是為了表示那些層次結構,同時部分和整體也可能是一樣的結構,常見的如資料夾或者樹。舉例:
abstract class component{} class File extends component{ String filename;} class Folder extends component{ component[] files ; //既可以放檔案File類,也可以放資料夾Folder類。Folder類下又有子檔案或子資料夾。 String foldername ; public Folder(component[] source){ files = source ;} public void scan(){ for ( component f:files){ if ( f instanceof File){ System.out.println("File "+((File) f).filename); }else if(f instanceof Folder){ Folder e = (Folder)f ; System.out.println("Folder "+e.foldername); e.scan(); } } } }
12.享元模式(Flyweight)
使用共享物件的方法,用來儘可能減少記憶體使用量以及分享資訊。通常使用工廠類輔助,例子中使用一個HashMap類進行輔助判斷,資料池中是否已經有了目標例項,如果有,則直接返回,不需要多次建立重複例項。
abstract class flywei{ } public class Flyweight extends flywei{ Object obj ; public Flyweight(Object obj){ this.obj = obj; } } class FlyweightFactory{ private HashMap<Object,Flyweight> data; public FlyweightFactory(){ data = new HashMap<>();} public Flyweight getFlyweight(Object object){ if ( data.containsKey(object)){ return data.get(object); }else { Flyweight flyweight = new Flyweight(object); data.put(object,flyweight); return flyweight; } } }
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