Java 之23種設(shè)計模式解析

一、設(shè)計模式概述

總體來說設(shè)計模式分為三大類：

創(chuàng)建型模式，共五種：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(jié)構(gòu)型模式，共七種：適配器模式、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，共十一種：策略模式、模板方法模式、觀察者模式、迭代子模式、責(zé)任鏈模式、命令模式、備忘錄模式、狀態(tài)模式、訪問者模式、中介者模式、解釋器模式。

具體如下：

其中創(chuàng)建型有：

一、Singleton，單例模式：保證一個類只有一個實例，并提供一個訪問它的全局訪問點

二、Abstract Factory，抽象工廠：提供一個創(chuàng)建一系列相關(guān)或相互依賴對象的接口，而無須指定它們的具體類。

三、Factory Method，工廠方法：定義一個用于創(chuàng)建對象的接口，讓子類決定實例化哪一個類，F(xiàn)actory Method使一個類的實例化延遲到了子類。

四、Builder，建造模式：將一個復(fù)雜對象的構(gòu)建與他的表示相分離，使得同樣的構(gòu)建過程可以創(chuàng)建不同的表示。

五、Prototype，原型模式：用原型實例指定創(chuàng)建對象的種類，并且通過拷貝這些原型來創(chuàng)建新的對象。

行為型有：

六、Iterator，迭代器模式：提供一個方法順序訪問一個聚合對象的各個元素，而又不需要暴露該對象的內(nèi)部表示。

七、Observer，觀察者模式：定義對象間一對多的依賴關(guān)系，當(dāng)一個對象的狀態(tài)發(fā)生改變時，所有依賴于它的對象都得到通知自動更新。

八、Template Method，模板方法：定義一個操作中的算法的骨架，而將一些步驟延遲到子類中，TemplateMethod使得子類可以不改變一個算法的結(jié)構(gòu)即可以重定義該算法得某些特定步驟。

九、Command，命令模式：將一個請求封裝為一個對象，從而使你可以用不同的請求對客戶進(jìn)行參數(shù)化，對請求排隊和記錄請求日志，以及支持可撤銷的操作。

十、State，狀態(tài)模式：允許對象在其內(nèi)部狀態(tài)改變時改變他的行為。對象看起來似乎改變了他的類。

十一、Strategy，策略模式：定義一系列的算法，把他們一個個封裝起來，并使他們可以互相替換，本模式使得算法可以獨立于使用它們的客戶。

十二、China of Responsibility，職責(zé)鏈模式：使多個對象都有機(jī)會處理請求，從而避免請求的送發(fā)者和接收者之間的耦合關(guān)系

十三、Mediator，中介者模式：用一個中介對象封裝一些列的對象交互。

十四、Visitor，訪問者模式：表示一個作用于某對象結(jié)構(gòu)中的各元素的操作，它使你可以在不改變各元素類的前提下定義作用于這個元素的新操作。

十五、Interpreter，解釋器模式：給定一個語言，定義他的文法的一個表示，并定義一個解釋器，這個解釋器使用該表示來解釋語言中的句子。

十六、Memento，備忘錄模式：在不破壞對象的前提下，捕獲一個對象的內(nèi)部狀態(tài)，并在該對象之外保存這個狀態(tài)。

結(jié)構(gòu)型有：

十七、Composite，組合模式：將對象組合成樹形結(jié)構(gòu)以表示部分整體的關(guān)系，Composite使得用戶對單個對象和組合對象的使用具有一致性。

十八、Facade，外觀模式：為子系統(tǒng)中的一組接口提供一致的界面，fa?ade提供了一高層接口，這個接口使得子系統(tǒng)更容易使用。

十九、Proxy，代理模式：為其他對象提供一種代理以控制對這個對象的訪問

二十、Adapter,適配器模式：將一類的接口轉(zhuǎn)換成客戶希望的另外一個接口，Adapter模式使得原本由于接口不兼容而不能一起工作那些類可以一起工作。

二十一、Decrator，裝飾模式：動態(tài)地給一個對象增加一些額外的職責(zé)，就增加的功能來說，Decorator模式相比生成子類更加靈活。

二十二、Bridge，橋模式：將抽象部分與它的實現(xiàn)部分相分離，使他們可以獨立的變化。

二十三、Flyweight，享元模式

其實還有兩類：并發(fā)型模式和線程池模式。用一個圖片來整體描述一下：

二、設(shè)計模式的六大原則

總原則：開閉原則（Open Close Principle）

開閉原則就是說對擴(kuò)展開放，對修改關(guān)閉。在程序需要進(jìn)行拓展的時候，不能去修改原有的代碼，而是要擴(kuò)展原有代碼，實現(xiàn)一個熱插拔的效果。所以一句話概括就是：為了使程序的擴(kuò)展性好，易于維護(hù)和升級。想要達(dá)到這樣的效果，我們需要使用接口和抽象類等，后面的具體設(shè)計中我們會提到這點。

1、單一職責(zé)原則

不要存在多于一個導(dǎo)致類變更的原因，也就是說每個類應(yīng)該實現(xiàn)單一的職責(zé)，如若不然，就應(yīng)該把類拆分。

 

2、里氏替換原則（Liskov Substitution Principle）

里氏代換原則(Liskov Substitution Principle LSP)面向?qū)ο笤O(shè)計的基本原則之一。 里氏代換原則中說，任何基類可以出現(xiàn)的地方，子類一定可以出現(xiàn)。 LSP是繼承復(fù)用的基石，只有當(dāng)衍生類可以替換掉基類，軟件單位的功能不受到影響時，基類才能真正被復(fù)用，而衍生類也能夠在基類的基礎(chǔ)上增加新的行為。里氏代換原則是對“開-閉”原則的補(bǔ)充。實現(xiàn)“開-閉”原則的關(guān)鍵步驟就是抽象化。而基類與子類的繼承關(guān)系就是抽象化的具體實現(xiàn)，所以里氏代換原則是對實現(xiàn)抽象化的具體步驟的規(guī)范?！?From Baidu 百科

歷史替換原則中，子類對父類的方法盡量不要重寫和重載。因為父類代表了定義好的結(jié)構(gòu)，通過這個規(guī)范的接口與外界交互，子類不應(yīng)該隨便破壞它。

 

3、依賴倒轉(zhuǎn)原則（Dependence Inversion Principle）

這個是開閉原則的基礎(chǔ)，具體內(nèi)容：面向接口編程，依賴于抽象而不依賴于具體。寫代碼時用到具體類時，不與具體類交互，而與具體類的上層接口交互。

 

4、接口隔離原則（Interface Segregation Principle）

這個原則的意思是：每個接口中不存在子類用不到卻必須實現(xiàn)的方法，如果不然，就要將接口拆分。使用多個隔離的接口，比使用單個接口（多個接口方法集合到一個的接口）要好。

 

5、迪米特法則（最少知道原則）（Demeter Principle）

就是說：一個類對自己依賴的類知道的越少越好。也就是說無論被依賴的類多么復(fù)雜，都應(yīng)該將邏輯封裝在方法的內(nèi)部，通過public方法提供給外部。這樣當(dāng)被依賴的類變化時，才能最小的影響該類。

最少知道原則的另一個表達(dá)方式是：只與直接的朋友通信。類之間只要有耦合關(guān)系，就叫朋友關(guān)系。耦合分為依賴、關(guān)聯(lián)、聚合、組合等。我們稱出現(xiàn)為成員變量、方法參數(shù)、方法返回值中的類為直接朋友。局部變量、臨時變量則不是直接的朋友。我們要求陌生的類不要作為局部變量出現(xiàn)在類中。

 

6、合成復(fù)用原則（Composite Reuse Principle）

原則是盡量首先使用合成/聚合的方式，而不是使用繼承。

 

三、Java的23中設(shè)計模式

A、創(chuàng)建模式

從這一塊開始，我們詳細(xì)介紹Java中23種設(shè)計模式的概念，應(yīng)用場景等情況，并結(jié)合他們的特點及設(shè)計模式的原則進(jìn)行分析。

 

首先，簡單工廠模式不屬于23中涉及模式，簡單工廠一般分為：普通簡單工廠、多方法簡單工廠、靜態(tài)方法簡單工廠。

0、簡單工廠模式

簡單工廠模式模式分為三種：

01、普通

就是建立一個工廠類，對實現(xiàn)了同一接口的一些類進(jìn)行實例的創(chuàng)建。首先看下關(guān)系圖：

舉例如下：（我們舉一個發(fā)送郵件和短信的例子）

首先，創(chuàng)建二者的共同接口：

[java]?view plaincopy

1. publicinterface?Sender?{??
2. public?void?Send();??
3. }??

其次，創(chuàng)建實現(xiàn)類：

[java]?view plaincopy

1. publicclass?MailSender?implements?Sender?{??
2. @Override??
3. public?void?Send()?{??
4. out.println("this?is?mailsender!");??
5. }??
6. }??

[java]?view plaincopy

1. publicclass?SmsSender?implements?Sender?{??
2. ?
3. @Override??
4. public?void?Send()?{??
5. out.println("this?is?sms?sender!");??
6. }??
7. }??

最后，建工廠類：

[java]?view plaincopy

1. publicclass?SendFactory?{??
2. ?
3. public?Sender?produce(String?type)?{??
4. if?("mail".equals(type))?{??
5. return?new?MailSender();??
6. }?else?if?("sms".equals(type))?{??
7. return?new?SmsSender();??
8. }?else?{??
9. out.println("請輸入正確的類型!");??
10. return?null;??
11. }??
12. }??
13. }??

我們來測試下：

1. publicclass?FactoryTest?{??
2. ?
3. public?static?void?main(String[]?args)?{??
4. SendFactory?factory?=?new?SendFactory();??
5. Sender?sender?=?factory.produce("sms");??
6. Send();??
7. }??
8. }??

輸出：this is sms sender!

02、多個方法

是對普通工廠方法模式的改進(jìn)，在普通工廠方法模式中，如果傳遞的字符串出錯，則不能正確創(chuàng)建對象，而多個工廠方法模式是提供多個工廠方法，分別創(chuàng)建對象。關(guān)系圖：

將上面的代碼做下修改，改動下SendFactory類就行，如下：

[java]?view plaincopypublic?class?SendFactory?{ ?

? ?public?Sender?produceMail(){ ?

1. return?new?MailSender();??
2. }??
3. ?
4. public?Sender?produceSms(){??
5. return?new?SmsSender();??
6. }??
7. }??

測試類如下：

[java]?view plaincopy

1. publicclass?FactoryTest?{??
2. ?
3. public?static?void?main(String[]?args)?{??
4. SendFactory?factory?=?new?SendFactory();??
5. Sender?sender?=?factory.produceMail();??
6. Send();??
7. }??
8. }??

輸出：this is mailsender!

03、多個靜態(tài)方法

將上面的多個工廠方法模式里的方法置為靜態(tài)的，不需要創(chuàng)建實例，直接調(diào)用即可。

[java]?view plaincopy

1. publicclass?SendFactory?{??
2. ?
3. public?static?Sender?produceMail(){??
4. return?new?MailSender();??
5. }??
6. ?
7. public?static?Sender?produceSms(){??
8. return?new?SmsSender();??
9. }??
10. }??

[java]?view plaincopy

1. publicclass?FactoryTest?{??
2. ?
3. public?static?void?main(String[]?args)?{??????
4. Sender?sender?=?SendFactory.produceMail();??
5. Send();??
6. }??
7. }??

輸出：this is mailsender!

總體來說，工廠模式適合：凡是出現(xiàn)了大量的產(chǎn)品需要創(chuàng)建，并且具有共同的接口時，可以通過工廠方法模式進(jìn)行創(chuàng)建。在以上的三種模式中，第一種如果傳入的字符串有誤，不能正確創(chuàng)建對象，第三種相對于第二種，不需要實例化工廠類，所以，大多數(shù)情況下，我們會選用第三種——靜態(tài)工廠方法模式。

 

1、工廠方法模式（Factory Method）

簡單工廠模式有一個問題就是，類的創(chuàng)建依賴工廠類，也就是說，如果想要拓展程序，必須對工廠類進(jìn)行修改，這違背了閉包原則，所以，從設(shè)計角度考慮，有一定的問題，如何解決？就用到工廠方法模式，創(chuàng)建一個工廠接口和創(chuàng)建多個工廠實現(xiàn)類，這樣一旦需要增加新的功能，直接增加新的工廠類就可以了，不需要修改之前的代碼。

請看例子：

[java]?view plaincopy

1. publicinterface?Sender?{??
2. public?void?Send();??
3. }??

兩個實現(xiàn)類：

[java]?view plaincopy

1. publicclass?MailSender?implements?Sender?{??
2. @Override??
3. public?void?Send()?{??
4. out.println("this?is?mailsender!");??
5. }??
6. }??

[java]?view plaincopy

1. publicclass?SmsSender?implements?Sender?{??
2. ?
3. @Override??
4. public?void?Send()?{??
5. out.println("this?is?sms?sender!");??
6. }??
7. }??

兩個工廠類：

[java]?view plaincopy

1. publicclass?SendMailFactory?implements?Provider?{??
2. ?
3. @Override??
4. public?Sender?produce(){??
5. return?new?MailSender();??
6. }??
7. }??

[java]?view plaincopy

1. publicclass?SendSmsFactory?implements?Provider{??
2. ?
3. @Override??
4. public?Sender?produce()?{??
5. return?new?SmsSender();??
6. }??
7. }??

在提供一個接口：

[java]?view plaincopy

1. publicinterface?Provider?{??
2. public?Sender?produce();??
3. }??

測試類：

[java]?view plaincopy

1. publicclass?Test?{??
2. ?
3. public?static?void?main(String[]?args)?{??
4. Provider?provider?=?new?SendMailFactory();??
5. Sender?sender?=?provider.produce();??
6. Send();??
7. }??
8. }??

其實這個模式的好處就是，如果你現(xiàn)在想增加一個功能：發(fā)及時信息，則只需做一個實現(xiàn)類，實現(xiàn)Sender接口，同時做一個工廠類，實現(xiàn)Provider接口，就OK了，無需去改動現(xiàn)成的代碼。這樣做，拓展性較好！

 

 

2、抽象工廠模式

工廠方法模式和抽象工廠模式不好分清楚，他們的區(qū)別如下：

工廠方法模式：

一個抽象產(chǎn)品類，可以派生出多個具體產(chǎn)品類。 ??

一個抽象工廠類，可以派生出多個具體工廠類。 ??

每個具體工廠類只能創(chuàng)建一個具體產(chǎn)品類的實例。

 

抽象工廠模式：

多個抽象產(chǎn)品類，每個抽象產(chǎn)品類可以派生出多個具體產(chǎn)品類。 ??

一個抽象工廠類，可以派生出多個具體工廠類。 ??

每個具體工廠類可以創(chuàng)建多個具體產(chǎn)品類的實例，也就是創(chuàng)建的是一個產(chǎn)品線下的多個產(chǎn)品。 ??

 

區(qū)別：

工廠方法模式只有一個抽象產(chǎn)品類，而抽象工廠模式有多個。 ??

工廠方法模式的具體工廠類只能創(chuàng)建一個具體產(chǎn)品類的實例，而抽象工廠模式可以創(chuàng)建多個。

工廠方法創(chuàng)建 "一種" 產(chǎn)品，他的著重點在于"怎么創(chuàng)建"，也就是說如果你開發(fā)，你的大量代碼很可能圍繞著這種產(chǎn)品的構(gòu)造，初始化這些細(xì)節(jié)上面。也因為如此，類似的產(chǎn)品之間有很多可以復(fù)用的特征，所以會和模版方法相隨。?

抽象工廠需要創(chuàng)建一些列產(chǎn)品，著重點在于"創(chuàng)建哪些"產(chǎn)品上，也就是說，如果你開發(fā)，你的主要任務(wù)是劃分不同差異的產(chǎn)品線，并且盡量保持每條產(chǎn)品線接口一致，從而可以從同一個抽象工廠繼承。

對于java來說，你能見到的大部分抽象工廠模式都是這樣的：

---它的里面是一堆工廠方法，每個工廠方法返回某種類型的對象。

 

比如說工廠可以生產(chǎn)鼠標(biāo)和鍵盤。那么抽象工廠的實現(xiàn)類（它的某個具體子類）的對象都可以生產(chǎn)鼠標(biāo)和鍵盤，但可能工廠A生產(chǎn)的是羅技的鍵盤和鼠標(biāo)，工廠B是微軟的。

 

這樣A和B就是工廠，對應(yīng)于抽象工廠；

每個工廠生產(chǎn)的鼠標(biāo)和鍵盤就是產(chǎn)品，對應(yīng)于工廠方法；

 

用了工廠方法模式，你替換生成鍵盤的工廠方法，就可以把鍵盤從羅技換到微軟。但是用了抽象工廠模式，你只要換家工廠，就可以同時替換鼠標(biāo)和鍵盤一套。如果你要的產(chǎn)品有幾十個，當(dāng)然用抽象工廠模式一次替換全部最方便（這個工廠會替你用相應(yīng)的工廠方法）

 

所以說抽象工廠就像工廠，而工廠方法則像是工廠的一種產(chǎn)品生產(chǎn)線

 

3、單例模式（Singleton）

單例對象（Singleton）是一種常用的設(shè)計模式。在Java應(yīng)用中，單例對象能保證在一個JVM中，該對象只有一個實例存在。這樣的模式有幾個好處：

1、某些類創(chuàng)建比較頻繁，對于一些大型的對象，這是一筆很大的系統(tǒng)開銷。

2、省去了new操作符，降低了系統(tǒng)內(nèi)存的使用頻率，減輕GC壓力。

3、有些類如交易所的核心交易引擎，控制著交易流程，如果該類可以創(chuàng)建多個的話，系統(tǒng)完全亂了。（比如一個軍隊出現(xiàn)了多個司令員同時指揮，肯定會亂成一團(tuán)），所以只有使用單例模式，才能保證核心交易服務(wù)器獨立控制整個流程。

首先我們寫一個簡單的單例類：

[java]?view plaincopy

1. publicclass?Singleton?{??
2. ?
3. /*?持有私有靜態(tài)實例，防止被引用，此處賦值為null，目的是實現(xiàn)延遲加載?*/??
4. private?static?Singleton?instance?=?null;??
5. ?
6. /*?私有構(gòu)造方法，防止被實例化?*/??
7. private?Singleton()?{??
8. }??
9. ?
10. /*?靜態(tài)工程方法，創(chuàng)建實例?*/??
11. public?static?Singleton?getInstance()?{??
12. if?(instance?==?null)?{??
13. instance?=?new?Singleton();??
14. }??
15. return?instance;??
16. }??
17. ?
18. /*?如果該對象被用于序列化，可以保證對象在序列化前后保持一致?*/??
19. public?Object?readResolve()?{??
20. return?instance;??
21. }??
22. }??

這個類可以滿足基本要求，但是，像這樣毫無線程安全保護(hù)的類，如果我們把它放入多線程的環(huán)境下，肯定就會出現(xiàn)問題了，如何解決？我們首先會想到對getInstance方法加synchronized關(guān)鍵字，如下：

[java]?view plaincopy

1. publicstatic?synchronized?Singleton?getInstance()?{??
2. if?(instance?==?null)?{??
3. instance?=?new?Singleton();??
4. }??
5. return?instance;??
6. }??

但是，synchronized關(guān)鍵字鎖住的是這個對象，這樣的用法，在性能上會有所下降，因為每次調(diào)用getInstance()，都要對對象上鎖，事實上，只有在第一次創(chuàng)建對象的時候需要加鎖，之后就不需要了，所以，這個地方需要改進(jìn)。我們改成下面這個：

[java]?view plaincopy

1. publicstatic?Singleton?getInstance()?{??
2. if?(instance?==?null)?{??
3. synchronized?(instance)?{??
4. if?(instance?==?null)?{??
5. instance?=?new?Singleton();??
6. }??
7. }??
8. }??
9. return?instance;??
10. }??

似乎解決了之前提到的問題，將synchronized關(guān)鍵字加在了內(nèi)部，也就是說當(dāng)調(diào)用的時候是不需要加鎖的，只有在instance為null，并創(chuàng)建對象的時候才需要加鎖，性能有一定的提升。但是，這樣的情況，還是有可能有問題的，看下面的情況：在Java指令中創(chuàng)建對象和賦值操作是分開進(jìn)行的，也就是說instance = new Singleton();語句是分兩步執(zhí)行的。但是JVM并不保證這兩個操作的先后順序，也就是說有可能JVM會為新的Singleton實例分配空間，然后直接賦值給instance成員，然后再去初始化這個Singleton實例。這樣就可能出錯了，我們以A、B兩個線程為例：

a>A、B線程同時進(jìn)入了第一個if判斷

b>A首先進(jìn)入synchronized塊，由于instance為null，所以它執(zhí)行instance = new Singleton();

c>由于JVM內(nèi)部的優(yōu)化機(jī)制，JVM先畫出了一些分配給Singleton實例的空白內(nèi)存，并賦值給instance成員（注意此時JVM沒有開始初始化這個實例），然后A離開了synchronized塊。

d>B進(jìn)入synchronized塊，由于instance此時不是null，因此它馬上離開了synchronized塊并將結(jié)果返回給調(diào)用該方法的程序。

e>此時B線程打算使用Singleton實例，卻發(fā)現(xiàn)它沒有被初始化，于是錯誤發(fā)生了。

所以程序還是有可能發(fā)生錯誤，其實程序在運(yùn)行過程是很復(fù)雜的，從這點我們就可以看出，尤其是在寫多線程環(huán)境下的程序更有難度，有挑戰(zhàn)性。我們對該程序做進(jìn)一步優(yōu)化：

[java]?view plaincopy

1. privatestatic?class?SingletonFactory{???????????
2. private?static?Singleton?instance?=?new?Singleton();???????????
3. }???????????
4. public?static?Singleton?getInstance(){???????????
5. returninstance;???????????
6. }???

實際情況是，單例模式使用內(nèi)部類來維護(hù)單例的實現(xiàn)，JVM內(nèi)部的機(jī)制能夠保證當(dāng)一個類被加載的時候，這個類的加載過程是線程互斥的。這樣當(dāng)我們第一次調(diào)用getInstance的時候，JVM能夠幫我們保證instance只被創(chuàng)建一次，并且會保證把賦值給instance的內(nèi)存初始化完畢，這樣我們就不用擔(dān)心上面的問題。同時該方法也只會在第一次調(diào)用的時候使用互斥機(jī)制，這樣就解決了低性能問題。這樣我們暫時總結(jié)一個完美的單例模式：

[java]?view plaincopy

1. publicclass?Singleton?{??
2. ?
3. /*?私有構(gòu)造方法，防止被實例化?*/??
4. private?Singleton()?{??
5. }??
6. ?
7. /*?此處使用一個內(nèi)部類來維護(hù)單例?*/??
8. private?static?class?SingletonFactory?{??
9. private?static?Singleton?instance?=?new?Singleton();??
10. }??
11. ?
12. /*?獲取實例?*/??
13. public?static?Singleton?getInstance()?{??
14. returninstance;??
15. }??
16. ?
17. /*?如果該對象被用于序列化，可以保證對象在序列化前后保持一致?*/??
18. public?Object?readResolve()?{??
19. return?getInstance();??
20. }??
21. }??

其實說它完美，也不一定，如果在構(gòu)造函數(shù)中拋出異常，實例將永遠(yuǎn)得不到創(chuàng)建，也會出錯。所以說，十分完美的東西是沒有的，我們只能根據(jù)實際情況，選擇最適合自己應(yīng)用場景的實現(xiàn)方法。也有人這樣實現(xiàn)：因為我們只需要在創(chuàng)建類的時候進(jìn)行同步，所以只要將創(chuàng)建和getInstance()分開，單獨為創(chuàng)建加synchronized關(guān)鍵字，也是可以的：

[java]?view plaincopy

1. publicclass?SingletonTest?{??
2. ?
3. private?static?SingletonTest?instance?=?null;??
4. ?
5. private?SingletonTest()?{??
6. }??
7. ?
8. private?static?synchronized?void?syncInit()?{??
9. if?(instance?==?null)?{??
10. instance?=?new?SingletonTest();??
11. }??
12. }??
13. ?
14. public?static?SingletonTest?getInstance()?{??
15. if?(instance?==?null)?{??
16. syncInit();??
17. }??
18. return?instance;??
19. }??
20. }??

考慮性能的話，整個程序只需創(chuàng)建一次實例，所以性能也不會有什么影響。

補(bǔ)充：采用"影子實例"的辦法為單例對象的屬性同步更新

[java]?view plaincopy

1. publicclass?SingletonTest?{??
2. ?
3. private?static?SingletonTest?instance?=?null;??
4. private?Vector?properties?=?null;??
5. ?
6. public?Vector?getProperties()?{??
7. return?properties;??
8. }??
9. ?
10. private?SingletonTest()?{??
11. }??
12. ?
13. private?static?synchronized?void?syncInit()?{??
14. if?(instance?==?null)?{??
15. instance?=?new?SingletonTest();??
16. }??
17. }??
18. ?
19. public?static?SingletonTest?getInstance()?{??
20. if?(instance?==?null)?{??
21. syncInit();??
22. }??
23. return?instance;??
24. }??
25. ?
26. public?void?updateProperties()?{??
27. SingletonTest?shadow?=?new?SingletonTest();??
28. properties?=?shadow.getProperties();??
29. }??
30. }??

通過單例模式的學(xué)習(xí)告訴我們：

1、單例模式理解起來簡單，但是具體實現(xiàn)起來還是有一定的難度。

2、synchronized關(guān)鍵字鎖定的是對象，在用的時候，一定要在恰當(dāng)?shù)牡胤绞褂茫ㄗ⒁庑枰褂面i的對象和過程，可能有的時候并不是整個對象及整個過程都需要鎖）。

到這兒，單例模式基本已經(jīng)講完了，結(jié)尾處，筆者突然想到另一個問題，就是采用類的靜態(tài)方法，實現(xiàn)單例模式的效果，也是可行的，此處二者有什么不同？

首先，靜態(tài)類不能實現(xiàn)接口。（從類的角度說是可以的，但是那樣就破壞了靜態(tài)了。因為接口中不允許有static修飾的方法，所以即使實現(xiàn)了也是非靜態(tài)的）

其次，單例可以被延遲初始化，靜態(tài)類一般在第一次加載是初始化。之所以延遲加載，是因為有些類比較龐大，所以延遲加載有助于提升性能。

再次，單例類可以被繼承，他的方法可以被覆寫。但是靜態(tài)類內(nèi)部方法都是static，無法被覆寫。

最后一點，單例類比較靈活，畢竟從實現(xiàn)上只是一個普通的Java類，只要滿足單例的基本需求，你可以在里面隨心所欲的實現(xiàn)一些其它功能，但是靜態(tài)類不行。從上面這些概括中，基本可以看出二者的區(qū)別，但是，從另一方面講，我們上面最后實現(xiàn)的那個單例模式，內(nèi)部就是用一個靜態(tài)類來實現(xiàn)的，所以，二者有很大的關(guān)聯(lián)，只是我們考慮問題的層面不同罷了。兩種思想的結(jié)合，才能造就出完美的解決方案，就像HashMap采用數(shù)組+鏈表來實現(xiàn)一樣，其實生活中很多事情都是這樣，單用不同的方法來處理問題，總是有優(yōu)點也有缺點，最完美的方法是，結(jié)合各個方法的優(yōu)點，才能最好的解決問題！

 

4、建造者模式（Builder）

 

5、原型模式（Prototype）

原型模式雖然是創(chuàng)建型的模式，但是與工程模式?jīng)]有關(guān)系，從名字即可看出，該模式的思想就是將一個對象作為原型，對其進(jìn)行復(fù)制、克隆，產(chǎn)生一個和原對象類似的新對象。本小結(jié)會通過對象的復(fù)制，進(jìn)行講解。在Java中，復(fù)制對象是通過clone()實現(xiàn)的，先創(chuàng)建一個原型類：

[java]?view plaincopy

1. publicclass?Prototype?implements?Cloneable?{??
2. ?
3. public?Object?clone()?throws?CloneNotSupportedException?{??
4. Prototype?proto?=?(Prototype)?super.clone();??
5. return?proto;??
6. }??
7. }??

很簡單，一個原型類，只需要實現(xiàn)Cloneable接口，覆寫clone方法，此處clone方法可以改成任意的名稱，因為Cloneable接口是個空接口，你可以任意定義實現(xiàn)類的方法名，如cloneA或者cloneB，因為此處的重點是super.clone()這句話，super.clone()調(diào)用的是Object的clone()方法，而在Object類中，clone()是native的，具體怎么實現(xiàn)，我會在另一篇文章中，關(guān)于解讀Java中本地方法的調(diào)用，此處不再深究。在這兒，我將結(jié)合對象的淺復(fù)制和深復(fù)制來說一下，首先需要了解對象深、淺復(fù)制的概念：

淺復(fù)制：將一個對象復(fù)制后，基本數(shù)據(jù)類型的變量都會重新創(chuàng)建，而引用類型，指向的還是原對象所指向的。

深復(fù)制：將一個對象復(fù)制后，不論是基本數(shù)據(jù)類型還有引用類型，都是重新創(chuàng)建的。簡單來說，就是深復(fù)制進(jìn)行了完全徹底的復(fù)制，而淺復(fù)制不徹底。

此處，寫一個深淺復(fù)制的例子：

[java]?view plaincopy

1. publicclass?Prototype?implements?Cloneable,?Serializable?{??
2. ?
3. private?static?final?long?serialVersionUID?=?1L;??
4. private?String?string;??
5. ?
6. private?SerializableObject?obj;??
7. ?
8. /*?淺復(fù)制?*/??
9. public?Object?clone()?throws?CloneNotSupportedException?{??
10. Prototype?proto?=?(Prototype)?super.clone();??
11. return?proto;??
12. }??
13. ?
14. /*?深復(fù)制?*/??
15. public?Object?deepClone()?throws?IOException,?ClassNotFoundException?{??
16. ?
17. /*?寫入當(dāng)前對象的二進(jìn)制流?*/??
18. ByteArrayOutputStream?bos?=?new?ByteArrayOutputStream();??
19. ObjectOutputStream?oos?=?new?ObjectOutputStream(bos);??
20. writeObject(this);??
21. ?
22. /*?讀出二進(jìn)制流產(chǎn)生的新對象?*/??
23. ByteArrayInputStream?bis?=?new?ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());??
24. ObjectInputStream?ois?=?new?ObjectInputStream(bis);??
25. returnreadObject();??
26. }??
27. ?
28. public?String?getString()?{??
29. return?string;??
30. }??
31. ?
32. public?void?setString(String?string)?{??
33. this.string?=?string;??
34. }??
35. ?
36. public?SerializableObject?getObj()?{??
37. return?obj;??
38. }??
39. ?
40. public?void?setObj(SerializableObject?obj)?{??
41. this.obj?=?obj;??
42. }??
43. ?
44. }??
45. ?
46. classSerializableObject?implements?Serializable?{??
47. private?static?final?long?serialVersionUID?=?1L;??
48. }??

 

要實現(xiàn)深復(fù)制，需要采用流的形式讀入當(dāng)前對象的二進(jìn)制輸入，再寫出二進(jìn)制數(shù)據(jù)對應(yīng)的對象。

 

 

 

B、結(jié)構(gòu)模式（7種）

 

我們接著討論設(shè)計模式，上篇文章我講完了5種創(chuàng)建型模式，這章開始，我將講下7種結(jié)構(gòu)型模式：適配器模式、裝飾模式、代理模式、外觀模式、橋接模式、組合模式、享元模式。其中對象的適配器模式是各種模式的起源，我們看下面的圖：

6、適配器模式

?適配器模式將某個類的接口轉(zhuǎn)換成客戶端期望的另一個接口表示，目的是消除由于接口不匹配所造成的類的兼容性問題。主要分為三類：類的適配器模式、對象的適配器模式、接口的適配器模式。

01、類的適配器模式

核心思想就是：有一個Source類，擁有一個方法，待適配，目標(biāo)接口是Targetable，通過Adapter類，將Source的功能擴(kuò)展到Targetable里，看代碼：

[java]?view plaincopy

1. publicclass?Source?{??
2. ?
3. public?void?method1()?{??
4. out.println("this?is?original?method!");??
5. }??
6. }??

[java]?view plaincopy

1. publicinterface?Targetable?{??
2. ?
3. /*?與原類中的方法相同?*/??
4. public?void?method1();??
5. ?
6. /*?新類的方法?*/??
7. public?void?method2();??
8. }??

[java]?view plaincopy

1. publicclass?Adapter?extends?Source?implements?Targetable?{??
2. ?
3. @Override??
4. public?void?method2()?{??
5. out.println("this?is?the?targetable?method!");??
6. }??
7. }??

Adapter類繼承Source類，實現(xiàn)Targetable接口，下面是測試類：

[java]?view plaincopy

1. publicclass?AdapterTest?{??
2. ?
3. public?static?void?main(String[]?args)?{??
4. Targetable?target?=?new?Adapter();??
5. method1();??
6. method2();??
7. }??
8. }??

輸出：

this is original method!
this is the targetable method!

這樣Targetable接口的實現(xiàn)類就具有了Source類的功能。

02、對象的適配器模式

基本思路和類的適配器模式相同，只是將Adapter類作修改，這次不繼承Source類，而是持有Source類的實例，以達(dá)到解決兼容性的問題?？磮D：

只需要修改Adapter類的源碼即可：

[java]?view plaincopy

1. publicclass?Wrapper?implements?Targetable?{??
2. ?
3. private?Source?source;??
4. ?
5. public?Wrapper(Source?source){??
6. super();??
7. this.source?=?source;??
8. }??
9. @Override??
10. public?void?method2()?{??
11. out.println("this?is?the?targetable?method!");??
12. }??
13. ?
14. @Override??
15. public?void?method1()?{??
16. method1();??
17. }??
18. }??

測試類：

[java]?view plaincopy

1. publicclass?AdapterTest?{??
2. ?
3. public?static?void?main(String[]?args)?{??
4. Source?source?=?new?Source();??
5. Targetable?target?=?new?Wrapper(source);??
6. method1();??
7. method2();??
8. }??
9. }??

輸出與第一種一樣，只是適配的方法不同而已。

 

03、接口的適配器模式

第三種適配器模式是接口的適配器模式，接口的適配器是這樣的：有時我們寫的一個接口中有多個抽象方法，當(dāng)我們寫該接口的實現(xiàn)類時，必須實現(xiàn)該接口的所有方法，這明顯有時比較浪費(fèi)，因為并不是所有的方法都是我們需要的，有時只需要某一些，此處為了解決這個問題，我們引入了接口的適配器模式，借助于一個抽象類，該抽象類實現(xiàn)了該接口，實現(xiàn)了所有的方法，而我們不和原始的接口打交道，只和該抽象類取得聯(lián)系，所以我們寫一個類，繼承該抽象類，重寫我們需要的方法就行?？匆幌骂悎D：

這個很好理解，在實際開發(fā)中，我們也常會遇到這種接口中定義了太多的方法，以致于有時我們在一些實現(xiàn)類中并不是都需要?？创a：

[java]?view plaincopy

1. publicinterface?Sourceable?{??
2. ?
3. public?void?method1();??
4. public?void?method2();??
5. }??

抽象類Wrapper2：

[java]?view plaincopy

1. publicabstract?class?Wrapper2?implements?Sourceable{??
2. ?
3. public?void?method1(){}??
4. public?void?method2(){}??
5. }??

[java]?view plaincopy

1. publicclass?SourceSub1?extends?Wrapper2?{??
2. public?void?method1(){??
3. out.println("the?sourceable?interface's?first?Sub1!");??
4. }??
5. }??

[java]?view plaincopy

1. publicclass?SourceSub2?extends?Wrapper2?{??
2. public?void?method2(){??
3. out.println("the?sourceable?interface's?second?Sub2!");??
4. }??
5. }??

[java]?view plaincopy

1. publicclass?WrapperTest?{??
2. ?
3. public?static?void?main(String[]?args)?{??
4. Sourceable?source1?=?new?SourceSub1();??
5. Sourceable?source2?=?new?SourceSub2();??
6. ?
7. method1();??
8. method2();??
9. method1();??
10. method2();??
11. }??
12. }??

測試輸出：

the sourceable interface's first Sub1!
the sourceable interface's second Sub2!

達(dá)到了我們的效果！

?講了這么多，總結(jié)一下三種適配器模式的應(yīng)用場景：

類的適配器模式：當(dāng)希望將一個類轉(zhuǎn)換成滿足另一個新接口的類時，可以使用類的適配器模式，創(chuàng)建一個新類，繼承原有的類，實現(xiàn)新的接口即可。

對象的適配器模式：當(dāng)希望將一個對象轉(zhuǎn)換成滿足另一個新接口的對象時，可以創(chuàng)建一個Wrapper類，持有原類的一個實例，在Wrapper類的方法中，調(diào)用實例的方法就行。

接口的適配器模式：當(dāng)不希望實現(xiàn)一個接口中所有的方法時，可以創(chuàng)建一個抽象類Wrapper，實現(xiàn)所有方法，我們寫別的類的時候，繼承抽象類即可。

 

 

7、裝飾模式（Decorator）

顧名思義，裝飾模式就是給一個對象增加一些新的功能，而且是動態(tài)的，要求裝飾對象和被裝飾對象實現(xiàn)同一個接口，裝飾對象持有被裝飾對象的實例，關(guān)系圖如下：

Source類是被裝飾類，Decorator類是一個裝飾類，可以為Source類動態(tài)的添加一些功能，代碼如下：

[java]?view plaincopy

1. publicinterface?Sourceable?{??
2. public?void?method();??
3. }??

[java]?view plaincopy

1. publicclass?Source?implements?Sourceable?{??
2. ?
3. @Override??
4. public?void?method()?{??
5. out.println("the?original?method!");??
6. }??
7. }??

[java]?view plaincopy

1. publicclass?Decorator?implements?Sourceable?{??
2. ?
3. private?Sourceable?source;??
4. ?
5. public?Decorator(Sourceable?source){??
6. super();??
7. this.source?=?source;??
8. }??
9. @Override??
10. public?void?method()?{??
11. out.println("before?decorator!");??
12. method();??
13. out.println("after?decorator!");??
14. }??
15. }??

測試類：

[java]?view plaincopy

1. publicclass?DecoratorTest?{??
2. ?
3. public?static?void?main(String[]?args)?{??
4. Sourceable?source?=?new?Source();??
5. Sourceable?obj?=?new?Decorator(source);??
6. method();??
7. }??
8. }??

輸出：

before decorator!
the original method!
after decorator!

裝飾器模式的應(yīng)用場景：

1、需要擴(kuò)展一個類的功能。

2、動態(tài)的為一個對象增加功能，而且還能動態(tài)撤銷。（繼承不能做到這一點，繼承的功能是靜態(tài)的，不能動態(tài)增刪。）

缺點：產(chǎn)生過多相似的對象，不易排錯！

 

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