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标题: 【上海校区】常见设计模式及实例 [打印本页]
作者: 郑委员 时间: 2019-9-24 19:56
标题: 【上海校区】常见设计模式及实例
本帖最后由 郑委员 于 2019-9-24 20:11 编辑
设计模式分为三种类型，共23种：
创建型模式：单例模式、抽象工厂模式、建造者模式、工厂模式、原型模式
结构型模式：适配器模式、桥接模式、装饰模式、组合模式、外观模式、享元模式、代理模式
行为型模式：模板方法模式、命令模式、迭代器模式、观察者模式、中介者模式、备忘录模式、解释器模式、状态模式、策略模式
本文主要讲解的是：
创建型模式：单例模式、建造者模式、工厂模式、
结构型模式：适配器模式、代理模式
行为型模式：模板方法模式、策略模式
对应的GitHub项目地址：https://github.com/kkzhilu/DesignPattern
可以下载进行深入的理解
创建型模式例子
单例模式：
对应的类: SingleTon.java
参考博客：http://www.runoob.com/design-pattern/singleton-pattern.html
[Java] 纯文本查看 复制代码
/***
* 创建型模式 ---- 单例模式
*
* @author kxm
*/
public class SingleTon {
/***
* 单例设计模式的一般定义：一个类中只允许有一个实例。 实现思路：让类的构造方法私有化，同时提供一个静态方法去实例化这个类。
*
* 懒汉式：在静态方法中初始化。时间换空间。（不推荐，时间很重要） 饿汉式：在声明对象就初始化。空间换时间。（推荐，空间不是问题）
*
* 懒汉式线程不安全，需要加上同步锁，同步锁影响了程序执行效率 饿汉式天生线程安全，类加载的时候初始化一次对象，效率比懒汉式高。
*
* 注意私有构造方法
*/
// 定义成私有构成方法，变成单例的 单例模式的核心
private SingleTon() {}
// 饿汉式：类加载的时候即进行初始化
private static final SingleTon single = new SingleTon();
public static SingleTon getTeacher() {
return single;
}
/******************************* 分割线 *********************************/
// 懒汉式 双重校验锁保证线程安全，比较好的写法 --- volatile 禁止指令重排 主要由于new SingleTon();可能出现问题
private volatile static SingleTon myTest = null;
public static SingleTon geTest() {
if (myTest == null) {
synchronized (SingleTon.class) {
if (myTest == null) {
myTest = new SingleTon();
}
}
}
return myTest;
}
/***
* 较为标准的写法 --- 静态内部类写法
* 是否 Lazy 初始化：是
* 是否多线程安全：是
* @author kxm
*/
private static class SingletonHolder {
private static final SingleTon INSTANCE = new SingleTon();
}
public static final SingleTon getInstance() {
return SingletonHolder.INSTANCE;
}
}
工厂模式：
简单工厂 --- SimpleFactoryTon.java：
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/***
* 创建型模式 ---- 工厂模式 (简单工厂模式)
* @author kxm
*/
public class SimpleFactoryTon {
public Car creatCarFactory(int num) {
Car car = null ;
switch (num) {
case 1:
car = new Car("东风雪铁龙");
break;
case 2:
car = new Car("东风雪铁龙","红色");
break;
default:
car = new Car();
break;
}
return car;
}
}
class Car{
private String band;
private String color;
public Car() {}
public Car(String band) {
this.band = band;
}
public Car(String band, String color) {
this.band = band;
this.color = color;
}
public String getBand() {
return band;
}
public void setBand(String band) {
this.band = band;
}
public String getColor() {
return color;
}
public void setColor(String color) {
this.color = color;
}
}
工厂方法模式：
参考博客：https://www.jianshu.com/p/d0c444275827
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abstract class Factory{
public abstract Product Manufacture();
}
public class FactoryA extends Factory {
@Override
public Product Manufacture() {
return new ProductA();
}
}
public class FactoryB extends Factory {
@Override
public Product Manufacture() {
return new ProductB();
}
}
abstract class Product{
public abstract void Show();
}
public class ProductA extends Product {
//具体产品A类
@Override
public void Show() {
System.out.println("生产出了产品A");
}
}
public class ProductB extends Product {
//具体产品B类
@Override
public void Show() {
System.out.println("生产出了产品B");
}
}
/**
* 创建型模式 ---- 工厂模式 (工厂方法模式)
* 相比简单工厂的优点:
* 更符合开-闭原则
* 符合单一职责原则
* 不使用静态工厂方法，可以形成基于继承的等级结构
*
* 参考文档：https://www.jianshu.com/p/d0c444275827
* @author kxm
*/
public class TestFactory {
public static void main(String[] args) {
//客户要产品A
FactoryA mFactoryA = new FactoryA();
mFactoryA.Manufacture().Show();
//客户要产品B
FactoryB mFactoryB = new FactoryB();
mFactoryB.Manufacture().Show();
}
}
建造者模式：
参考博客：https://blog.csdn.net/u010102390/article/details/80179754
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// 1.需要的对象定义：产品（Product）
public class Human {
private String head;
private String body;
private String hand;
private String foot;
public String getHead() {
return head;
}
public void setHead(String head) {
this.head = head;
}
public String getBody() {
return body;
}
public void setBody(String body) {
this.body = body;
}
public String getHand() {
return hand;
}
public void setHand(String hand) {
this.hand = hand;
}
public String getFoot() {
return foot;
}
public void setFoot(String foot) {
this.foot = foot;
}
@Override
public String toString() {
return "Human [head=" + head + ", body=" + body + ", hand=" + hand + ", foot=" + foot + "]";
}
}
// 2.定义需要对象应有的方法及返回对象的抽象方法 --- 建造者角色（Builder）
public interface IBuildHuman {
public void buildHead();
public void buildBody();
public void buildHand();
public void buildFoot();
public Human createHuman();
}
// 3.实现类实现抽象方法，进行建造 --- 具体创建者角色（ConcreteBuilder）
public class SmartManBuilder implements IBuildHuman {
Human human;
public SmartManBuilder() {
human = new Human();
}
@Override
public void buildHead() {
human.setHead("头脑智商180");
}
@Override
public void buildBody() {
human.setBody("身体");
}
@Override
public void buildHand() {
human.setHand("手");
}
@Override
public void buildFoot() {
human.setFoot("脚");
}
@Override
public Human createHuman() {
return human;
}
}
// 3.实现类实现抽象方法，进行建造 --- 具体创建者角色 当前为运动员
public class ActiveManBuilder implements IBuildHuman {
Human human;
public ActiveManBuilder() {
human = new Human();
}
@Override
public void buildHead() {
human.setHead("头脑智商180");
}
@Override
public void buildBody() {
human.setBody("身体无敌的运动员");
}
@Override
public void buildHand() {
human.setHand("手");
}
@Override
public void buildFoot() {
human.setFoot("脚");
}
@Override
public Human createHuman() {
return human;
}
}
// 4.建造模式的核心 --- 指导者（Director,进行建造组装)
public class Director {
public Human createHumanByDirecotr(IBuildHuman bh) {
bh.buildBody();
bh.buildFoot();
bh.buildHand();
bh.buildHead();
return bh.createHuman();
}
}
/***
* 创建型模式 ---- 建造者模式：
* 1.需要的对象定义：产品（Product）
* 2.定义需要对象应有的方法及返回对象的抽象方法 --- 建造者角色（Builder）
* 3.实现类实现抽象方法，进行建造 --- 具体创建者角色（ConcreteBuilder）
* 4.建造模式的核心 --- 指导者（Director）
* @author kxm
*/
public class BuildTest {
public static void main(String[] args) {
Director director = new Director();
Human human = director.createHumanByDirecotr(new SmartManBuilder());
Human humanAgain = director.createHumanByDirecotr(new ActiveManBuilder());
System.out.println(human);
System.out.println(humanAgain);
}
}
测试结果：
Human [head=头脑智商180, body=身体, hand=手, foot=脚]
Human [head=头脑智商180, body=身体无敌的运动员, hand=手, foot=脚]
结构型模式例子
适配器模式：
参考博客：https://www.cnblogs.com/V1haoge/p/6479118.html
适配器模式分为三种：类适配器，对象适配器，接口适配器
前两种的主要作用相当于生活中的真实适配器，如5v的充电器需要插入220v的电压，这里就需要适配器
另外一种是接口适配器，如MouseAdapter，我们只需要重写我们需要的方法，不需要的方法就不管它，可以大大减少我们的代码量，提高效率
类适配器：
比如，我们现在有USB标准接口，但是PS2也想插入用一下，直接使用是不行的，因此需要适配器
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public interface Usb {
void isUsb();
}
public interface Ps2 {
void isPs2();
}
public class Usber implements Usb {
@Override
public void isUsb() {
System.out.println("USB口");
}
}
创建适配器：
/***
* 类适配器实现思路: 适配器继承标准类，实现需要适配的接口，实现接口内方法即可
* @author kxm
*/
public class UsbAdapter extends Usber implements Ps2 {
@Override
public void isPs2() {
super.isUsb();
}
}
测试类：
/***
* 结构型模式：适配器模式 --- 类适配器
* Usb接口，Ps2接口，无法直接互相使用，因此通过类适配器的方式，进行适配
* 文章参考：https://www.cnblogs.com/V1haoge/p/6479118.html
*
* 类适配器与对象适配器的使用场景一致，仅仅是实现手段稍有区别，二者主要用于如下场景：
* （1）想要使用一个已经存在的类，但是它却不符合现有的接口规范，导致无法直接去访问，这时创建一个适配器就能间接去访问这个类中的方法
* （2）我们有一个类，想将其设计为可重用的类（可被多处访问），我们可以创建适配器来将这个类来适配其他没有提供合适接口的类
* @author kxm
*/
public class TestAdapter {
public static void main(String[] args) {
Ps2 ps2 = new UsbAdapter();
ps2.isPs2();
}
}
测试结果：
USB口 ---- 可以发现，我们调用的是Ps2的接口方法，返回的是Usb口，达到了适配的目的
对象适配器：
由于类适配器写好之后就只能针对一个类使用，因此衍生出对象适配器，代码变化不大，主要是适配器有所变化
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/***
* 对象适配器实现思路: 适配器实现被适配的接口，通过构造方法获取到标准对象，再把需要被适配的方法重写，替换成标准方法
* @author kxm
*/
public class UsbObjectAdapter implements Ps2 {
private Usber usb;
public UsbObjectAdapter(Usber usber) {
this.usb = usber;
}
@Override
public void isPs2() {
usb.isUsb();
}
}
测试类：
public class TestObjectAdapter {
public static void main(String[] args) {
Usber usber = new Usber();
Ps2 ps2 = new UsbObjectAdapter(usber);
ps2.isPs2();
}
}
结果：USB口
接口适配器 --- 用来减少代码量，提高可读性：
public interface A {
void a();
void b();
void c();
void d();
void e();
void f();
}
/****
* 抽象类适配接口，实现空方法
* @author kxm
*/
public abstract class Adapter implements A {
@Override
public void a() {
// TODO Auto-generated method stub
}
@Override
public void b() {
// TODO Auto-generated method stub
}
@Override
public void c() {
// TODO Auto-generated method stub
}
@Override
public void d() {
// TODO Auto-generated method stub
}
@Override
public void e() {
// TODO Auto-generated method stub
}
@Override
public void f() {
// TODO Auto-generated method stub
}
}
// 真正的工具类想要使用时，继承适配器类，只需要重写我们需要的方法即可
public class Ashili extends Adapter {
public void a(){
System.out.println("实现A方法被调用");
}
}
/***
* 接口适配器模式
* 原理：通过抽象类来实现适配，用来减少不必要代码的效果 --- MouseAdapter
*
* 接口适配器使用场景：
* （1）想要使用接口中的某个或某些方法，但是接口中有太多方法，
* 我们要使用时必须实现接口并实现其中的所有方法，可以使用抽象类来实现接口，
* 并不对方法进行实现（仅置空），然后我们再继承这个抽象类来通过重写想用的方法的方式来实现。这个抽象类就是适配器。
*
* 好处：不需要完全实现内部的所有方法，只需要选择有需要的去使用
* @author kxm
*/
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Ashili ashili = new Ashili();
ashili.a();
ashili.b();
ashili.c();
}
}
测试结果：
实现A方法被调用
代理模式
代理模式分为静态代理，JDK动态代理，CGLIB动态代理，三种方式，代理模式是Spring中面向切面编程的核心
静态代理：
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// 定义普通接口
public interface Subject {
public void shopping();
}
// 普通实现类实现接口
public class SuperMan implements Subject {
@Override
public void shopping() {
System.out.println("超人要去购物了~~~");
}
}
// 代理类 --- 代理SuperMan这个类，增强其方法，控制其访问
public class Proxy implements Subject {
private SuperMan superman;
public Proxy(SuperMan superMan) {
this.superman = superMan;
}
@Override
public void shopping() {
//代购之前要做的事情
System.out.println("做大量的商品专业评估");
System.out.println("==========代理之前==========");
superman.shopping();//被代理人真正的业务
System.out.println("==========代理之后==========");
//代购之后要做的事情
System.out.println("代购之后的客户满意度调查");
}
}
// 测试类
/***
* 结构型模式： 代理模式 --- 静态代理
* 主要的思路就是把，继承同一的接口的类A，放到继承接口的类B中调用，在调用前后可以加上新的方法
*
* Java中线程的设计就使用了静态代理设计模式，其中自定义线程类实现Runable接口，
* Thread类也实现了Runalbe接口，在创建子线程的时候，
* 传入了自定义线程类的引用，再通过调用start()方法，调用自定义线程对象的run()方法。实现了线程的并发执行。
*
* @author kxm
*/
public class TestProxy {
public static void main(String[] args) {
SuperMan superMan = new SuperMan();
Subject subject = new Proxy(superMan);
subject.shopping();
}
}
测试结果：
做大量的商品专业评估
==========方法调用之前==========
超人要去购物了~~~
==========方法调用之后==========
代购之后的客户满意度调查
JDK动态代理：
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// 普通接口
public interface UserService {
void saveUser();
}
// 普通实现
public class UserServiceImpl implements UserService {
@Override
public void saveUser() {
System.out.println("调用 saveUser() 方法");
}
}
// 代理类 --- 进行JDK动态代理 注意Proxy.newProxyInstance()方法的参数
// 参数是：被代理的类加载器，接口，重写InvocationHandler方法
public class MyProxyUtil {
public static UserService getProxyByJDK(UserService service) {
UserService userService = (UserService) Proxy.newProxyInstance(service.getClass().getClassLoader(),
service.getClass().getInterfaces(),
new InvocationHandler() {
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
System.out.println("记录日志-开始");
Object obj = method.invoke(service, args);
System.out.println("记录日志-结束");
return obj;
}
});
return userService;
}
}
// 测试类
/***
* 通过JDK动态代理技术，还有一种是CGLIB动态代理，详情见Spring中的代码
* @author kxm
*/
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 创建目标对象
UserService userService = new UserServiceImpl();
// 生成代理对象
UserService proxy = MyProxyUtil.getProxyByJDK(userService);
// 调用目标对象方法
userService.saveUser();
System.out.println("===================================");
// 调用代理对象方法
proxy.saveUser();
}
}
测试结果：
调用 saveUser() 方法
===================================
记录日志-开始
调用 saveUser() 方法
记录日志-结束
行为型模式例子
模板方法模式：
参考博客:https://blog.csdn.net/carson_ho/article/details/54910518
模板方法模式简单来说，就是定义一个公共模板，比如说，我要做菜，做炒空心菜和蒜蓉两种菜，做这两种菜的步骤是不完全一样，但是重复的步骤有很多的过程，因此我可以定义一个炒菜模板，如下：
[Java] 纯文本查看 复制代码
public abstract class TemplateClass {
// 模板方法，用来控制炒菜的流程 （炒菜的流程是一样的-复用）
// 申明为final，不希望子类覆盖这个方法，防止更改流程的执行顺序
final void cookProcess() {
// 第一步：倒油 --- 一样的
this.pourOil();
// 第二步：热油 --- 一样的
this.HeatOil();
// 第三步：倒蔬菜 -- 不一样
this.pourVegetable();
// 第四步：倒调味料 -- 不一样
this.pourSauce();
// 第五步：翻炒 --- 一样的
this.fry();
}
// 定义结构里哪些方法是所有过程都是一样的可复用的，哪些是需要子类进行实现的
// 第一步：倒油是一样的，所以直接实现
void pourOil() {
System.out.println("倒油");
}
// 第二步：热油是一样的，所以直接实现
void HeatOil() {
System.out.println("热油");
}
// 第三步：倒蔬菜是不一样的（一个下包菜，一个是下菜心）
// 所以声明为抽象方法，具体由子类实现
abstract void pourVegetable();
// 第四步：倒调味料是不一样的（一个下辣椒，一个是下蒜蓉）
// 所以声明为抽象方法，具体由子类实现
abstract void pourSauce();
// 第五步：翻炒是一样的，所以直接实现
void fry() {
System.out.println("炒啊炒啊炒到熟啊");
}
}
炒包菜 --- 核心步骤中，蔬菜材料和调味料不同，因此如下：
// 继承模板抽象类，实现尚未实现的两种抽象方法
public class BaoCai extends TemplateClass {
@Override
void pourVegetable() {
System.out.println("下锅的蔬菜是包菜");
}
@Override
void pourSauce() {
System.out.println("下锅的酱料是辣椒");
}
}
炒蒜蓉 --- 核心步骤中，蔬菜材料和调味料不同，因此如下：
public class SuanRong extends TemplateClass {
@Override
void pourVegetable() {
System.out.println("下锅的蔬菜是菜心");
}
@Override
void pourSauce() {
System.out.println("下锅的酱料是蒜蓉");
}
}
测试类如下:
/***
* 行为型模式：模版方法模式
* 核心：抽象父类定义相同的部分，实现相同的方法，子类实现不同的部分
* 即：现在有炒菜这个公共行为，但是炒的两个菜不同，具体来说是蔬菜和佐料，不同，因此需要重写的也是这两个部分的方法
* 参考博客:https://blog.csdn.net/carson_ho/article/details/54910518
* @author kxm
*/
public class TestTemplate {
public static void main(String[] args) {
BaoCai baoCai = new BaoCai();
SuanRong suanRong = new SuanRong();
baoCai.cookProcess();
System.out.println("================== 分割线 ===============");
suanRong.cookProcess();
}
}
测试结果：
倒油
热油
下锅的蔬菜是包菜
下锅的酱料是辣椒
炒啊炒啊炒到熟啊
================== 分割线 ===============
倒油
热油
下锅的蔬菜是菜心
下锅的酱料是蒜蓉
炒啊炒啊炒到熟啊
策略模式：
将算法的责任和本身进行解耦，使得：
算法可独立于使用外部而变化
客户端方便根据外部条件选择不同策略来解决不同问题
我们举一个销售策略的例子，在不同的时节，需要使用不同的销售方式，因此定义如下：
[Java] 纯文本查看 复制代码
// 定义接口方法
public abstract class Strategy {
public abstract void show();
}
//为春节准备的促销活动A
class StrategyA extends Strategy{
@Override
public void show() {
System.out.println("为春节准备的促销活动A");
}
}
//为中秋节准备的促销活动B
class StrategyB extends Strategy{
@Override
public void show() {
System.out.println("为中秋节准备的促销活动B");
}
}
//为圣诞节准备的促销活动C
class StrategyC extends Strategy{
@Override
public void show() {
System.out.println("为圣诞节准备的促销活动C");
}
}
定义销售人员选择策略：
public class SalesMan {
//持有抽象策略角色的引用
private Strategy strategy;
//生成销售员实例时告诉销售员什么节日（构造方法）
//使得让销售员根据传入的参数（节日）选择促销活动（这里使用一个简单的工厂模式）
public SalesMan(String festival) {
switch ( festival) {
//春节就使用春节促销活动
case "A":
strategy = new StrategyA();
break;
//中秋节就使用中秋节促销活动
case "B":
strategy = new StrategyB();
break;
//圣诞节就使用圣诞节促销活动
case "C":
strategy = new StrategyC();
break;
}
}
//向客户展示促销活动
public void SalesManShow(){
strategy.show();
}
}
测试类展示效果：
[Java] 纯文本查看 复制代码
/***
* 行为型模式：策略模式
* 定义一系列算法，将每个算法封装到具有公共接口的一系列策略类中，
* 从而使它们可以相互替换 & 让算法可在不影响客户端的情况下发生变化
* 优点：
* 策略类之间可以自由切换
* 易于扩展
* 避免使用多重条件选择语句（if else），充分体现面向对象设计思想。
*
* 参考文档:https://www.jianshu.com/p/0c62bf587b9c
* @author kxm
*/
public class StrategyPattern {
public static void main(String[] args) {
SalesMan mSalesMan ;
//春节来了，使用春节促销活动
System.out.println("对于春节：");
mSalesMan = new SalesMan("A");
mSalesMan.SalesManShow();
//中秋节来了，使用中秋节促销活动
System.out.println("对于中秋节：");
mSalesMan = new SalesMan("B");
mSalesMan.SalesManShow();
//圣诞节来了，使用圣诞节促销活动
System.out.println("对于圣诞节：");
mSalesMan = new SalesMan("C");
mSalesMan.SalesManShow();
}
}
测试结果：
对于春节：
为春节准备的促销活动A
对于中秋节：
为中秋节准备的促销活动B
对于圣诞节：
为圣诞节准备的促销活动C
常用的七大设计模式就介绍到这里，之后还会继续深入，争取在实战中使用上，期待更新吧~
————本文转自CSDN
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