Java Design Patterns

java的设计模式大体上分为三大类：

• 创建型模式（5种）：工厂方法模式，抽象工厂模式，单例模式，建造者模式，原型模式。
• 结构型模式（7种）：适配器模式，装饰器模式，代理模式，外观模式，桥接模式，组合模式，享元模式。
• 行为型模式（11种）：策略模式、模板方法模式、观察者模式、迭代子模式、责任链模式、命令模式、备忘录模式、状态模式、访问者模式、中介者模式、解释器模式。

设计模式遵循的原则有6个：

1、开闭原则（Open Close Principle）

　　对扩展开放，对修改关闭。

2、里氏代换原则（Liskov Substitution Principle）

　　只有当衍生类可以替换掉基类，软件单位的功能不受到影响时，基类才能真正被复用，而衍生类也能够在基类的基础上增加新的行为。

3、依赖倒转原则（Dependence Inversion Principle）

　　这个是开闭原则的基础，对接口编程，依赖于抽象而不依赖于具体。

4、接口隔离原则（Interface Segregation Principle）

　　使用多个隔离的借口来降低耦合度。

5、迪米特法则（最少知道原则）（Demeter Principle）

　　一个实体应当尽量少的与其他实体之间发生相互作用，使得系统功能模块相对独立。

6、合成复用原则（Composite Reuse Principle）

　　原则是尽量使用合成/聚合的方式，而不是使用继承。继承实际上破坏了类的封装性，超类的方法可能会被子类修改。

1. 工厂模式（Factory Method）

　　常用的工厂模式是静态工厂，利用static方法，作为一种类似于常见的工具类Utils等辅助效果，一般情况下工厂类不需要实例化。

1interface food{}
2
3class A implements food{}
4class B implements food{}
5class C implements food{}
6public class StaticFactory {
7    private StaticFactory(){}
8    
9    public static food getA(){  return new A(); }
10    public static food getB(){  return new B(); }
11    public static food getC(){  return new C(); }
12}
13
14class Client{
15    //客户端代码只需要将相应的参数传入即可得到对象
16    //用户不需要了解工厂类内部的逻辑。
17    public void get(String name){
18        food x = null ;
19        if ( name.equals("A")) {
20            x = StaticFactory.getA();
21        }else if ( name.equals("B")){
22            x = StaticFactory.getB();
23        }else {
24            x = StaticFactory.getC();
25        }
26    }
27}

2. 抽象工厂模式（Abstract Factory）

　　一个基础接口定义了功能，每个实现接口的子类就是产品，然后定义一个工厂接口，实现了工厂接口的就是工厂，这时候，接口编程的优点就出现了，我们可以新增产品类（只需要实现产品接口），只需要同时新增一个工厂类，客户端就可以轻松调用新产品的代码。

　　抽象工厂的灵活性就体现在这里，无需改动原有的代码，毕竟对于客户端来说，静态工厂模式在不改动StaticFactory类的代码时无法新增产品，如果采用了抽象工厂模式，就可以轻松的新增拓展类。

　　实例代码：

1interface food{}
2
3class A implements food{}
4class B implements food{}
5
6interface produce{ food get();}
7
8class FactoryForA implements produce{
9    @Override
10    public food get() {
11        return new A();
12    }
13}
14class FactoryForB implements produce{
15    @Override
16    public food get() {
17        return new B();
18    }
19}
20public class AbstractFactory {
21    public void ClientCode(String name){
22        food x= new FactoryForA().get();
23        x = new FactoryForB().get();
24    }
25}

3. 单例模式（Singleton）

 　　在内部创建一个实例，构造器全部设置为private，所有方法均在该实例上改动，在创建上要注意类的实例化只能执行一次，可以采用许多种方法来实现，如Synchronized关键字，或者利用内部类等机制来实现。

1public class Singleton {
2    private Singleton(){}
3
4    private static class SingletonBuild{
5        private static Singleton value = new Singleton();
6    }
7
8    public Singleton getInstance(){  return  SingletonBuild.value ;}
9    
10}

4.建造者模式（Builder）

　　在了解之前，先假设有一个问题，我们需要创建一个学生对象，属性有name,number,class,sex,age,school等属性，如果每一个属性都可以为空，也就是说我们可以只用一个name,也可以用一个school,name,或者一个class,number，或者其他任意的赋值来创建一个学生对象，这时该怎么构造？

　　难道我们写6个1个输入的构造函数，15个2个输入的构造函数.......吗？这个时候就需要用到Builder模式了。给个例子，大家肯定一看就懂：

1public class Builder {
2
3    static class Student{
4        String name = null ;
5        int number = -1 ;
6        String sex = null ;
7        int age = -1 ;
8        String school = null ;
9　　　　　//构建器，利用构建器作为参数来构建Student对象
10        static class StudentBuilder{
11            String name = null ;
12            int number = -1 ;
13            String sex = null ;
14            int age = -1 ;
15            String school = null ;
16            public StudentBuilder setName(String name) {
17                this.name = name;
18                return  this ;
19            }
20
21            public StudentBuilder setNumber(int number) {
22                this.number = number;
23                return  this ;
24            }
25
26            public StudentBuilder setSex(String sex) {
27                this.sex = sex;
28                return  this ;
29            }
30
31            public StudentBuilder setAge(int age) {
32                this.age = age;
33                return  this ;
34            }
35
36            public StudentBuilder setSchool(String school) {
37                this.school = school;
38                return  this ;
39            }
40            public Student build() {
41                return new Student(this);
42            }
43        }
44
45        public Student(StudentBuilder builder){
46            this.age = builder.age;
47            this.name = builder.name;
48            this.number = builder.number;
49            this.school = builder.school ;
50            this.sex = builder.sex ;
51        }
52    }
53
54    public static void main( String[] args ){
55        Student a = new Student.StudentBuilder().setAge(13).setName("LiHua").build();
56        Student b = new Student.StudentBuilder().setSchool("sc").setSex("Male").setName("ZhangSan").build();
57    }
58}

5. 原型模式（Protype）

原型模式就是讲一个对象作为原型，使用clone()方法来创建新的实例。

1public class Prototype implements Cloneable{
2
3    private String name;
4
5    public String getName() {
6        return name;
7    }
8
9    public void setName(String name) {
10        this.name = name;
11    }
12
13    @Override
14    protected Object clone()   {
15        try {
16            return super.clone();
17        } catch (CloneNotSupportedException e) {
18            e.printStackTrace();
19        }finally {
20            return null;
21        }
22    }
23
24    public static void main ( String[] args){
25        Prototype pro = new Prototype();
26        Prototype pro1 = (Prototype)pro.clone();
27    }
28}

此处使用的是浅拷贝，关于深浅拷贝，大家可以另行查找相关资料。

6.适配器模式（Adapter）

适配器模式的作用就是在原来的类上提供新功能。主要可分为3种：

• 类适配：创建新类，继承源类，并实现新接口，例如 

  class  adapter extends oldClass  implements newFunc{}
  

• 对象适配：创建新类持源类的实例，并实现新接口，例如 

  class adapter implements newFunc { private oldClass oldInstance ;}
  

• 接口适配：创建新的抽象类实现旧接口方法。例如 

  abstract class adapter implements oldClassFunc { void newFunc();}
  

7.装饰模式（Decorator）

 给一类对象增加新的功能，装饰方法与具体的内部逻辑无关。例如：

1interface Source{ void method();}
2public class Decorator implements Source{
3
4    private Source source ;
5    public void decotate1(){
6        System.out.println("decorate");
7    }
8    @Override
9    public void method() {
10        decotate1();
11        source.method();
12    }
13}

8.代理模式（Proxy）

客户端通过代理类访问，代理类实现具体的实现细节，客户只需要使用代理类即可实现操作。

这种模式可以对旧功能进行代理，用一个代理类调用原有的方法，且对产生的结果进行控制。

1interface Source{ void method();}
2
3class OldClass implements Source{
4    @Override
5    public void method() {
6    }
7}
8
9class Proxy implements Source{
10    private Source source = new OldClass();
11
12    void doSomething(){}
13    @Override
14    public void method() {
15        new Class1().Func1();
16        source.method();
17        new Class2().Func2();
18        doSomething();
19    }
20}

9.外观模式（Facade）

为子系统中的一组接口提供一个一致的界面，定义一个高层接口，这个接口使得这一子系统更加容易使用。这句话是百度百科的解释，有点难懂，但是没事，看下面的例子，我们在启动停止所有子系统的时候，为它们设计一个外观类，这样就可以实现统一的接口，这样即使有新增的子系统subSystem4,也可以在不修改客户端代码的情况下轻松完成。

1public class Facade {
2    private subSystem1 subSystem1 = new subSystem1();
3    private subSystem2 subSystem2 = new subSystem2();
4    private subSystem3 subSystem3 = new subSystem3();
5    
6    public void startSystem(){
7        subSystem1.start();
8        subSystem2.start();
9        subSystem3.start();
10    }
11    
12    public void stopSystem(){
13        subSystem1.stop();
14        subSystem2.stop();
15        subSystem3.stop();
16    }
17}

10.桥接模式（Bridge）

这里引用下http://www.runoob.com/design-pattern/bridge-pattern.html的例子。Circle类将DrwaApi与Shape类进行了桥接，代码：

1interface DrawAPI {
2    public void drawCircle(int radius, int x, int y);
3}
4class RedCircle implements DrawAPI {
5    @Override
6    public void drawCircle(int radius, int x, int y) {
7        System.out.println("Drawing Circle[ color: red, radius: "
8                + radius +", x: " +x+", "+ y +"]");
9    }
10}
11class GreenCircle implements DrawAPI {
12    @Override
13    public void drawCircle(int radius, int x, int y) {
14        System.out.println("Drawing Circle[ color: green, radius: "
15                + radius +", x: " +x+", "+ y +"]");
16    }
17}
18
19abstract class Shape {
20    protected DrawAPI drawAPI;
21    protected Shape(DrawAPI drawAPI){
22        this.drawAPI = drawAPI;
23    }
24    public abstract void draw();
25}
26
27class Circle extends Shape {
28    private int x, y, radius;
29
30    public Circle(int x, int y, int radius, DrawAPI drawAPI) {
31        super(drawAPI);
32        this.x = x;
33        this.y = y;
34        this.radius = radius;
35    }
36
37    public void draw() {
38        drawAPI.drawCircle(radius,x,y);
39    }
40}
41
42//客户端使用代码
43Shape redCircle = new Circle(100,100, 10, new RedCircle());
44Shape greenCircle = new Circle(100,100, 10, new GreenCircle());
45redCircle.draw();
46greenCircle.draw();

11.组合模式（Composite）

 组合模式是为了表示那些层次结构，同时部分和整体也可能是一样的结构，常见的如文件夹或者树。举例：

1abstract class component{}
2
3class File extends  component{ String filename;}
4
5class Folder extends  component{
6    component[] files ;  //既可以放文件File类，也可以放文件夹Folder类。Folder类下又有子文件或子文件夹。
7    String foldername ;
8    public Folder(component[] source){ files = source ;}
9    
10    public void scan(){
11        for ( component f:files){
12            if ( f instanceof File){
13                System.out.println("File "+((File) f).filename);
14            }else if(f instanceof Folder){
15                Folder e = (Folder)f ;
16                System.out.println("Folder "+e.foldername);
17                e.scan();
18            }
19        }
20    }
21    
22}

12.享元模式（Flyweight）

使用共享对象的方法，用来尽可能减少内存使用量以及分享资讯。通常使用工厂类辅助，例子中使用一个HashMap类进行辅助判断，数据池中是否已经有了目标实例，如果有，则直接返回，不需要多次创建重复实例。

1abstract class flywei{ }
2
3public class Flyweight extends flywei{
4    Object obj ;
5    public Flyweight(Object obj){
6        this.obj = obj;
7    }
8}
9
10class  FlyweightFactory{
11    private HashMap<Object,Flyweight> data;
12
13    public FlyweightFactory(){ data = new HashMap<>();}
14
15    public Flyweight getFlyweight(Object object){
16        if ( data.containsKey(object)){
17            return data.get(object);
18        }else {
19            Flyweight flyweight = new Flyweight(object);
20            data.put(object,flyweight);
21            return flyweight;
22        }
23    }
24}