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[設計模式]二十三種設計模式

原文地址:http://blog.csdn.net/zhangerqing

一、設計模式的分類

總體來說設計模式分為三大類:

建立型模式,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。

結構型模式,共七種: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,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。

其實還有兩類:併發型模式和執行緒池模式。用一個圖片來整體描述一下:

二、設計模式的六大原則

總原則:開閉原則(Open Close Principle)

開閉原則就是說對擴充套件開放,對修改關閉。在程式需要進行拓展的時候,不能去修改原有的程式碼,而是要擴充套件原有程式碼,實現一個熱插拔的效果。所以一句話概括就是:為了使程式的擴充套件性好,易於維護和升級。想要達到這樣的效果,我們需要使用介面和抽象類等,後面的具體設計中我們會提到這點。

1、單一職責原則

不要存在多於一個導致類變更的原因,也就是說每個類應該實現單一的職責,如若不然,就應該把類拆分。

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

里氏代換原則(Liskov Substitution Principle LSP)面向物件設計的基本原則之一。 里氏代換原則中說,任何基類可以出現的地方,子類一定可以出現。 LSP是繼承複用的基石,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。里氏代換原則是對“開-閉”原則的補充。實現“開-閉”原則的關鍵步驟就是抽象化。而基類與子類的繼承關係就是抽象化的具體實現,所以里氏代換原則是對實現抽象化的具體步驟的規範。—— From Baidu 百科

歷史替換原則中,子類對父類的方法儘量不要重寫和過載。因為父類代表了定義好的結構,通過這個規範的介面與外界互動,子類不應該隨便破壞它。

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

這個是開閉原則的基礎,具體內容:面向介面程式設計,依賴於抽象而不依賴於具體。寫程式碼時用到具體類時,不與具體類互動,而與具體類的上層介面互動。

4、介面隔離原則(Interface Segregation Principle)

這個原則的意思是:每個介面中不存在子類用不到卻必須實現的方法,如果不然,就要將介面拆分。使用多個隔離的介面,比使用單個介面(多個介面方法集合到一個的介面)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麼複雜,都應該將邏輯封裝在方法的內部,通過public方法提供給外部。這樣當被依賴的類變化時,才能最小的影響該類。

最少知道原則的另一個表達方式是:只與直接的朋友通訊。類之間只要有耦合關係,就叫朋友關係。耦合分為依賴、關聯、聚合、組合等。我們稱出現為成員變數、方法引數、方法返回值中的類為直接朋友。區域性變數、臨時變數則不是直接的朋友。我們要求陌生的類不要作為區域性變量出現在類中。

6、合成複用原則(Composite Reuse Principle)

原則是儘量首先使用合成/聚合的方式,而不是使用繼承。

三、Java的23中設計模式

A、建立模式

從這一塊開始,我們詳細介紹Java中23種設計模式的概念,應用場景等情況,並結合他們的特點及設計模式的原則進行分析。

首先,簡單工廠模式不屬於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,對實現了同一介面的一些類進行例項的建立。首先看下關係圖:

舉例如下:(我們舉一個傳送郵件和簡訊的例子)

首先,建立二者的共同介面:

  1. publicinterface Sender {  
  2.     publicvoid Send();  
  3. }  

其次,建立實現類:

  1. publicclass MailSender implements Sender {  
  2.     @Override
  3.     publicvoid Send() {  
  4.         System.out.println("this is mailsender!");  
  5.     }  
  6. }  
  1. publicclass SmsSender implements Sender {  
  2.     @Override
  3.     publicvoid Send() {  
  4.         System.out.println("this is sms sender!");  
  5.     }  
  6. }  

最後,建工廠類:

  1. publicclass SendFactory {  
  2.     public Sender produce(String type) {  
  3.         if ("mail".equals(type)) {  
  4.             returnnew MailSender();  
  5.         } elseif ("sms".equals(type)) {  
  6.             returnnew SmsSender();  
  7.         } else {  
  8.             System.out.println("請輸入正確的型別!");  
  9.             returnnull;  
  10.         }  
  11.     }  
  12. }  

我們來測試下:

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

輸出:this is sms sender!

02、多個方法

是對普通工廠方法模式的改進,在普通工廠方法模式中,如果傳遞的字串出錯,則不能正確建立物件,而多個工廠方法模式是提供多個工廠方法,分別建立物件。關係圖:

將上面的程式碼做下修改,改動下SendFactory類就行,如下:

[java] view plaincopypublicclass SendFactory {   public Sender produceMail(){  
  1.         returnnew MailSender();  
  2.     }  
  3.     public Sender produceSms(){  
  4.         returnnew SmsSender();  
  5.     }  
  6. }  

測試類如下:

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

輸出:this is mailsender!

03、多個靜態方法

將上面的多個工廠方法模式裡的方法置為靜態的,不需要建立例項,直接呼叫即可。

  1. publicclass SendFactory {  
  2.     publicstatic Sender produceMail(){  
  3.         returnnew MailSender();  
  4.     }  
  5.     publicstatic Sender produceSms(){  
  6.         returnnew SmsSender();  
  7.     }  
  8. }  
  1. publicclass FactoryTest {  
  2.     publicstaticvoid main(String[] args) {      
  3.         Sender sender = SendFactory.produceMail();  
  4.         sender.Send();  
  5.     }  
  6. }  

輸出:this is mailsender!

總體來說,工廠模式適合:凡是出現了大量的產品需要建立,並且具有共同的介面時,可以通過工廠方法模式進行建立。在以上的三種模式中,第一種如果傳入的字串有誤,不能正確建立物件,第三種相對於第二種,不需要例項化工廠類,所以,大多數情況下,我們會選用第三種——靜態工廠方法模式。

1、工廠方法模式(Factory Method)

簡單工廠模式有一個問題就是,類的建立依賴工廠類,也就是說,如果想要拓展程式,必須對工廠類進行修改,這違背了閉包原則,所以,從設計角度考慮,有一定的問題,如何解決?就用到工廠方法模式,建立一個工廠介面和建立多個工廠實現類,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,不需要修改之前的程式碼。

請看例子:

  1. publicinterface Sender {  
  2.     publicvoid Send();  
  3. }  

兩個實現類:

  1. publicclass MailSender implements Sender {  
  2.     @Override
  3.     publicvoid Send() {  
  4.         System.out.println("this is mailsender!");  
  5.     }  
  6. }  
  1. publicclass SmsSender implements Sender {  
  2.     @Override
  3.     publicvoid Send() {  
  4.         System.out.println("this is sms sender!");  
  5.     }  
  6. }  

兩個工廠類:

  1. publicclass SendMailFactory implements Provider {  
  2.     @Override
  3.     public Sender produce(){  
  4.         returnnew MailSender();  
  5.     }  
  6. }  
  1. publicclass SendSmsFactory implements Provider{  
  2.     @Override
  3.     public Sender produce() {  
  4.         returnnew SmsSender();  
  5.     }  
  6. }  

在提供一個介面:

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

測試類:

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

其實這個模式的好處就是,如果你現在想增加一個功能:發及時資訊,則只需做一個實現類,實現Sender介面,同時做一個工廠類,實現Provider介面,就OK了,無需去改動現成的程式碼。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,他們的區別如下:

<span style="background-color: rgb(255, 255, 255);">工廠方法模式:
一個抽象產品類,可以派生出多個具體產品類。   
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建立一個具體產品類的例項。

抽象工廠模式:
多個抽象產品類,每個抽象產品類可以派生出多個具體產品類。   
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建立多個具體產品類的例項,也就是建立的是一個產品線下的多個產品。   
    
區別:
工廠方法模式只有一個抽象產品類,而抽象工廠模式有多個。   
工廠方法模式的具體工廠類只能建立一個具體產品類的例項,而抽象工廠模式可以建立多個。</span>
<span style="background-color: rgb(255, 255, 255);"><span style="font-family: Helvetica, Tahoma, Arial, sans-serif; line-height: 25.1875px;">工廠方法建立 "一種" 產品,他的著重點在於"怎麼建立",也就是說如果你開發,你的大量程式碼很可能圍繞著這種產品的構造,初始化這些細節上面。也因為如此,類似的產品之間有很多可以複用的特徵,所以會和模版方法相隨。 </span><br style="font-family: Helvetica, Tahoma, Arial, sans-serif; line-height: 25.1875px;" /><br style="font-family: Helvetica, Tahoma, Arial, sans-serif; line-height: 25.1875px;" /><span style="font-family: Helvetica, Tahoma, Arial, sans-serif; line-height: 25.1875px;">抽象工廠需要建立一些列產品,著重點在於"建立哪些"產品上,也就是說,如果你開發,你的主要任務是劃分不同差異的產品線,並且儘量保持每條產品線介面一致,從而可以從同一個抽象工廠繼承。</span></span>
            
           

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1、工廠模式:Factory 客戶類和工廠類分開。消費者任何時候需要某種產品,只需向工廠請求即可。消費者無須修改就可以接納新產品。缺點是當產品修改時,工廠類也要做相應的修改。如:如何建立及如何向客戶端提供。 2、建造模式:Builder 將產品的內部表象和產品的生成過程分割開來,從而使一個建造過程生成具有不同