Java开发中的23种设计模式详解_后续1_结构型模式

继上篇 Java开发中的23种设计模式详解

介绍 Java开发中的23种设计模式中的结构型模式，共七种：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。

1、适配器模式

 适配器模式将某个类的接口转换成客户端期望的另一个接口表示，目的是消除由于接口不匹配所造成的类的兼容性问题。主要分为三类：类的适配器模式、对象的适配器模式、接口的适配器模式。首先，我们来看看类的适配器模式，先看类图：

//核心思想就是：有一个Source类，拥有一个方法，待适配，目标接口时Targetable，通过Adapter类，将Source的功能扩展到Targetable里，看代码：    public class Source {                public void method1() {              System.out.println("this is original method!");          }      }      public interface Targetable {                /* 与原类中的方法相同 */          public void method1();                /* 新类的方法 */          public void method2();      }      public class Adapter extends Source implements Targetable {                @Override          public void method2() {              System.out.println("this is the targetable method!");          }      }  //Adapter类继承Source类，实现Targetable接口，下面是测试类：    public class AdapterTest {                public static void main(String[] args) {              Targetable target = new Adapter();              target.method1();              target.method2();          }      }  //输出：//this is original method!//this is the targetable method!//这样Targetable接口的实现类就具有了Source类的功能。

对象的适配器模式

基本思路和类的适配器模式相同，只是将Adapter类作修改，这次不继承Source类，而是持有Source类的实例，以达到解决兼容性的问题。看图：

//只需要修改Adapter类的源码即可：    public class Wrapper implements Targetable {                private Source source;                    public Wrapper(Source source){              super();              this.source = source;          }          @Override          public void method2() {              System.out.println("this is the targetable method!");          }                @Override          public void method1() {              source.method1();          }      }  //测试类：    public class AdapterTest {                public static void main(String[] args) {              Source source = new Source();              Targetable target = new Wrapper(source);              target.method1();              target.method2();          }      }  

输出与第一种一样，只是适配的方法不同而已。

接口的适配器模式，

接口的适配器是这样的：有时我们写的一个接口中有多个抽象方法，当我们写该接口的实现类时，必须实现该接口的所有方法，这明显有时比较浪费，因为并不是所有的方法都是我们需要的，有时只需要某一些，此处为了解决这个问题，我们引入了接口的适配器模式，借助于一个抽象类，该抽象类实现了该接口，实现了所有的方法，而我们不和原始的接口打交道，只和该抽象类取得联系，所以我们写一个类，继承该抽象类，重写我们需要的方法就行。看一下类图：

这个很好理解，在实际开发中，我们也常会遇到这种接口中定义了太多的方法，以致于有时我们在一些实现类中并不是都需要。看代码：[java] view plaincopy    public interface Sourceable {                    public void method1();          public void method2();      }  抽象类Wrapper2：[java] view plaincopy    public abstract class Wrapper2 implements Sourceable{                    public void method1(){}          public void method2(){}      }  [java] view plaincopy    public class SourceSub1 extends Wrapper2 {          public void method1(){              System.out.println("the sourceable interface's first Sub1!");          }      }  [java] view plaincopy    public class SourceSub2 extends Wrapper2 {          public void method2(){              System.out.println("the sourceable interface's second Sub2!");          }      }  [java] view plaincopy    public class WrapperTest {                public static void main(String[] args) {              Sourceable source1 = new SourceSub1();              Sourceable source2 = new SourceSub2();                            source1.method1();              source1.method2();              source2.method1();              source2.method2();          }      }  测试输出：the sourceable interface's first Sub1!the sourceable interface's second Sub2!

达到了我们的效果！

 讲了这么多，总结一下三种适配器模式的应用场景：

类的适配器模式：当希望将一个类转换成满足另一个新接口的类时，可以使用类的适配器模式，创建一个新类，继承原有的类，实现新的接口即可。

对象的适配器模式：当希望将一个对象转换成满足另一个新接口的对象时，可以创建一个Wrapper类，持有原类的一个实例，在Wrapper类的方法中，调用实例的方法就行。

接口的适配器模式：当不希望实现一个接口中所有的方法时，可以创建一个抽象类Wrapper，实现所有方法，我们写别的类的时候，继承抽象类即可。

7、装饰模式（Decorator）

顾名思义，装饰模式就是给一个对象增加一些新的功能，而且是动态的，要求装饰对象和被装饰对象实现同一个接口，装饰对象持有被装饰对象的实例，关系图如下：

//Source类是被装饰类，Decorator类是一个装饰类，可以为Source类动态的添加一些功能，代码如下：public interface Sourceable {          public void method();      }   public class Source implements Sourceable {                @Override          public void method() {              System.out.println("the original method!");          }      }   public class Decorator implements Sourceable {                private Sourceable source;                    public Decorator(Sourceable source){              super();              this.source = source;          }          @Override          public void method() {              System.out.println("before decorator!");              source.method();              System.out.println("after decorator!");          }      }  //测试类： public class DecoratorTest {                public static void main(String[] args) {              Sourceable source = new Source();              Sourceable obj = new Decorator(source);              obj.method();          }      }  //输出：//before decorator!//the original method!//after decorator!

装饰器模式的应用场景：

1、需要扩展一个类的功能。

2、动态的为一个对象增加功能，而且还能动态撤销。（继承不能做到这一点，继承的功能是静态的，不能动态增删。）

缺点：产生过多相似的对象，不易排错！

8、代理模式（Proxy）

其实每个模式名称就表明了该模式的作用，代理模式就是多一个代理类出来，替原对象进行一些操作，比如我们在租房子的时候回去找中介，为什么呢？因为你对该地区房屋的信息掌握的不够全面，希望找一个更熟悉的人去帮你做，此处的代理就是这个意思。再如我们有的时候打官司，我们需要请律师，因为律师在法律方面有专长，可以替我们进行操作，表达我们的想法。先来看看关系图：

//根据上文的阐述，代理模式就比较容易的理解了，我们看下代码： public interface Sourceable {          public void method();      }   public class Source implements Sourceable {                @Override          public void method() {              System.out.println("the original method!");          }      }   public class Proxy implements Sourceable {                private Source source;          public Proxy(){              super();              this.source = new Source();          }          @Override          public void method() {              before();              source.method();              atfer();          }          private void atfer() {              System.out.println("after proxy!");          }          private void before() {              System.out.println("before proxy!");          }      }  //测试类： public class ProxyTest {                public static void main(String[] args) {              Sourceable source = new Proxy();              source.method();          }            }  //输出：//before proxy!//the original method!//after proxy!

代理模式的应用场景：

如果已有的方法在使用的时候需要对原有的方法进行改进，此时有两种办法：

1、修改原有的方法来适应。这样违反了“对扩展开放，对修改关闭”的原则。

2、就是采用一个代理类调用原有的方法，且对产生的结果进行控制。这种方法就是代理模式。

使用代理模式，可以将功能划分的更加清晰，有助于后期维护！

9、外观模式（Facade）

外观模式是为了解决类与类之家的依赖关系的，像spring一样，可以将类和类之间的关系配置到配置文件中，而外观模式就是将他们的关系放在一个Facade类中，降低了类类之间的耦合度，该模式中没有涉及到接口，看下类图：（我们以一个计算机的启动过程为例）

//我们先看下实现类： public class CPU {                    public void startup(){              System.out.println("cpu startup!");          }                    public void shutdown(){              System.out.println("cpu shutdown!");          }      }   public class Memory {                    public void startup(){              System.out.println("memory startup!");          }                    public void shutdown(){              System.out.println("memory shutdown!");          }      }   public class Disk {                    public void startup(){              System.out.println("disk startup!");          }                    public void shutdown(){              System.out.println("disk shutdown!");          }      }   public class Computer {          private CPU cpu;          private Memory memory;          private Disk disk;                    public Computer(){              cpu = new CPU();              memory = new Memory();              disk = new Disk();          }                    public void startup(){              System.out.println("start the computer!");              cpu.startup();              memory.startup();              disk.startup();              System.out.println("start computer finished!");          }                    public void shutdown(){              System.out.println("begin to close the computer!");              cpu.shutdown();              memory.shutdown();              disk.shutdown();              System.out.println("computer closed!");          }      }  //User类如下： public class User {                public static void main(String[] args) {              Computer computer = new Computer();              computer.startup();              computer.shutdown();          }      }  //输出：//start the computer!//cpu startup!//memory startup!//disk startup!//start computer finished!//begin to close the computer!//cpu shutdown!//memory shutdown!//disk shutdown!//computer closed!

如果我们没有Computer类，那么，CPU、Memory、Disk他们之间将会相互持有实例，产生关系，这样会造成严重的依赖，修改一个类，可能会带来其他类的修改，这不是我们想要看到的，有了Computer类，他们之间的关系被放在了Computer类里，这样就起到了解耦的作用，这，就是外观模式！

10、桥接模式（Bridge）

桥接模式就是把事物和其具体实现分开，使他们可以各自独立的变化。桥接的用意是：将抽象化与实现化解耦，使得二者可以独立变化，像我们常用的JDBC桥DriverManager一样，JDBC进行连接数据库的时候，在各个数据库之间进行切换，基本不需要动太多的代码，甚至丝毫不用动，原因就是JDBC提供统一接口，每个数据库提供各自的实现，用一个叫做数据库驱动的程序来桥接就行了。我们来看看关系图：

//实现代码：//先定义接口： public interface Sourceable {          public void method();      }  //分别定义两个实现类：  public class SourceSub1 implements Sourceable {                @Override          public void method() {              System.out.println("this is the first sub!");          }      }   public class SourceSub2 implements Sourceable {                @Override          public void method() {              System.out.println("this is the second sub!");          }      }  //定义一个桥，持有Sourceable的一个实例： public abstract class Bridge {          private Sourceable source;                public void method(){              source.method();          }                    public Sourceable getSource() {              return source;          }                public void setSource(Sourceable source) {              this.source = source;          }      }   public class MyBridge extends Bridge {          public void method(){              getSource().method();          }      }  //测试类：public class BridgeTest {                    public static void main(String[] args) {                            Bridge bridge = new MyBridge();                            /*调用第一个对象*/              Sourceable source1 = new SourceSub1();              bridge.setSource(source1);              bridge.method();                            /*调用第二个对象*/              Sourceable source2 = new SourceSub2();              bridge.setSource(source2);              bridge.method();          }      }  //output：//this is the first sub!//this is the second sub!

这样，就通过对Bridge类的调用，实现了对接口Sourceable的实现类SourceSub1和SourceSub2的调用。接下来我再画个图，大家就应该明白了，因为这个图是我们JDBC连接的原理，有数据库学习基础的，一结合就都懂了。

11、组合模式（Composite）

组合模式有时又叫部分-整体模式在处理类似树形结构的问题时比较方便，看看关系图：

//直接来看代码： public class TreeNode {                    private String name;          private TreeNode parent;          private Vector<TreeNode> children = new Vector<TreeNode>();                    public TreeNode(String name){              this.name = name;          }                public String getName() {              return name;          }                public void setName(String name) {              this.name = name;          }                public TreeNode getParent() {              return parent;          }                public void setParent(TreeNode parent) {              this.parent = parent;          }                    //添加孩子节点          public void add(TreeNode node){              children.add(node);          }                    //删除孩子节点          public void remove(TreeNode node){              children.remove(node);          }                    //取得孩子节点          public Enumeration<TreeNode> getChildren(){              return children.elements();          }      }   public class Tree {                TreeNode root = null;                public Tree(String name) {              root = new TreeNode(name);          }                public static void main(String[] args) {              Tree tree = new Tree("A");              TreeNode nodeB = new TreeNode("B");              TreeNode nodeC = new TreeNode("C");                            nodeB.add(nodeC);              tree.root.add(nodeB);              System.out.println("build the tree finished!");          }      }  

使用场景：将多个对象组合在一起进行操作，常用于表示树形结构中，例如二叉树，数等。

12、享元模式（Flyweight）

享元模式的主要目的是实现对象的共享，即共享池，当系统中对象多的时候可以减少内存的开销，通常与工厂模式一起使用。

FlyWeightFactory负责创建和管理享元单元，当一个客户端请求时，工厂需要检查当前对象池中是否有符合条件的对象，如果有，就返回已经存在的对象，如果没有，则创建一个新对象，FlyWeight是超类。一提到共享池，我们很容易联想到Java里面的JDBC连接池，想想每个连接的特点，我们不难总结出：适用于作共享的一些个对象，他们有一些共有的属性，就拿数据库连接池来说，url、driverClassName、username、password及dbname，这些属性对于每个连接来说都是一样的，所以就适合用享元模式来处理，建一个工厂类，将上述类似属性作为内部数据，其它的作为外部数据，在方法调用时，当做参数传进来，这样就节省了空间，减少了实例的数量。

看个例子：

//看下数据库连接池的代码： public class ConnectionPool {                    private Vector<Connection> pool;                    /*公有属性*/          private String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/test";          private String username = "root";          private String password = "root";          private String driverClassName = "com.mysql.jdbc.Driver";                private int poolSize = 100;          private static ConnectionPool instance = null;          Connection conn = null;                /*构造方法，做一些初始化工作*/          private ConnectionPool() {              pool = new Vector<Connection>(poolSize);                    for (int i = 0; i < poolSize; i++) {                  try {                      Class.forName(driverClassName);                      conn = DriverManager.getConnection(url, username, password);                      pool.add(conn);                  } catch (ClassNotFoundException e) {                      e.printStackTrace();                  } catch (SQLException e) {                      e.printStackTrace();                  }              }          }                /* 返回连接到连接池 */          public synchronized void release() {              pool.add(conn);          }                /* 返回连接池中的一个数据库连接 */          public synchronized Connection getConnection() {              if (pool.size() > 0) {                  Connection conn = pool.get(0);                  pool.remove(conn);                  return conn;              } else {                  return null;              }          }      }  

通过连接池的管理，实现了数据库连接的共享，不需要每一次都重新创建连接，节省了数据库重新创建的开销，提升了系统的性能！