设计模式之见解一

设计模式（Design Patterns）

使用设计模式是为了可以重用代码，让代码更加容易被他人理解、保证代码的可靠性。设计模式使得代码编制真正工程化，是软件工程的基石。

在项目中合理的运用设计模式可以完美的解决很多问题，每个模式在现在中都有相应的原理来与之对应。

一、设计模式的分类

总体的来说设计模式有三种类型:

创建型模式：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：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：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

还有两个独立的模式：并发型模式，线程池模式。

 

二、设计模式的原则

1】开闭原则（open Close principle）

开闭原则就是说对扩展开放，对修改关闭。在程序需要进行扩展的时候，不能去修改原有的代码，实现一个热插拔的效果。所以就是说：为了程序的扩展性好，易于维护和升级。想要达到这样的效果，我们需要使用接口和抽象类。

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

里氏代换原则是面向对象设计的基本原则之一。任何基类可以出现的地方，子类一定可以出现。LSP是继承复用的基石。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。里氏代换原则是对“开闭原则”的补充。实现“开闭原则”的关键是抽象化。而基类与子类的继承关系就是抽象化的具体实现。

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

依赖倒转原则是开闭原则的基础，是对接口编程，依赖于抽象而不依赖于具体。

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

使用多个隔离的接口，比使用单个接口更好。还是一个降低类之间的耦合度，从大型软件架构出发，为了升级和维护方便。降低依赖和耦合度。

5】迪米特原则（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）

是尽量使用合成/聚合的方式，而不是使用继承。

 

三、各个模式的运用

1】工厂方法模式（Factory Method）

工厂方法模式为三种：

普通工厂模式，为建立一个工厂类，对实现了同一接口的一些类进行实例的创建。

 

package com.mjf.model.factory; public interface Send { public void send();}package com.mjf.model.factory; /** * 工厂实现类 * @author h * */public class MailSender implements Send { @Overridepublic void send() {// TODO Auto-generated method stubSystem.out.println("this is mail send");} }package com.mjf.model.factory; /** * 工厂实现类 * @author h * */public class SmsSender implements Send { @Overridepublic void send() {// TODO Auto-generated method stubSystem.out.println("this is sms send");} }package com.mjf.model.factory; /** * 工厂类 * @author h * */public class SendFactory { public Send getSend(String type){if("sms".equals(type)){return new SmsSender();}else if("mail".equals(type)){return new MailSender();}else{System.out.println("请选择正确的类型");return null;}}}/** 测试类 */package com.mjf.test.factory; import com.mjf.model.factory.Send;import com.mjf.model.factory.SendFactory; public class FactoryTest01 { public static void main(String[] args) {SendFactory send = new SendFactory();Send s = send.getSend("mail");s.send();}} 

多个工厂方法模式，是对普通工厂方法模式的改进，在普通工厂方法模式中，如果传递的字符串出错，则不能创建对象，而多个工厂方法模式是提供多个工厂方法，让他们分别创建对象。

 

package com.mjf.model.factory; /** * 工厂实现类 * @author h * */public class MailSender implements Send { @Overridepublic void send() {// TODO Auto-generated method stubSystem.out.println("this is mail send");} }package com.mjf.model.factory; public interface Send { public void send();}package com.mjf.model.factory; /** * 工厂实现类 * @author h * */public class SmsSender implements Send { @Overridepublic void send() {// TODO Auto-generated method stubSystem.out.println("this is sms send");} }package com.mjf.model.factory; /** * 工厂类(多个) * @author h * */public class SendFactory2 { public Send getSmsSend(){return new SmsSender();}public Send getMailSend(){return new MailSender();}}/**  测试类 */package com.mjf.test.factory; import com.mjf.model.factory.Send; import com.mjf.model.factory.SendFactory2; public class FactoryTest02 { public static void main(String[] args) {SendFactory2 send2 = new SendFactory2();//Send s = send2.getMailSend();Send s = send2.getSmsSend();s.send();}}

 使用了多个工厂方法模式后，改进了可以在工厂实现类中添加方法来创建对象。

静态工厂方法模式，是将工厂方法模式里的方法设置为静态的，不需要创建实例可以直接调用。

package com.mjf.model.factory; /** * 工厂类(多个) * @author h * */public class SendFactory3 { public static Send getSmsSend(){return new SmsSender();}public static Send getMailSend(){return new MailSender();}}/** 测试类 */package com.mjf.test.factory; import com.mjf.model.factory.Send; import com.mjf.model.factory.SendFactory3; public class FactoryTest03 { public static void main(String[] args) {//Send s = SendFactory3.getMailSend();Send s = SendFactory3.getSmsSend();s.send();}} 

总体来说，工厂模式的作用范围为：出现了很多的对象需要进行创建时，并且用相同的接口。则可以通过工厂方法模式进行创建。

 

2】抽象工厂模式（Abstract Factory ）

工厂方法模式有一个问题是，类的创建依赖于工厂类，也就是说，如果要扩展程序就要对工厂类进行修改，违背了开闭原则。

所以采用抽象工厂模式，创建多个工厂类，当增加新的功能，直接增加新的工厂类就行了，而不需要修改原来的代码。

 

package com.mjf.model.abstract_factory; public interface Send { public void send();}package com.mjf.model.abstract_factory; /** * 工厂实现类 * @author h * */public class MailSender implements Send { @Overridepublic void send() {// TODO Auto-generated method stubSystem.out.println("this is mail send");} }package com.mjf.model.abstract_factory; /** * 工厂实现类 * @author h * */public class SmsSender implements Send { @Overridepublic void send() {// TODO Auto-generated method stubSystem.out.println("this is sms send");} }package com.mjf.model.abstract_factory; public class SmsFactory implements Provder { @Overridepublic Send getProduct() {// TODO Auto-generated method stubreturn new SmsSender();} }package com.mjf.model.abstract_factory; public class MailFactory implements Provder { @Overridepublic Send getProduct() {// TODO Auto-generated method stubreturn new MailSender();} }package com.mjf.model.abstract_factory; public interface Provder { public Send getProduct();} /** 测试类 */package com.mjf.test.abstract_factory; import com.mjf.model.abstract_factory.MailFactory;import com.mjf.model.abstract_factory.Provder;import com.mjf.model.abstract_factory.Send;//import com.mjf.model.abstract_factory.SmsFactory; public class AbstactFactoryTest { public static void main(String[] args) {//Provder pro = new SmsFactory();//Send product = pro.getProduct();//product.send();Provder pro = new MailFactory();Send s = pro.getProduct();s.send();}} 

3】单例模式（singleton）抽象工厂模式的好处为：如果你现在想要增加一个功能，发及时信息，则只需要做一个实现类，实现send接口，做一个工厂类，实现provder接口，就可以了；无需去改动现成的代码。扩展性好。

单例对象是一种常用的设计模式。单例对象保证在jvm中，该对象只有一个实例存在。

单例的作用：1）某些类创建比较频繁，对于一些大型的对象，这是一笔很大的系统开销；2）省去了new操作符，降低了系统内存的使用频率，减轻GC的压力；3）有些类好像交易所的核心交易引擎控制交易的流程，如果该类可以创建多个的话，系统就会繁乱。

package com.mjf.model.singleton; public class Singleton { /** 持有私有静态实例，防止被引用，此处赋值为null，目的是实现延迟加载 */private static Singleton instance = null;/** 创建私有化构造方法。防止被初始化 */private Singleton(){}public static Singleton getInstance(){if(instance == null){instance = new Singleton();}return instance;}public Object getResolve(){return instance;}} 

其实单例模式使用的内部类来维护单例的实现，JVM内部的机制能够保证当一个类被加载的时，这个类的加载过程是线程互斥的。这个类使用是可以实现单例模式，但是存在着线程安全问题。但是，如果使用了synchronize锁定的话，性能会有所下降，当每次调用方法的时候，就会去为对象锁上锁。

package com.mjf.model.singleton; public class Singleton02 { /** 创建私有化构造方法。防止被初始化 */private Singleton02(){}/** 创建内部类来实现单例 */private static class SingletonFactory {private static Singleton02 instance = new Singleton02();}public static Singleton02 getInstance(){return SingletonFactory.instance;}}

单例模式：

1、单例模式理解比较简单，但是实现有点难度。

2、Synchronized关键字锁定的是对象，在用的时候需要注意。

3、单例类比较灵活，毕竟从实现上只是一个普通的Java类，只要满足单例的基本需求，你可以在里面随心所欲的实现一些其它功能，但是静态类不行。从上面这些概括中，基本可以看出二者的区别，但是，从另一方面讲，我们上面最后实现的那个单例模式，内部就是用一个静态类来实现的，所以，二者有很大的关联，只是我们考虑问题的层面不同罢了。两种思想的结合，才能造就出完美的解决方案，就像HashMap采用数组+链表来实现一样，其实生活中很多事情都是这样，单用不同的方法来处理问题，总是有优点也有缺点，最完美的方法是，结合各个方法的优点，才能最好的解决问题！

 

4】建设者模式（Builder）

工厂模式提供的时创建单个类的模式，而建造者模式则是将各种产品集中起来进行管理，用来创建复合对象。所谓复合对象就是指某个类具有不同的属性；其实建造者模式就是工厂模式里面的对象创建多个进行管理。

package com.mjf.model.builder; import java.util.ArrayList;import java.util.List; public class Builder { private List<Send> list = new ArrayList<Send>();public void produceMailSender(int count){for(int i=0;i<count;i++){list.add(new MailSender());}}public void produceSmsSender(int count){for(int i=0;i<count;i++){list.add(new SmsSender());}}}package com.mjf.model.builder; import java.util.ArrayList;import java.util.List; public class Builder { private List<Send> list = new ArrayList<Send>();public void produceMailSender(int count){for(int i=0;i<count;i++){list.add(new MailSender());}}public void produceSmsSender(int count){for(int i=0;i<count;i++){list.add(new SmsSender());}}}package com.mjf.model.builder; /** * 工厂实现类 * @author h * */public class MailSender implements Send { @Overridepublic void send() {// TODO Auto-generated method stubSystem.out.println("this is mail send");} }package com.mjf.model.builder; /** * 工厂实现类 * @author h * */public class SmsSender implements Send { @Overridepublic void send() {// TODO Auto-generated method stubSystem.out.println("this is sms send");}}/** 测试类 */package com.mjf.test.builder; import com.mjf.model.builder.Builder; public class BuilderTest { public static void main(String[] args) {Builder builder = new Builder();builder.produceMailSender(10);}}

建造者模式将很多的功能集成到一个类里，这个类可以创造出比较复杂的东西。与工厂模式的区别：工厂模式关注的是创建单个产品，而建造者模式则关注创建符合对象。

5】原型模式（Prototype）

原型模式的思想是将一个对象作为原型，对其进行复制，克隆，产生一个和原对象类似的新对象。复制对象是通过clone()实现的，实现了Cloneable接口。

package com.mjf.model.prototype; import java.io.ByteArrayInputStream;import java.io.ByteArrayOutputStream;import java.io.IOException;import java.io.ObjectInputStream;import java.io.ObjectOutputStream;import java.io.Serializable; public class Prototype02 implements Cloneable,Serializable { private static final long serialVersionUID = 1L;private String string;private SerializableObject obj;/** 浅复制 */public Object clone() throws CloneNotSupportedException{Prototype02 pro = (Prototype02) super.clone();return pro;}/** 深复制 */ public Object deepClone() throws IOException, ClassNotFoundException {      /* 写入当前对象的二进制流 */          ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();          ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);          oos.writeObject(this);            /* 读出二进制流产生的新对象 */      ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());      ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);      return ois.readObject();      }  /** 内部类 */private class SerializableObject implements Serializable{ private static final long serialVersionUID = 1L;}  /** setter and getter method */public String getString() {return string;}public void setString(String string) {this.string = string;} public SerializableObject getObj() {return obj;}public void setObj(SerializableObject obj) {this.obj = obj;}}

一个原型类，只需要实现Cloneable接口，复写clone方法，其实cloneable接口是个空接口，所以clone的方法名是随意取的。重点是super.clone()调用的是Object的clone()方法，Object的clone是native的。

浅复制：将一个对象复制后，基本数据类型的变量都会重新创建，而引用类型，指向的还是原对象所指向的，复制的不彻底。

深复制：将一个对象复制后，不论基本数据类型还是引用类型，都是重新创建的。复制的完全更新。

要实现深复制，需要采用流的形式读入当前对象的二进制输入，再写出二进制数据对应的对象。