Java 之23种设计模式解析
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:
[java] view plaincopy
- publicinterface Sourceable {
- public void method();
- }
[java] view plaincopy
- publicclass Source implements Sourceable {
- @Override
- public void method() {
- out.println("the original method!");
- }
- }
[java] view plaincopy
- publicclass Proxy implements Sourceable {
- private Source source;
- public Proxy(){
- super();
- this.source = new Source();
- }
- @Override
- public void method() {
- before();
- method();
- atfer();
- }
- private void atfer() {
- out.println("after proxy!");
- }
- private void before() {
- out.println("before proxy!");
- }
- }
测试类:
[java] view plaincopy
- publicclass ProxyTest {
- public static void main(String[] args) {
- Sourceable source = new Proxy();
- 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:
[java] view plaincopy
- publicclass CPU {
- public void startup(){
- out.println("cpu startup!");
- }
- public void shutdown(){
- out.println("cpu shutdown!");
- }
- }
[java] view plaincopy
- publicclass Memory {
- public void startup(){
- out.println("memory startup!");
- }
- public void shutdown(){
- out.println("memory shutdown!");
- }
- }
[java] view plaincopy
- publicclass Disk {
- public void startup(){
- out.println("disk startup!");
- }
- public void shutdown(){
- out.println("disk shutdown!");
- }
- }
[java] view plaincopy
- publicclass Computer {
- private CPU cpu;
- private Memory memory;
- private Disk disk;
- public Computer(){
- cpu = new CPU();
- memory = new Memory();
- disk = new Disk();
- }
- public void startup(){
- out.println("start the computer!");
- startup();
- startup();
- startup();
- out.println("start computer finished!");
- }
- public void shutdown(){
- out.println("begin to close the computer!");
- shutdown();
- shutdown();
- shutdown();
- out.println("computer closed!");
- }
- }
User类如下:
[java] view plaincopy
- publicclass User {
- public static void main(String[] args) {
- Computer computer = new Computer();
- startup();
- 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:
[java] view plaincopy
- publicinterface Sourceable {
- public void method();
- }
分别定义两个实现类:
[java] view plaincopy
- publicclass SourceSub1 implements Sourceable {
- @Override
- public void method() {
- out.println("this is the first sub!");
- }
- }
[java] view plaincopy
- publicclass SourceSub2 implements Sourceable {
- @Override
- public void method() {
- out.println("this is the second sub!");
- }
- }
定义一个桥,持有Sourceable的一个实例:
[java] view plaincopy
- publicabstract class Bridge {
- private Sourceable source;
- public void method(){
- method();
- }
- public Sourceable getSource() {
- return source;
- }
- public void setSource(Sourceable source) {
- this.source = source;
- }
- }
[java] view plaincopy
- publicclass MyBridge extends Bridge {
- public void method(){
- getSource().method();
- }
- }
测试类:
[java] view plaincopy
- publicclass BridgeTest {
- public static void main(String[] args) {
- Bridge bridge = new MyBridge();
- /*调用第一个对象*/
- Sourceable source1 = new SourceSub1();
- setSource(source1);
- method();
- /*调用第二个对象*/
- Sourceable source2 = new SourceSub2();
- setSource(source2);
- 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:
[java] view plaincopy
- publicclass 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){
- add(node);
- }
- //删除孩子节点
- public void remove(TreeNode node){
- remove(node);
- }
- //取得孩子节点
- public Enumeration<TreeNode> getChildren(){
- returnelements();
- }
- }
[java] view plaincopy
- publicclass 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");
- add(nodeC);
- root.add(nodeB);
- 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:
[java] view plaincopy
- publicclass 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 {
- forName(driverClassName);
- conn = DriverManager.getConnection(url, username, password);
- add(conn);
- } catch (ClassNotFoundException e) {
- printStackTrace();
- } catch (SQLException e) {
- printStackTrace();
- }
- }
- }
- /* 返回连接到连接池 */
- public synchronized void release() {
- 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);
- 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!
C、关系模式(11种)
先来张图,看看这11中模式的关系:
第一类:通过父类与子类的关系进行实现。
第二类:两个类之间。
第三类:类的状态。
第四类:通过中间类
父类与子类关系
13、策略模式(strategy)
策略模式定义了一系列算法,并将每个算法封装起来,使他们可以相互替换,且算法的变化不会影响到使用算法的客户。需要设计一个接口,为一系列实现类提供统一的方法,多个实现类实现该接口,设计一个抽象类(可有可无,属于辅助类),提供辅助函数,关系图如下:
图中ICalculator提供同意的方法,
AbstractCalculator是辅助类,提供辅助方法,接下来,依次实现下每个类:
首先统一接口:
[java] view plaincopy
- publicinterface ICalculator {
- public int calculate(String exp);
- }
辅助类:
[java] view plaincopy
- publicabstract class AbstractCalculator {
- public int[] split(String exp,String opt){
- String array[] = exp.split(opt);
- int arrayInt[] = new int[2];
- arrayInt[0] = Integer.parseInt(array[0]);
- arrayInt[1] = Integer.parseInt(array[1]);
- return arrayInt;
- }
- }
三个实现类:
[java] view plaincopy
- publicclass Plus extends AbstractCalculator implements ICalculator {
- @Override
- public int calculate(String exp) {
- int arrayInt[] = split(exp,"\\+");
- return arrayInt[0]+arrayInt[1];
- }
- }
[java] view plaincopy
- publicclass Minus extends AbstractCalculator implements ICalculator {
- @Override
- public int calculate(String exp) {
- int arrayInt[] = split(exp,"-");
- return arrayInt[0]-arrayInt[1];
- }
- }
[java] view plaincopy
- publicclass Multiply extends AbstractCalculator implements ICalculator {
- @Override
- public int calculate(String exp) {
- int arrayInt[] = split(exp,"\\*");
- return arrayInt[0]*arrayInt[1];
- }
- }
简单的测试类:
[java] view plaincopy
- publicclass StrategyTest {
- public static void main(String[] args) {
- String exp = "2+8";
- ICalculator cal = new Plus();
- int result = cal.calculate(exp);
- out.println(result);
- }
- }
输出:10
策略模式的决定权在用户,系统本身提供不同算法的实现,新增或者删除算法,对各种算法做封装。因此,策略模式多用在算法决策系统中,外部用户只需要决定用哪个算法即可。
14、模板方法模式(Template Method)
解释一下模板方法模式,就是指:一个抽象类中,有一个主方法,再定义1...n个方法,可以是抽象的,也可以是实际的方法,定义一个类,继承该抽象类,重写抽象方法,通过调用抽象类,实现对子类的调用,先看个关系图:
就是在AbstractCalculator类中定义一个主方法calculate,calculate()调用spilt()等,Plus和Minus分别继承AbstractCalculator类,通过对AbstractCalculator的调用实现对子类的调用,看下面的例子:
[java] view plaincopy
- publicabstract class AbstractCalculator {
- /*主方法,实现对本类其它方法的调用*/
- public final int calculate(String exp,String opt){
- int array[] = split(exp,opt);
- return calculate(array[0],array[1]);
- }
- /*被子类重写的方法*/
- abstract public int calculate(int num1,int num2);
- public int[] split(String exp,String opt){
- String array[] = exp.split(opt);
- int arrayInt[] = new int[2];
- arrayInt[0] = Integer.parseInt(array[0]);
- arrayInt[1] = Integer.parseInt(array[1]);
- return arrayInt;
- }
- }
[java] view plaincopy
- publicclass Plus extends AbstractCalculator {
- @Override
- public int calculate(int num1,int num2) {
- return num1 + num2;
- }
- }
测试类:
[java] view plaincopy
- publicclass StrategyTest {
- public static void main(String[] args) {
- String exp = "8+8";
- AbstractCalculator cal = new Plus();
- int result = cal.calculate(exp, "\\+");
- out.println(result);
- }
- }
我跟踪下这个小程序的执行过程:首先将exp和"\\+"做参数,调用AbstractCalculator类里的calculate(String,String)方法,在calculate(String,String)里调用同类的split(),之后再调用calculate(int ,int)方法,从这个方法进入到子类中,执行完return num1 + num2后,将值返回到AbstractCalculator类,赋给result,打印出来。正好验证了我们开头的思路。
类之间的关系
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