Java 之23种设计模式解析

发布日期：2018-09-03 作者：atguigu 6200人浏览

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 plain copy

publicinterface Sourceable {
public void method();
}

[java] view plain copy

publicclass Source implements Sourceable {
@Override
public void method() {
out.println("the original method!");
}
}

[java] view plain copy

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 plain copy

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 plain copy

publicclass CPU {
public void startup(){
out.println("cpu startup!");
}
public void shutdown(){
out.println("cpu shutdown!");
}
}

[java] view plain copy

publicclass Memory {
public void startup(){
out.println("memory startup!");
}
public void shutdown(){
out.println("memory shutdown!");
}
}

[java] view plain copy

publicclass Disk {
public void startup(){
out.println("disk startup!");
}
public void shutdown(){
out.println("disk shutdown!");
}
}

[java] view plain copy

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 plain copy

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 plain copy

publicinterface Sourceable {
public void method();
}

分别定义两个实现类：

[java] view plain copy

publicclass SourceSub1 implements Sourceable {
@Override
public void method() {
out.println("this is the first sub!");
}
}

[java] view plain copy

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 plain copy

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 plain copy

publicclass MyBridge extends Bridge {
public void method(){
getSource().method();
}
}

测试类：

[java] view plain copy

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 plain copy

[java] view plain copy

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 plain copy

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 plain copy

publicinterface ICalculator {
public int calculate(String exp);
}

辅助类：

[java] view plain copy

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 plain copy

publicclass Plus extends AbstractCalculator implements ICalculator {
@Override
public int calculate(String exp) {
int arrayInt[] = split(exp,"\\+");
return arrayInt[0]+arrayInt[1];
}
}

[java] view plain copy

publicclass Minus extends AbstractCalculator implements ICalculator {
@Override
public int calculate(String exp) {
int arrayInt[] = split(exp,"-");
return arrayInt[0]-arrayInt[1];
}
}

[java] view plain copy

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 plain copy

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 plain copy

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 plain copy

publicclass Plus extends AbstractCalculator {
@Override
public int calculate(int num1,int num2) {
return num1 + num2;
}
}

测试类：

[java] view plain copy

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

本教程由尚硅谷教育大数据研究院出品，如需转载请注明来源，欢迎大家关注尚硅谷公众号（atguigu）了解更多。

上一篇：Eclipse常用设置 下一篇：Java常用英语汇总(更新升级版)