23种设计模式——知识要点

刺骨的言语ヽ痛彻心扉 2021-09-02 03:11 175阅读 0赞

## 1. 单例模式（Singleton Pattern） ##

定义：Ensure a class has only one instance， and provide a global point of access to it.（确保某一个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。）

通用代码：（线程安全）：

public class Singleton { 
    	private static final Singleton singleton = new Singleton();
    	//限制产生多个对象
    	private Singleton() { }
    	
    	//通过该方法获得实例对象
    	public static Singleton getSingleton() { 
    		return singleton;
    	}
    
    	//类中其他方法，尽量是static
    	public static coid do Something() { 
    	}
    }

使用场景：

*  要求生成唯一序列号的环境；
 *  在整个项目中需要一个共享访问点或共享数据，例如一个Web页面上的计数器，可以不用把每次刷新都记录到数据库中，使用单例模式保持计数器的值，并且确保线程安全的；
 *  创建一个对象需要消耗的资源过多，如要访问I/O和数据库等资源；
 *  需要定义大量的静态常量和静态方法（如工具类）的环境，可以采用单例模式（当然也可以直接声明为static的方式）

线程不安全实例：

public class Singleton { 
    	private static Singleton singleton = null;
    
    	private Singleton() { }
    
    	public static Singleton getSingleton() { 
    		if(singleton == null) { 
    			singleton = new Singleton();
    		}
    		return singleton;
    	}
    }

解决办法：

在geSingleton方法前加snchronized关键字，也可以在getSingleton方法内增加syncronized来实现。

## 2. 工厂模式 ##

定义：Define an interface for creating an object, but let subclasses decide which class to instantiate. Factory Method lets a class defer instantiation to subclasses.（定义一个用于创建对象接口，让子类决定实例化哪一个类。工厂方法使一个类的实例化延迟到其子类。）

Product为抽象产品类负责定义产品的共性，实现对事务最抽象的定义；Creator为抽象创建类，也就是抽象工厂，具体如何创建产品类的实例工厂ConcreteCreator完成的。

public class ConcreteCreator extends Creator { 
    	public <T extends Product> T createProduct(Class<T> c) { 
    		Product product = null;
    		try { 
    			product = (Product)Class.forName(c.getName()).newInstance();
    		} catch(Exception e){ 
    			//异常处理
    		}
    		return (T)product;
    	}
    }

简单工厂模式：  
一个模块仅需要一个工厂类，没有必要把它生产出来，使用静态的方法。

多个工厂类：  
每个具体的产品类都对应了一个创建者，每个创建独立负责创建对应的产品对象，非常符合单一职责。

代替单例模式：  
单例模式的核心要求就是在内存中只有一个对象，通过工厂方法模式也可以只在内存中生产一个对象。

延迟初始化：  
PeoductFactory负责产品类对象的创建工作，并且通过prMap变量产生一个缓存，对需要再次被重用的对象保留。

使用场景：

*  jdbc连接数据库
 *  硬件访问
 *  降低对象的产生和销毁

## 3. 抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern） ##

定义：Provide an interface for creating families of related or dependent objects without specifying their concrete classes.（为创建一组相关或相互依赖的对象提供一个接口，而且无须指定它们的具体类。）

抽象工厂类代码：

public abstract class AbstractCreator { 
    	//穿件A产品家族
    	public abstract AbstractProductA createProductA();
    	//创建B产品家族
    	public abstract AbstractProductB createPeoductB();
    }

使用场景：  
一个对象族（或是一组没有任何关系的对象）都有相同的约束。设计不用操作系统的时候，都可以考虑使用抽象工厂模式。

## 4. 模板方法模式（Template Method Pattern） ##

定义:Define the skeleton of an algorithm in an operation,deferring some steps to subclasses.Template Method lets subclasses redefine certain steps of an algorithm without changing the algorithm’s structure.(定义一个操作中的算法的框 架，而将一些步骤延迟到子类中。使得子类可以不改变一个算法的结构即可重定义 该算法的某些特定步骤。)

AbstractClass叫做抽象模板，它的方法分为两类：

*  基本方法：  
    基本方法也叫做基本操作，是由子类实现的方法，并且在模板方法被调动。
 *  模板方法  
    可以有一个或几个，一般是一个具体方法，也就是一个框架，实现对基本方法的调度，完成固定的逻辑。  
    注意：为了防止恶意的操作，一般模板方法都加上fianl关键字，不允许被覆写。

使用场景：

*  多个子类有共有的方法，并且逻辑基本相同时；
 *  重要、复杂的算法，可以把核心算法设计为模板方法，周边的相关细节功能则由各个子类实现；
 *  重构时，模板方法模式是一个经常使用的模式，把相同的代码抽取到父类中，然后通过钩子函数约束其行为。

## 5. 建造者模式（Builder Pattern） ##

定义:Separate the construction of a complex object from its representation so that the same construction process can create different representations.(将一个 复杂对象的构建与它的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。)

*  Product产品类  
    通常是实现了模板方法模式，也就是模板方法和基本方法，例子中的BenzModel和BMWModel就属于产品类。
 *  Builder抽象建造者  
    规范产品的组建，一般是由子类实现。例子中的CarBuilder就属于抽象建造者。
 *  ConcreteBuilder具体建造者  
    实现抽象类定义的所有方法，并且返回一个组建好的对象。例子中的BenzBuilder和BMWBuilder就属于具体建造者。
 *  Director导演类  
    负责安排已有模块的顺序，然后告诉Builder开始建造。

使用场景：

*  相同的方法，不同的执行顺序，产生不同的时间结果时，可以采用建造者模式；
 *  多个部件或零件，都可以装配到一个对象中，但是产生的运行结果又不相同时，则可以使用该模式；
 *  产品类非常复杂，或者产品类中的调用顺序不同产生了不同的效能，这个时候使用建造者模式非常合适；

建造者模式与工厂模式的不同：  
建造模式最主要的功能是基本方法的调用顺序安排，这些基本方法已经实现了，顺序不同产生的对象也不同；

工厂方法则重点是创建，创建零件是它的主要职责，组装顺序则不是它关心的。

## 6. 代理模式（Proxy Pattern） ##

定义:Provide a surrogate or placeholder for another object to control access to it.  
(为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。)

*  Subject 抽象主题角色 抽象主题类可以是抽象类也可以是接口，是一个最普通的业务类型定义，无特殊要 求。
 *  RealSubject 具体主题角色 也叫做被委托角色、被代理角色。它才是冤大头，是业务逻辑的具体执行者。
 *  Proxy 代理主题角色 也叫做委托类、代理类。它负责对真实角色的应用，把所有抽象主题类定义的方法 限制委托给真实主题角色实现，并且在真实主题角色处理完毕前后做预处理和善后 处理工作。

普通代理和强制代理:  
普通代理就是我们要知道代理的存在，也就是类似的 GamePlayerProxy 这个类的 存在，然后才能访问; 强制代理则是调用者直接调用真实角色，而不用关心代理是否存在，其代理的产生 是由真实角色决定的。

普通代理：  
在该模式下，调用者只知代理而不用知道真实的角色是谁，屏蔽了真实角色的变更对高层模块的影响，真实的主题角色想怎么修改就怎么修改，对高层次的模块没有任何的影响，只要你实现了所对应的方法。该模式非常适合对扩展性要求较高的场合。

强制代理：  
强制代理的概念就是要从真实角色查找到代理角色，不允许直接访问真实角色。高层模块只要调用getProxy就尅访问真实角色的所有方法，它根本就不要禅城一个代理出来，代理的管理已经由真实角色自己完成。

## 7. 原型模式（Prototype Pattern） ##

定义:Specify the kinds of objects to create using a prototypical instance,and create new objects by copying this prototype.(用原型实例指定创建对象的种类， 并且通过拷贝这些原型创建新的对象。)

public class PrototypeClass implements Cloneable { 
    	//覆写父类Object方法
    	@Override
    	public PrototypeClass clone() { 
    		PrototypeClass prototypeClass = null;
    		tyr { 
    			prototypeClass = (PrototypeClass)super.clone();
    		} catch (CloneNotSupportedException e) { 
    			//异常处理
    		}
    		return prototypeClass;
    	}
    }

使用原型模式的优点：

*  特性优良  
    原型模式是在内存二进制流的拷贝，要比直接new一个对象性能好很多，特别是要在一个循环体内产生大量的对象时，原型模式可以更好地体现其优点；
 *  逃避构造函数的约束  
    这既是它的优势也是缺点，直接在内存中拷贝，构造函数是不会执行的；

使用场景：

*  资源优化场景  
    类初始化需要消化非常多的资源，这个资源包括数据、硬件资源等；
 *  性能和安全要求的场景  
    通过new产生一个对象需要非常繁琐的数据准备或访问权限，则可以使用原型模式；
 *  一个对象多个修改者的场景  
    一个对象需要提供给其他对象访问，而且各个调用者可能都需要修改其值时，可以考虑使用原型模式拷贝多个对象供调用者使用。

浅拷贝和深拷贝：

浅拷贝：Object类提供的方法clone只是拷贝对象，其对象内部的数组、引用对象等都拷贝，还是指向原生对象的内部元素地址，这种拷贝就叫做浅拷贝，其他的原始类型比兔int、long、char、string（当做是原始类型）等都会被拷贝。

注意：使用原型模式时，引用的成员变量必须满足两个条件才不会被拷贝：一是类的成员变量，而不是方法内部变量；二是必须是一个可变的引用对象，而不是一个原始类型或不可变对象。

深拷贝：对私有的类变量进行独立的拷贝。如：`thing.arrayList = (ArrayList<String>)this.arrayList.clone();`

## 8. 中介者模式 ##

定义:Define an object that encapsulates how a set of objects interact.Mediator promotes loose coupling by keeping objects from referring to each other explicitly,and it lets you vary their interaction independently.(用一个中介对象封装 一系列的对象交互，中介者使各对象不需要显示地相互作用，从而使其耦合松散， 而且可以独立地改变它们之间的交互。)

*  Mediator：抽象终结者角色  
    抽象中介者角色定义统一的接口，用于各同事角色之间的通信；
 *  Concrete Mediator：具体中介者角色  
    具体中介者角色通过协调各同事角色实现协作行为，因此它必须依赖于各个同事角色。
 *  Colleague：同事角色  
    每一个同事角色都知道中介者角色，而且与其他的同事角色通信的时候，一定要通 过中介者角色协作。每个同事类的行为分为两种:一种是同事本身的行为，比如改 变对象本身的状态，处理自己的行为等，这种行为叫做自发行为(Self- Method)，与其他的同事类或中介者没有任何的依赖;第二种是必须依赖中介者 才能完成的行为，叫做依赖方法(Dep-Method)。

通用抽象中介者代码：

public abstract class Mediator { 
    	//定义同事类
    	protected ConcreteColleaguel c1;
    	protected ConcreteColleague2 c2;
    
    	//通过getter//setter方法把同事注入进来
    	public ConcreteColleague1 getC1() { 
    		return c1;
    	}
    	public void setC1(ConcreteColleague1 c1) { 
    		this.c1 = c1;
    	}
    	public ConcreteColleague1 getC2() { 
    		return c2;
    	}
    	public void setC2(ConcreteColleague2 c2) { 
    		this.c2 = c2;
    	}
    
    	//中介者模式的业务逻辑
    	public abstract void doSomething1():
    	public abstract void doSomething2():
    
    }

使用场景：

中介者模式适用于多个对象之间紧密耦合的情况，紧密耦合的标准是：在类图中出现了蜘蛛网状结构，即每个类都与其他的类有直接的联系。

## 9. 命令模式 ##

定义:Encapsulate a request as an object,thereby letting you parameterize clients with different requests,queue or log requests,and support undoable operations. (将一个请求封装成一个对象，从而让你使用不同的请求把客户端参数化，对请求 排队或者记录请求日志，可以提供命令的撤销和恢复功能。)

*  Receive：接收者角色  
    该角色就是干活的橘色，命令传递到这里是应该被执行的。
 *  Command：命令角色  
    需要执行的所有命令都在这里声明、
 *  Invoker：调用者角色  
    接收到命令，并执行命令。

使用场景：  
认为是命令的地方就可以采用命令模式，例如，在GUI开发中，一个按钮的电机是一个命令，可以采用命令模式；模拟DOS命令的时候，当然也要采用命令模式；触发——反馈机制的处理等。

## 10.责任链模式 ##

定义:Avoid coupling the sender of a request to its receiver by giving more than one object a chance to handle the request.Chain the receiving objects and pass the request along the chain until an object handles it.(使多个对象都有机会处理请 求，从而避免了请求的发送者和接受者之间的耦合关系。将这些对象连成一条链， 并沿着这条链传递该请求，直到有对象处理它为止。)

抽象处理者的代码：

public abstract class Handler { 
    	private Handler nextHandler;
    	//每个处理者都必须对请求做出处理
    	publicfinal Response handlerMessage(Request request) { 
    		Response response = null;
    		//判断是否自己的处理级别
    		if (this.getHandlerLevel().equals(request.getRequestLevel())) { 
    			response = this.echo(request):
    		} else { 
    			//不属于自己的处理级别
    			//判断是否有下一个处理者
    			if (this.nextHandler != null) { 
    				response = this.nextHandler.handleMessage(request);
    			} else { 
    				//没有适当的处理者，业务自行处理
    			}
    		}
    		return response;
    	}
    	//设置下一个处理者是谁
    	public void setNext(Handler _handler) { 
    		this.nextHandler = _handler;
    	}
    	//每个处理者都有一个处理级别
    	protected abstract Level getHandlerLevel();
    	//每个处理者的必须实现处理任务
    	protected abstract Response echo(Request request);
    }

抽象的处理者实现三个职责：

1.  定义一个请求的处理方法handleMessage，唯一对外开放的方法；
2.  定义一个链的编排方法setNext，设置下一个处理者；
3.  定义了具体的请求者必须实现的两个方法：定义自己能够处理额级别getHandlerLevel和具体的处理任务echo；

注意事项：  
链中节点数量需要控制，避免出现超长链的情况，一般的做法是在Handler中设置一个最大节点数量，在setNext方法中判断是否已经超过其阈值，超过则不允许该链建立，避免无意识地破坏系统性能。

## 11. 装饰模式（Decorator Pattern） ##

定义:Attach additional responsibilities to an object dynamically keeping the same interface.Decorators provide a flexible alternative to subclassing for extending functionality.(动态地给一个对象添加一些额外的职责。就增加功能来 说，装饰模式相比生成子类更为灵活。)

*  Component：抽象构件  
    Component 是一个接口或者是抽象类，就是定义我们最核心的对象，也就是最原 始的对象，如上面的成绩单。 注意:在装饰模式中，必然有一个最基本、最核心、最原始的接口或抽象类充当 Component 抽象构件。
 *  ConcreteComponent：具体构件  
    ConcreteComponent 是最核心、最原始、最基本的接口或抽象类的实现，你要装 饰的就是它。
 *  Decorator：装饰角色  
    一般是一个抽象类，做什么用呢?实现接口或者抽象方法，它里面可不一定有抽象 的方法呀，在它的属性里必然有一个 private 变量指向 Component 抽象构件。
 *  具体装饰角色  
    ConcreteDecoratorA 和 ConcreteDecoratorB 是两个具体的装饰类，你要把你最核 心的、最原始的、最基本的东西装饰成其他东西，上面的例子就是把一个比较平庸 的成绩单装饰成家长认可的成绩单。

使用场景：

*  需要扩展一个类的功能，或给一个类增加附加功能；
 *  需要动态地给一个对象增加功能，这些功能可以再动态地撤销；
 *  需要为一批的兄弟类进行改装或加装功能，当然是首选装饰模式；

## 12.策略模式（Strategy Pattern） ##

定义:Define a family of algorithms,encapsulate each one,and make them interchangeable.(定义一组算法，将每个算法都封装起来，并且使它们之间可以 互换。)

*  Context：封装角色  
    它也叫做上下文角色，起承上启下封装作用，屏蔽高层模块对策略、算法的直接访 问，封装可能存在的变化。
 *  Strategy：抽象策略角色  
    策略、算法家族的抽象，通常为接口，定义每个策略或算法必须具有的方法和属 性。各位看官可能要问了，类图中的 AlgorithmInterface 是什么意思，嘿嘿， algorithm 是“运算法则”的意思，结合起来意思就明白了吧。
 *  ConcreteStrategy：具体策略角色(多个) 实现抽象策略中的操作，该类含有具体的算法。

使用场景：

*  多个类只有在算法或行为上稍有不同的场景；
 *  算法需要自由切换的场景；
 *  需要屏蔽算法规则的场景；

策略模式扩展：策略枚举：

public enum Caculator { 
    	//加法运算
    	ADD("+") { 
    		public int exec(int a, int b) { 
    			return a + b;
    		}
    	}，
    	//减法运算
    	SUB("-") { 
    		public int exec(int a, int b) { 
    			return a - b;
    		}
    	};
    	String value = "";
    	//定义成员值类型
    	private Caculator(String _value) { 
    		this.value = _value;
    	}
    	//获得枚举成员的值
    	public String getValue() { 
    		return this.value;
    	}
    	//声明一个抽象函数
    	public abstract int exec(int a, int b);
    }

定义：

*  它是一个枚举；
 *  它是一个浓缩了的策略模式的枚举；

注意：受枚举的类型的限制，每个枚举项都是public、final、static的，扩展性收到了一定的约束，因此在系统开发中，策略枚举一般担任不经常发生变化的角色；

缺陷：  
所有的策略都需要暴露出去，由客户端决定使用哪一个策略。

## 13. 适配器模式（Adapter Pattern） ##

定义:Convert the interface of a class into another interface clients expect.Adapter lets classes work together that couldn’t otherwise because of incompatible interfaces.(将一个类的接口变换成客户端所期待的另一种接口，从 而使原本因接口不匹配而无法在一起工作的两个类能够在一起工作。)

*  Target 目标角色：  
    该角色定义把其他类转换为何种接口，也就是我们的期望接口，例子中的 IUserInfo 接口就是目标角色。
 *  Adaptee 源角色：  
    你想把谁转换成目标角色，这个“谁”就是源角色，它是已经存在的、运行良好的类 或对象，经过适配器角色的包装，它会成为一个崭新、靓丽的角色。
 *  Adapter 适配器角色：  
    适配器模式的核心角色，其他两个角色都是已经存在的角色，而适配器角色是需要 新建立的，它的职责非常简单:把源角色转换为目标角色，怎么转换?通过继承或 是类关联的方式。

使用场景：  
有动机的修改一个已经投产中的接口时，适配器模式可能是最合适的模式。比如系统扩展了，需要使用一个已有或新建立的类，但这个类又不符合系统的接口，就可以使用适配器模式。

注意事项：详细设计阶段需要考虑使用适配器模式，主要场景为扩展应用中。

对象适配器和类适配器的区别：  
类适配器是类间继承，对象适配器是对象的合成关系，也可以说是类的关联关系，这是两者的根本区别。（实际项目中对象适配器使用到的场景相对比较多。）

## 14. 迭代器模式（Iterator Pattern） ##

定义:Provide a way to access the elements of an aggregate object sequentially without exposing its underlying representation.(它提供一种方法访问一个容器对 象中各个元素，而又不需暴露该对象的内部细节。)

*  Iterator 抽象迭代器：  
    抽象迭代器负责定义访问和遍历元素的接口，而且基本上是有固定的 3 个方法: first()获得第一个元素，next()访问下一个元素，isDone()是否已经访问到底部 (Java 叫做 hasNext()方法)。
 *  ConcreteIterator 具体迭代器：  
    具体迭代器角色要实现迭代器接口，完成容器元素的遍历。
 *  Aggregate 抽象容器：  
    容器角色负责提供创建具体迭代器角色的接口，必然提供一个类似 createIterator() 这样的方法，在 Java 中一般是 iterator()方法。
 *  Concrete Aggregate：  
    具体容器 具体容器实现容器接口定义的方法，创建出容纳迭代器的对象。 ps:迭代器模式已经被淘汰，java 中已经把迭代器运用到各个聚集类 (collection)中了，使用 java 自带的迭代器就已经满足我们的需求了。

## 15. 组合模式（Composite Pattern） ##

定义:Compose objects into tree structures to represent part-whole hierarchies.Composite lets clients treat individual objects and compositions of objects uniformly.(将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构，使得用 户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。)

*  Component 抽象构件角色：  
    定义参加组合对象的共有方法和属性，可以定义一些默认的行为或属性，比如我们 例子中的 getInfo 就封装到了抽象类中。
 *  Leaf 叶子构件：  
    叶子对象，其下再也没有其他的分支，也就是遍历的最小单位。
 *  Composite 树枝构件：  
    树枝对象，它的作用是组合树枝节点和叶子节点形成一个树形结构。

树枝构件和通用代码：

public class Composite extens Component { 
    	//构件容器
    	private ArrayList<Component> componentArrayList = new ArrayList<Component>():
    	//增加一个叶子构件或树枝构件
    	public void add(Component componet){ 
    		this.componentArrayList.add(component);
    	}
    	//删除一个叶子构件或树枝构件
    	public void remove(COmponent component) { 
    		this.componentArrayList.remove(component);
    	}
    	//获得分支下的所有叶子构件和树枝构件
    	public ArrayList<Component> getChildren(){ 
    		return this.componentArrayList;
    	}
    }

使用场景：

*  维护和部分-整体关系的场景，树形菜单，文件和文件夹管理。
 *  从一个整理中能够独立部分模块或功能的场景。

注意：  
只要是树形结构，就可以考虑使用组合模式。

## 16. 观察者模式（Observer Pattern） ##

定义:Define a one-to-many dependency between objects so that when one object changes state,all its dependents are notified and updated automatically. (定义对象间一种一对多的依赖关系，使得每当一个对象改变状态，则所有依赖于 它的对象都会得到通知并被自动更新。)

*  Subject 被观察者：  
    定义被观察者必须实现的职责，它必须能够动态地增加、取消观察者。它一般是抽 象类或者是实现类，仅仅完成作为被观察者必须实现的职责:管理观察者并通知观 察者。
 *  Observer 观察者：  
    观察者接收到消息后，即进行 update(更新方法)操作，对接收到的信息进行处 理。
 *  ConcreteSubject 具体的被观察者：  
    定义被观察者自己的业务逻辑，同时定义对哪些事件进行通知。
 *  ConcreteObserver 具体的观察者：  
    每个观察在接收到消息后的处理反应是不同，各个观察者有自己的处理逻辑。

public abstract class Subject {  //定义一个观察者数组
    	private Vector<Observer> obsVector = new Vector<Observer>(); //增加一个观察者
    	public void addObserver(Observer o){ 
    		this.obsVector.add(o);
    	}
    	//删除一个观察者
    	public void delObserver(Observer o){ 
    		this.obsVector.remove(o);
    	}
    	//通知所有观察者
    	public void notifyObservers(){ 
    		for(Observer o:this.obsVector){  o.update();
    	}
    }

使用场景:

*  关联行为场景。需要注意的是，关联行为是可拆分的，而不是“组合”关系。 ● 事件多级触发场景。
 *  跨系统的消息交换场景，如消息队列的处理机制。

注意:

*  广播链的问题 在一个观察者模式中最多出现一个对象既是观察者也是被观察者，也就是说消息最 多转发一次(传递两次)。
 *  异步处理问题 观察者比较多，而且处理时间比较长，采用异步处理来考虑线程安全和队列的问 题。

## 17. 门面模式（Facade Pattern） ##

定义:Provide a unified interface to a set of interfaces in a subsystem.Facade defines a higher-level interface that makes the subsystem easier to use.(要求一 个子系统的外部与其内部的通信必须通过一个统一的对象进行。门面模式提供一个 高层次的接口，使得子系统更易于使用。)

*  Facade 门面角色：  
    客户端可以调用这个角色的方法。此角色知晓子系统的所有功能和责任。一般情况 下，本角色会将所有从客户端发来的请求委派到相应的子系统去，也就说该角色没 有实际的业务逻辑，只是一个委托类。
 *  subsystem 子系统角色：  
    可以同时有一个或者多个子系统。每一个子系统都不是一个单独的类，而是一个类 的集合。子系统并不知道门面的存在。对于子系统而言，门面仅仅是另外一个客户 端而已。

使用场景:

*  为一个复杂的模块或子系统提供一个供外界访问的接口
 *  子系统相对独立——外界对子系统的访问只要黑箱操作即可
 *  预防低水平人员带来的风险扩散

注意:  
一个子系统可以有多个门面 ●门面不参与子系统内的业务逻辑

## 18. 备忘录模式（Memento Patern） ##

定义:Without violating encapsulation,capture and externalize an object’s internal state so that the object can be restored to this state later.(在不破坏封装性的前提 下，捕获一个对象的内部状态，并在该对象之外保存这个状态。这样以后就可将该 对象恢复到原先保存的状态。)

*  Originator 发起人角色 记录当前时刻的内部状态，负责定义哪些属于备份范围的状态，负责创建和恢复备 忘录数据。
 *  Memento 备忘录角色(简单的 javabean)  
    负责存储 Originator 发起人对象的内部状态，在需要的时候提供发起人需要的内部 状态。
 *  Caretaker 备忘录管理员角色(简单的 javabean) 对备忘录进行管理、保存和提供备忘录。

使用场景:

*  需要保存和恢复数据的相关状态场景。
 *  提供一个可回滚(rollback)的操作。
 *  需要监控的副本场景中。
 *  数据库连接的事务管理就是用的备忘录模式。

注意:

*  备忘录的生命期
 *  备忘录的性能  
    不要在频繁建立备份的场景中使用备忘录模式(比如一个 for 循环中)。

## 19. 访问者模式（Visitor Pattern） ##

定义:Represent an operation to be performed on the elements of an object structure. Visitor lets you define a new operation without changing the classes of the elements on which it operates. (封装一些作用于某种数据结构中的各元素的 操作，它可以在不改变数据结构的前提下定义作用于这些元素的新的操作。)

*  Visitor——抽象访问者：  
    抽象类或者接口，声明访问者可以访问哪些元素，具体到程序中就是 visit 方法的 参数定义哪些对象是可以被访问的。
 *  ConcreteVisitor——具体访问者：  
    它影响访问者访问到一个类后该怎么干，要做什么事情。
 *  Element——抽象元素：  
    接口或者抽象类，声明接受哪一类访问者访问，程序上是通过 accept 方法中的参 数来定义的。
 *  ConcreteElement——具体元素：  
    实现 accept 方法，通常是 visitor.visit(this)，基本上都形成了一种模式了。
 *  ObjectStruture——结构对象：  
    元素产生者，一般容纳在多个不同类、不同接口的容器，如 List、Set、Map 等， 在项目中，一般很少抽象出这个角色。

使用场景:

*  一个对象结构包含很多类对象，它们有不同的接口，而你想对这些对象实施一些 依赖于其具体类的操作，也就说是用迭代器模式已经不能胜任的情景。
 *  需要对一个对象结构中的对象进行很多不同并且不相关的操作，而你想避免让这 些操作“污染”这些对象的类。

## 20. 状态模式 ##

定义:Allow an object to alter its behavior when its internal state changes.The object will appear to change its class.(当一个对象内在状态改变时允许其改变行 为，这个对象看起来像改变了其类。)

*  State——抽象状态角色：  
    接口或抽象类，负责对象状态定义，并且封装环境角色以实现状态切换。
 *  ConcreteState——具体状态角色：  
    每一个具体状态必须完成两个职责:本状态的行为管理以及趋向状态处理，通俗地 说，就是本状态下要做的事情，以及本状态如何过渡到其他状态。
 *  Context——环境角色：  
    定义客户端需要的接口，并且负责具体状态的切换。

使用场景:

*  行为随状态改变而改变的场景 这也是状态模式的根本出发点，例如权限设计，人员的状态不同即使执行相同的行 为结果也会不同，在这种情况下需要考虑使用状态模式。
 *  条件、分支判断语句的替代者

注意:  
状态模式适用于当某个对象在它的状态发生改变时，它的行为也随着发生比较大的 变化，也就是说在行为受状态约束的情况下可以使用状态模式，而且使用时对象的 状态最好不要超过 5 个。

## 21. 解释器模式（Interpreter Pattern） ##

定义:Given a language, define a representation for its grammar along with an interpreter that uses the representation to interpret sentences in the language. (给定一门语言，定义它的文法的一种表示，并定义一个解释器，该解释器使用该 表示来解释语言中的句子。)

*  AbstractExpression——抽象解释器：  
    具体的解释任务由各个实现类完成，具体的解释器分别由 TerminalExpression 和 Non-terminalExpression 完成。
 *  TerminalExpression——终结符表达式：  
    实现与文法中的元素相关联的解释操作，通常一个解释器模式中只有一个终结符表 达式，但有多个实例，对应不同的终结符。具体到我们例子就是 VarExpression 类，表达式中的每个终结符都在栈中产生了一个 VarExpression 对象。
 *  NonterminalExpression——非终结符表达式：  
    文法中的每条规则对应于一个非终结表达式，具体到我们的例子就是加减法规则分 别对应到 AddExpression 和 SubExpression 两个类。非终结符表达式根据逻辑的 复杂程度而增加，原则上每个文法规则都对应一个非终结符表达式。
 *  Context——环境角色：  
    具体到我们的例子中是采用 HashMap 代替。

使用场景:

*  重复发生的问题可以使用解释器模式
 *  一个简单语法需要解释的场景

注意: 尽量不要在重要的模块中使用解释器模式，否则维护会是一个很大的问题。在项目 中可以使用 shell、JRuby、Groovy 等脚本语言来代替解释器模式，弥补 Java 编 译型语言的不足。

## 22. 享元模式（Flyweight Pattern） ##

定义:Use sharing to support large numbers of fine-grained objects efficiently. (使用共享对象可有效地支持大量的细粒度的对象。) 对象的信息分为两个部分:内部状态(intrinsic)与外部状态(extrinsic)。

*  内部状态 内部状态是对象可共享出来的信息，存储在享元对象内部并且不会随环境改变而改 变。
 *  外部状态 外部状态是对象得以依赖的一个标记，是随环境改变而改变的、不可以共享的状 态。
 *  Flyweight——抽象享元角色：  
    它简单地说就是一个产品的抽象类，同时定义出对象的外部状态和内部状态的接口 或实现。
 *  ConcreteFlyweight——具体享元角色：  
    具体的一个产品类，实现抽象角色定义的业务。该角色中需要注意的是内部状态处 理应该与环境无关，不应该出现一个操作改变了内部状态，同时修改了外部状态， 这是绝对不允许的。
 *  unsharedConcreteFlyweight——不可共享的享元角色：  
    不存在外部状态或者安全要求(如线程安全)不能够使用共享技术的对象，该对象 一般不会出现在享元工厂中。
 *  FlyweightFactory——享元工厂：  
    职责非常简单，就是构造一个池容器，同时提供从池中获得对象的方法。

享元工厂的代码：

public class FlyweightFactory {  
    	//定义一个池容器
    	private static HashMap<String,Flyweight> pool= new HashMap<String,Flyweight>();
    	//享元工厂
    	public static Flyweight getFlyweight(String Extrinsic){ 
    
    		//需要返回的对象
    		Flyweight flyweight = null; 
    		//在池中没有该对象 
    		if(pool.containsKey(Extrinsic)){ 
    			flyweight = pool.get(Extrinsic); 	
    		}else{ 
    			//根据外部状态创建享元对象
    			flyweight = new ConcreteFlyweight1(Extrinsic); 
    			//放置到池中
    			pool.put(Extrinsic, flyweight);
    		}
    	return flyweight;
    	} 
    }

使用场景:

*  系统中存在大量的相似对象。
 *  细粒度的对象都具备较接近的外部状态，而且内部状态与环境无关，也就是说对 象没有特定身份。
 *  需要缓冲池的场景。

注意:

*  享元模式是线程不安全的，只有依靠经验，在需要的地方考虑一下线程安全，在 大部分场景下不用考虑。对象池中的享元对象尽量多，多到足够满足为止。
 *  性能安全:外部状态最好以 java 的基本类型作为标志，如 String，int，可以提 高效率。

## 23. 桥接模式（Bridge Pattern） ##

定义:Decouple an abstraction from its implementation so that the two can vary independently.(将抽象和实现解耦，使得两者可以独立地变化。)

*  Abstraction——抽象化角色：  
    它的主要职责是定义出该角色的行为，同时保存一个对实现化角色的引用，该角色 一般是抽象类。
 *  Implementor——实现化角色：  
    它是接口或者抽象类，定义角色必需的行为和属性。
 *  RefinedAbstraction——修正抽象化角色：  
    它引用实现化角色对抽象化角色进行修正。
 *  ConcreteImplementor——具体实现化角色：  
    它实现接口或抽象类定义的方法和属性。

使用场景:

*  不希望或不适用使用继承的场景
 *  接口或抽象类不稳定的场景
 *  重用性要求较高的场景

注意:  
发现类的继承有 N 层时，可以考虑使用桥梁模式。桥梁模式主要考虑如何拆分抽 象和实现。