设计模式的总体介绍

超、凢脫俗 2022-05-15 09:36 236阅读 0赞

# Java设计模式概述 #

设计模式（Design pattern）是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结。使用设计模式是为了可重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性。

# 一、设计模式的分类 #

总体来说设计模式分为三大类（23种）：

## 创建型模式，共五种： ##

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，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。

## 行为型模式，共十一种： ##

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。

其实还有两类特殊的模式：并发型模式和线程池模式。

# 二、设计模式的六大原则 #

## 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。在程序需要进行拓展的时候，不能去修改原有的代码，实现一个热插拔的效果。所以一句话概括就是：为了使程序的扩展性好，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，后面的具体设计中我们会提到这点。

## 2、里氏代换原则（Liskov Substitution Principle） ##

里氏代换原则(Liskov Substitution Principle LSP)面向对象设计的基本原则之一。 里氏代换原则中说，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”原则的关键步骤就是抽象化。而基类与子类的继承关系就是抽象化的具体实现，所以里氏代换原则是对实现抽象化的具体步骤的规范。—— From Baidu 百科

## 3、依赖倒转原则（Dependence Inversion Principle） ##

这个是开闭原则的基础，具体内容：真对接口编程，依赖于抽象而不依赖于具体。

## 4、接口隔离原则（Interface Segregation Principle） ##

这个原则的意思是：使用多个隔离的接口，比使用单个接口要好。还是一个降低类之间的耦合度的意思，从这儿我们看出，其实设计模式就是一个软件的设计思想，从大型软件架构出发，为了升级和维护方便。所以上文中多次出现：降低依赖，降低耦合。

## 5、迪米特法则（最少知道原则）（Demeter Principle） ##

为什么叫最少知道原则，就是说：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） ##

原则是尽量使用合成/聚合的方式，而不是使用继承。

# 三、Java的23中设计模式的概述 #

## （一）工厂方法模式（Factory Method） ##

工厂模式的好处就是分工明确！   
工厂方法模式分为两种：

### 1.普通工厂模式， ###

就是建立一个工厂类，对实现了同一接口的一些类进行实例的创建。

### 2.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，则不能正确创建对象，而多个工厂方法模式是提供多个工厂方法，分别创建对象。

## （二）抽象工厂模式（Abstract Factory） ##

创建多个工厂类，这样一旦需要增加新的功能，直接增加新的工厂类就可以了，不需要修改之前的代码。

## （三）单例模式（Singleton） ##

单例对象（Singleton）是一种常用的设计模式。在Java应用中，单例对象能保证在一个JVM中，该对象只有一个实例存在。   
单例模式的写法有好几种，这里主要介绍三种：懒汉式单例、饿汉式单例、登记式单例。

### 1.懒汉式单例 ###

Singleton通过将构造方法限定为private避免了类在外部被实例化，在同一个虚拟机范围内，Singleton的唯一实例只能   
通过getInstance()方法访问。但是以上懒汉式单例的实现没有考虑线程安全问题，它是线程不安全的，并发环境下很可能出现多个Singleton实例。

### 2.饿汉式单例 ###

饿汉式在类创建的同时就已经创建好一个静态的对象供系统使用，以后不再改变，所以天生是线程安全的。

### 3.登记式单例 ###

实际上维护了一组单例类的实例，将这些实例存放在一个Map（登记薄）中，对于已经登记过的实例，则从Map直接返回，对于没有登记的，则先登记，然后返回。这个用得最少。

## （四）建造者模式（Builder） ##

工厂类模式提供的是创建单个类的模式，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，

## （五）原型模式（Prototype） ##

原型模式虽然是创建型的模式，但是与工程模式没有关系，从名字即可看出，该模式的思想就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。

## （六）适配器模式（Adapter） ##

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。

## （七）装饰模式（Decorator） ##

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。

## （八）代理模式（Proxy） ##

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会去找中介，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。

## （九）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，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。

## （十）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。

## （十一）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。

## （十二）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。

## （十三）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。

## （十四）模板方法模式（Template Method） ##

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。

## （十五）观察者模式（Observer） ##

观察者模式很好理解，类似于邮件订阅和RSS订阅，当我们浏览一些博客或wiki时，经常会看到RSS图标，就这的意思是，当你订阅了该文章，如果后续有更新，会及时通知你。其实，简单来讲就一句话：当一个对象变化时，其它依赖该对象的对象都会收到通知，并且随着变化！对象之间是一种一对多的关系。

## （十六）迭代子模式（Iterator） ##

迭代器模式就是顺序访问聚集中的对象，一般来说，集合中非常常见，如果对集合类比较熟悉的话，理解本模式会十分轻松。这句话包含两层意思：一是需要遍历的对象，即聚集对象，二是迭代器对象，用于对聚集对象进行遍历访问。