精通设计模式.docx

1、精通设计模式1.设计模式的起源最早提出“设计模式”概念的是建筑设计大师亚力山大Alexander。在1970年他的建筑的永恒之道里描述了投计模式的发现，因为它已经存在了千百年之久，而现代才被通过大量的研究而被发现。在建筑的永恒之道里这样描述：模式是一条由三个部分组成的通用规则：它表示了一个特定环境、一类问题和一个解决方案之间的关系。每一个模式描述了一个不断重复发生的问题，以及该问题解决方案的核心设计。在他的另一本书建筑模式语言中提到了现在已经定义了253种模式。比如：说明城市主要的结构：亚文化区的镶嵌、分散的工作点、城市的魅力、地方交通区住宅团组：户型混合、公共性的程度、住宅团组、联排式住宅、

2、丘状住宅、老人天地室内环境和室外环境、阴和阳总是一气呵成针对住宅：夫妻的领域、儿童的领域、朝东的卧室、农家的厨房、私家的沿街露台、个人居室、起居空间的序列、多床卧室、浴室、大储藏室针对办公室、车间和公共建筑物：灵活办公空间、共同进餐、共同小组、宾至如归、等候场所、小会议室、半私密办公室尽管亚力山大的著作是针对建筑领域的，但他的观点实际上适用于所有的工程设计领域，其中也包括软件设计领域。“软件设计模式”，这个术语是在1990年代由Erich Gamma等人从建筑设计领域引入到计算机科学中来的。目前主要有23种。2.软件设计模式的分类2.1.创建型创建对象时，不再由我们直接实例化对象；而是根据特定

3、场景，由程序来确定创建对象的方式，从而保证更大的性能、更好的架构优势。创建型模式主要有简单工厂模式（并不是23种设计模式之一）、工厂方法、抽象工厂模式、单例模式、生成器模式和原型模式。2.2.结构型用于帮助将多个对象组织成更大的结构。结构型模式主要有适配器模式adapter、桥接模式bridge、组合器模式component、装饰器模式decorator、门面模式、亨元模式flyweight和代理模式proxy。2.3.行为型用于帮助系统间各对象的通信，以及如何控制复杂系统中流程。行为型模式主要有命令模式command、解释器模式、迭代器模式、中介者模式、备忘录模式、观察者模式、状态模式sta

4、te、策略模式、模板模式和访问者模式。3.常见设计模式介绍3.1. 单例模式(singleton)有些时候，允许自由创建某个类的实例没有意义，还可能造成系统性能下降。如果一个类始终只能创建一个实例，则这个类被称为单例类，这种模式就被称为单例模式。 一般建议单例模式的方法命名为：getInstance()，这个方法的返回类型肯定是单例类的类型了。getInstance方法可以有参数，这些参数可能是创建类实例所需要的参数，当然，大多数情况下是不需要的publicclassSingleton publicstaticvoidmain(String args)/创建Singleton对象不能通过构造器

5、，只能通过getInstance方法Singleton s1 = Singleton.getInstance();Singleton s2 = Singleton.getInstance();/将输出trueSystem.out.println(s1 = s2);/使用一个变量来缓存曾经创建的实例privatestaticSingletoninstance;/将构造器使用private修饰，隐藏该构造器privateSingleton()System.out.println(Singleton被构造！);/提供一个静态方法，用于返回Singleton实例/该方法可以加入自定义的控制，保证只产生

6、一个Singleton对象publicstaticSingleton getInstance()/如果instance为null，表明还不曾创建Singleton对象/如果instance不为null，则表明已经创建了Singleton对象，将不会执行该方法if(instance=null)/创建一个Singleton对象，并将其缓存起来instance=newSingleton();returninstance;单例模式主要有如下两个优势：1)减少创建Java实例所带来的系统开销2)便于系统跟踪单个Java实例的生命周期、实例状态等。3.2. 简单工厂(StaticFactory Metho

7、d)简单工厂模式是由一个工厂对象决定创建出哪一种产品类的实例。简单工厂模式是工厂模式家族中最简单实用的模式，可以理解为是不同工厂模式的一个特殊实现。A实例调用B实例的方法，称为A依赖于B。如果使用new关键字来创建一个B实例（硬编码耦合），然后调用B实例的方法。一旦系统需要重构：需要使用C类来代替B类时，程序不得不改写A类代码。而用工厂模式则不需要关心B对象的实现、创建过程。Output，接口publicinterfaceOutput/接口里定义的属性只能是常量intMAX_CACHE_LINE= 50;/接口里定义的只能是public的抽象实例方法voidout();voidgetData(

8、String msg);Printer，Output的一个实现/让Printer类实现OutputpublicclassPrinterimplementsOutputprivateStringprintData=newStringMAX_CACHE_LINE;/用以记录当前需打印的作业数privateintdataNum= 0;publicvoidout()/只要还有作业，继续打印while(dataNum 0) System.out.println(打印机打印：+printData0);/把作业队列整体前移一位，并将剩下的作业数减1System.arraycopy(printData, 1,

9、printData, 0, -dataNum);publicvoidgetData(String msg)if(dataNum=MAX_CACHE_LINE)System.out.println(输出队列已满，添加失败);else/把打印数据添加到队列里，已保存数据的数量加1。printDatadataNum+ = msg;BetterPrinter，Output的一个实现publicclassBetterPrinterimplementsOutputprivateStringprintData=newStringMAX_CACHE_LINE* 2;/用以记录当前需打印的作业数privatei

10、ntdataNum= 0;publicvoidout()/只要还有作业，继续打印while(dataNum 0)System.out.println(高速打印机正在打印：+printData0);/把作业队列整体前移一位，并将剩下的作业数减1System.arraycopy(printData, 1,printData, 0, -dataNum);publicvoidgetData(String msg)if(dataNum=MAX_CACHE_LINE* 2)System.out.println(输出队列已满，添加失败);else/把打印数据添加到队列里，已保存数据的数量加1。printDa

11、tadataNum+ = msg;OutputFactory，简单工厂类publicOutput getPrinterOutput(String type) if(type.equalsIgnoreCase(better) returnnewBetterPrinter();elsereturnnewPrinter();ComputerpublicclassComputerprivateOutputout;publicComputer(Output out)this.out= out;/定义一个模拟获取字符串输入的方法publicvoidkeyIn(String msg)out.getData(

12、msg);/定义一个模拟打印的方法publicvoidprint()out.out();publicstaticvoidmain(String args)/创建OutputFactoryOutputFactory of =newOutputFactory();/将Output对象传入，创建Computer对象Computer c =newComputer(of.getPrinterOutput(normal);c.keyIn(建筑永恒之道);c.keyIn(建筑模式语言);c.print();c =newComputer(of.getPrinterOutput(better);c.keyIn(

13、建筑永恒之道);c.keyIn(建筑模式语言);c.print();使用简单工厂模式的优势：让对象的调用者和对象创建过程分离，当对象调用者需要对象时，直接向工厂请求即可。从而避免了对象的调用者与对象的实现类以硬编码方式耦合，以提高系统的可维护性、可扩展性。工厂模式也有一个小小的缺陷：当产品修改时，工厂类也要做相应的修改。3.3. 工厂方法(Factory Method)和抽象工厂(Abstract Factory)如果我们不想在工厂类中进行逻辑判断，程序可以为不同产品类提供不同的工厂，不同的工厂类和产不同的产品。当使用工厂方法设计模式时，对象调用者需要与具体的工厂类耦合，如：/工厂类的定义1p

14、ublicclassBetterPrinterFactoryimplementsOutputFactorypublicOutput getOutput()/该工厂只负责产生BetterPrinter对象returnnewBetterPrinter();/工厂类的定义2publicclassPrinterFactoryimplementsOutputFactorypublicOutput getOutput()/该工厂只负责产生Printer对象returnnewPrinter();/工厂类的调用/OutputFactory of = new BetterPrinterFactory();Out

15、putFactory of =newPrinterFactory();Computerc =newComputer(of.getOutput();使用简单工厂类，需要在工厂类里做逻辑判断。而工厂类虽然不用在工厂类做判断。但是带来了另一种耦合：客户端代码与不同的工厂类耦合。为了解决客户端代码与不同工厂类耦合的问题。在工厂类的基础上再增加一个工厂类，该工厂类不制造具体的被调用对象，而是制造不同工厂对象。如：/抽象工厂类的定义，在工厂类的基础上再建一个工厂类publicclassOutputFactoryFactory/仅定义一个方法用于返回输出设备。publicstaticOutputFactor

16、y getOutputFactory(String type)if(type.equalsIgnoreCase(better)returnnewBetterPrinterFactory();elsereturnnewPrinterFactory();/抽象工厂类的调用OutputFactory of = OutputFactoryFactory.getOutputFactory(better);Computer c =newComputer(of.getOutput();3.4. 代理模式(Proxy)代理模式是一种应用非常广泛的设计模式，当客户端代码需要调用某个对象时，客户端实际上不关心是否

17、准确得到该对象，它只要一个能提供该功能的对象即可，此时我们就可返回该对象的代理（Proxy）。代理就是一个Java对象代表另一个Java对象来采取行动。如：publicclassImageProxyimplementsImage/组合一个image实例，作为被代理的对象privateImageimage;/使用抽象实体来初始化代理对象publicImageProxy(Image image)this.image= image;/*重写Image接口的show()方法*该方法用于控制对被代理对象的访问，*并根据需要负责创建和删除被代理对象*/publicvoidshow()/只有当真正需要调用i

18、mage的show方法时才创建被代理对象if(image=null)image=newBigImage();image.show();调用时，先不创建：Image image = new ImageProxy(null);hibernate默认启用延迟加载，当系统加载A实体时，A实体关联的B实体并未被加载出来，A实体所关联的B实体全部是代理对象只有等到A实体真正需要访问B实体时，系统才会去数据库里抓取B实体所对应的记录。借助于Java提供的Proxy和InvocationHandler，可以实现在运行时生成动态代理的功能，而动态代理对象就可以作为目标对象使用，而且增强了目标对象的功能。如：Pa

19、ntherpublicinterfacePanther/info方法声明publicvoidinfo();/run方法声明publicvoidrun();GunPantherpublicclassGunPantherimplementsPanther/info方法实现，仅仅打印一个字符串publicvoidinfo()System.out.println(我是一只猎豹！);/run方法实现，仅仅打印一个字符串publicvoidrun()System.out.println(我奔跑迅速);MyProxyFactory，创建代理对象publicclassMyProxyFactory/为指定tar

20、get生成动态代理对象publicstaticObject getProxy(Object target)throwsException/创建一个MyInvokationHandler对象MyInvokationHandler handler =newMyInvokationHandler();/为MyInvokationHandler设置target对象handler.setTarget(target);/创建、并返回一个动态代理returnProxy.newProxyInstance(target.getClass().getClassLoader(), target.getClass()

21、.getInterfaces(), handler);MyInvokationHandler，增强代理的功能publicclassMyInvokationHandlerimplementsInvocationHandler/需要被代理的对象privateObjecttarget;publicvoidsetTarget(Object target)this.target= target;/执行动态代理对象的所有方法时，都会被替换成执行如下的invoke方法publicObject invoke(Object proxy, Method method, Object args)throwsExce

22、ptionTxUtil tx =newTxUtil();/执行TxUtil对象中的beginTx。tx.beginTx();/以target作为主调来执行method方法Object result = method.invoke(target, args);/执行TxUtil对象中的endTx。tx.endTx();returnresult;TxUtilpublicclassTxUtil/第一个拦截器方法:模拟事务开始publicvoidbeginTx()System.out.println(=模拟开始事务=);/第二个拦截器方法:模拟事务结束publicvoidendTx()System.o

23、ut.println(=模拟结束事务=);测试publicstaticvoidmain(String args)throwsException/创建一个原始的GunDog对象，作为targetPanther target =newGunPanther();/以指定的target来创建动态代理Panther panther = (Panther)MyProxyFactory.getProxy(target);/调用代理对象的info()和run()方法panther.info();panther.run();spring所创建的AOP代理就是这种动态代理。但是Spring AOP更灵活。3.5.

24、 命令模式(Command)某个方法需要完成某一个功能，完成这个功能的大部分步骤已经确定了，但可能有少量具体步骤无法确定，必须等到执行该方法时才可以确定。（在某些编程语言如Ruby、Perl里，允许传入一个代码块作为参数。但Jara暂时还不支持代码块作为参数）。在Java中，传入该方法的是一个对象，该对象通常是某个接口的匿名实现类的实例，该接口通常被称为命令接口，这种设计方式也被称为命令模式。如：CommandpublicinterfaceCommand/接口里定义的process方法用于封装“处理行为”voidprocess(int target);ProcessArraypublicclassProcessArray/定义一个each()方法，用于处理数组，publicvoideach(int target , Commandcmd)cmd.process(target);TestCommandpublicclassTestCommandpublicstaticv