Java 设计模式——开篇

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简介

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。 毫无疑问，设计模式于己于他人于系统都是多赢的；设计模式使代码编程真正工程化；把简单的问题标准化、工程化、系统化，把环境中的各个部分进行抽象、归纳、解耦合。

设计共23中，分三大类：创建型模式、结构型模式和行为型模式。

https://rainmonth.github.io/posts/J210320.html

创建型模式

  • 创建型，通常和对象的创建有关，设计到对象实例化方式。共5种，包括：
    • 单例模式，保证一个类仅有一个示例，并提供一个访问它的全局访问节点；
    • 工厂方法模式，定义一个创建产品对象的工厂接口，将实际创建工作推迟到子类中
    • 抽象工厂模式，提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定他们具体的类；
    • 建造者模式，将一个复杂的构建与其表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示；
    • 原型模式，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；

结构型模式

  • 结构型，用来处理类或者对象的组合。共7中，包括：
    • 适配器模式，是将一个类的接口转换成客户希望的另外一个接口。使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的那些类可以一起工作；
    • 桥接模式，是将抽象部分与实际部分分离，使它们都可以独立的变化。
    • 组合模式，是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；
    • 装饰模式，动态的给一个对象添加一些额外的职责。就增加功能来说，此模式比生成子类更为灵活；
    • 外观模式，是为子系统中的一组接口提供一个一致的界面，此模式定义了一个高层接口，这个接口使得这一子系统更加容易使用；
    • 享元模式，是以共享的方式高效的支持大量的细粒度的对象；
    • 代理模式，就是为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问；

行为型模式

  • 行为型，用来对类或对象怎样交互和怎样分配职责进行描述。共11中，包括：
    • 模板方法模式，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。
    • 命令模式，讲一个请求封装为一个对象，从而使你可用不同的请求对客户端进行参数化；对请求排队或记录请求日志，以及支持可撤销的操作。（显然要写一个下载库，用这个模式再好不过了）
    • 责任链模式，很多对象由每一个对象对其下家的引用而连接起来形成一条链。请求在这个链上传递，直到链上的某一个对象对顶处理此请求，这使得系统在不影响客户端的情况下动态的重新组织责任链和分配责任。
    • 策略模式，就是准备一组算法，并将每一个算法封装起来，使得他们可以互换。
    • 中介者模式，就是定义一个中间人对象来封装系列对象之间的交互。中间人是各个对象不需要显示的相互调用，从而使其耦合性松散，而且可以独立的改变他们之间的交互。
    • 观察者模式，定义对象间的一种一对多的依赖关系，当一个对象的状态发生改变时，所有依赖于它的对象都得到通知并被自动更新。
    • 备忘录模式，是在不破坏封装的前提下，捕获一个对象的内部状态，并在该对象之外保存这个状态。
    • 访问者模式，就是表示一个作用于某对象结构中的各元素的操作，它使你可以在不改变各元素的类的前提下定义作用于这些元素的新操作。
    • 状态模式，就是对象的行为，依赖于它所处的状态。
    • 解释器模式，就是描述了如何为简单的语言定义一个语法，如何在该语言中表示一个句子，以及如何解释这些句子。
    • 迭代器模式，是提供了一种方法顺序来访问一个聚合对象中的各个元素，而又不需要暴露该对象的内部表示。

除了上面列举的三大类23中设计模式外，设计模式还有7个基本原则，这些原则的最终目的，都是为了实现高内聚低耦合的目标。

设计模式基本原则

  1. 开放封闭原则 (OCP,Open For Extension, Closed For Modification Principle)

    类的改动是通过增加代码进行的，而不是修改源代码。

  2. 单一职责原则 (SRP,Single Responsibility Principle)

    类的职责要单一，对外只提供一种功能，而引起类变化的原因都应该只有一个。

  3. 依赖倒置原则 (DIP,Dependence Inversion Principle)

    依赖于抽象(接口),不要依赖具体的实现(类)，也就是针对接口编程。

  4. 接口隔离原则 (ISP,Interface Segegation Principle)

    不应该强迫客户的程序依赖他们不需要的接口方法。一个接口应该只提供一种对外功能，不应该把所有操作都封装到一个接口中去。

  5. 里氏替换原则 (LSP, Liskov Substitution Principle)

    任何抽象类出现的地方都可以用他的实现类进行替换。实际就是虚拟机制，语言级别实现面向对象功能。

  6. 优先使用组合而不是继承原则(CARP,Composite/Aggregate Reuse Principle)

    如果使用继承，会导致父类的任何变换都可能影响到子类的行为。
    如果使用对象组合，就降低了这种依赖关系。

  7. 迪米特法则(LOD,Law of Demeter)

    一个对象应当对其他对象尽可能少的了解，从而降低各个对象之间的耦合，提高系统的可维护性。例如在一个程序中，各个模块之间相互调用时，通常会提供一个统一的接口来实现。这样其他模块不需要了解另外一个模块的内部实现细节，这样当一个模块内部的实现发生改变时，不会影响其他模块的使用。(黑盒原理)

总结

上面这些都是书面上的定义，不过这些设计模式在日常开发中，都有体现，尤其是大型项目的源码中。了解这些模式，可以快速理解项目的整体架构、设计方式，也可作为自己设计框架或重构代码时的指导。后面会结合实际的项目或实际的源码片段来一一讲解着写模式。