java之设计模式

Posted 2020-08-19

一、面向对象思想设计原则

  在实际开发中，我们要想更深入的了解面向对象思想，就必须熟悉前人总结过的面向对象的思想设计原则。

  单一职责原则、开闭原则、里式替换原则、依赖注入原则、接口分离原则和迪米特原则。

  1.1、单一职责原则

  核心思想：高内聚，低耦合。

  每一个类应该只要一个职责，对外只能提供一种功能，而引起类变化的原因应该只有一个。在设计模式中，所有的设计模式都遵循这一原则。

 

  1.2、开闭原则

  核心思想：一个对象对扩展开放，对修改关闭。

  其实开闭原则的意思就是：对类的改动是通过增加代码进行的，而不是修改现有代码。

  也就是说软件开发人员一旦写出了可以运行的代码，就不应该去改动它，而是要保证它能一直运行下去，如何能够做到这一点呢？这就需要借助于抽象和多态，即把可能变化的内容抽象出来，从而使抽象的部分是相对稳定的，而具体的实现则是可以改变和扩展的。

  1.3、里氏替换原则

  核心思想：在任何父类出现的地方都可以用它的子类来代替。

  其实就是说：同一个继承体系中的对象应该有共同的行为特征。

  1.4、依赖注入原则

  核心思想：要依赖于抽象，不要依赖于具体实现。

  其实就是说：在应用程序中，所有的类如果使用或依赖于其他的类，则应该依赖这些其他类的抽象类，而不是这些其他类的具体类。为了实现这一原则，就要求我们在编程的时候针对抽象类或接口编程，而不是针对具体实现编程。

  1.5、接口分离原则

  核心思想：不应该强迫程序依赖它们不需要使用的方法。

  其实就是说：一个接口不需要提供太多的行为，一个接口应该只提供一种对外的功能，不应该把所有的操作都封装到一个接口中。

  1.6、迪米特原则

  核心思想：一个对象应当对其他对象尽可能少的了解。

  其实就是说：降低各个对象之间的耦合，提高系统的可畏虎行。在模块之间应该只通过接口编程，而不理会模块的内部工作原理，它可以使得各个模块耦合度降到最低，促进软件的复用。

二、设计模式概述

  设计模式是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类目的、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。

  设计模式不是一种方法和技术，而是一种思想。

  设计模式和具体的语言无关，学习设计模式就是要建立面向对象的思想，尽可能的面向接口编程，低耦合，高内聚，使得设计的程序可复用。

  学习设计模式能够促进面向对象思想的理解，反之亦然，它们相辅相成。

三、设计模式的几个要素

  名字：必须有一个简单，有意义的名字。

  问题：描述在何时使用模式。

  解决方案：描述设计的组成部分以及如何解决问题。

  效果：描述模式的效果以及优缺点。

四、设计模式的分类

  创建型模式：对象的创建  简单工厂模式，工厂方法模式，抽象工厂模式，建造者模式，原型模式，单例模式。

  结构型模式：对象的组成（结构） 外观模式，适配器模式，代理模式，装饰模式，桥接模式，组合模式，享元模式。

  行为型模式：对象的行为  模板方法模式，观察者模式，状态模式，职责链模式，命令模式，访问者模式，策略模式，备忘录模式。

五、简单工厂模式

没有使用简单工厂模式之前的代码如下

package cn1;
/**
 * 定义动物类
 */
public abstract class Animal {
	public abstract void eat();
}

package cn1;

public class Cat extends Animal {

	@Override
	public void eat() {
		System.out.println("猫吃鱼");
	}

}

package cn1;

public class Dog extends Animal {

	@Override
	public void eat() {
		System.out.println("狗吃肉");

	}

}

package cn1;

public class AnimalTest {
	public static void main(String[] args) {
		Dog d = new Dog();
		d.eat();
		Cat c = new Cat();
		c.eat();
	}
}

使用简单工厂模式之前的代码如下

package cn1;
/**
 * 定义动物类
 */
public abstract class Animal {
	public abstract void eat();
}

package cn1;

public class Cat extends Animal {

	@Override
	public void eat() {
		System.out.println("猫吃鱼");
	}

}

package cn1;

public class Dog extends Animal {

	@Override
	public void eat() {
		System.out.println("狗吃肉");

	}

}

package cn1;

public class AnimalFactory {
	private AnimalFactory(){}
	
	public static Dog getDog(){
		return new Dog();
	}
	
	public static Cat getCat(){
		return new Cat();
	}

}

package cn1;

public class AnimalTest {
	public static void main(String[] args) {
		Dog d = AnimalFactory.getDog();
		d.eat();
		
		Cat c = AnimalFactory.getCat();
		c.eat();
	}
}

但是这样如果有其他动物，我就要修改工厂了，不好，怎么办？

package cn1;
/**
 * 定义动物类
 */
public abstract class Animal {
	public abstract void eat();
}

package cn1;

public class Cat extends Animal {

	@Override
	public void eat() {
		System.out.println("猫吃鱼");
	}

}

package cn1;

public class Dog extends Animal {

	@Override
	public void eat() {
		System.out.println("狗吃肉");

	}

}

package cn1;

public class AnimalFactory {
	private AnimalFactory(){}
	
	public static Animal getAnimal(String name){
		if("狗".equals(name)){
			return new Dog();
		}else if("猫".equals(name)){
			return new Cat();
		}
		return null;
	}

}

package cn1;

public class AnimalTest {
	public static void main(String[] args) {
		Animal dog = AnimalFactory.getAnimal("狗");
		if(dog != null){
			dog.eat();
		}else{
			System.out.println("没有此种动物");
		}
		
		Animal cat = AnimalFactory.getAnimal("猫");
		if(cat != null){
			cat.eat();
		}else{
			System.out.println("没有此种动物");
		}
	}
}

  简单工厂模式：又叫静态工厂方法模式，它定义一个具体的工厂类负责创建一些类的实例

  简单工厂模式的优点：客户端不需要再负责对象的创建，从而明确了各个类的职责。

  简答工厂模式的缺点：这个静态工厂类负责所有对象的创建，如果有新的对象增加，或者某些对象的创建方式不同，就需要不断的修改工厂类，不利于后期的维护。

六、工厂方法模式

  工厂方法模式：工厂方法模式中抽象工厂类负责定义创建对象的接口，具体对象的创建工作由继承抽象工厂的具体类实现。

  优点：客户端不需要负责对象的创建，从而明确了各个类的职责，如果有新的对象增加，只需要增加一个具体的类和具体的工厂类集合，不影响以后的代码，后期维护容易，增强了系统的扩展性。

  缺点：需要额外的编写代码，增加了工作量。

package cn2;
public abstract class Animal {
 public abstract void eat();
}

package cn2;
public class Cat extends Animal {
 @Override
 public void eat() {
  System.out.println("猫吃鱼");
 }
}

package cn2;
public class Dog extends Animal {
 @Override
 public void eat() {
  System.out.println("狗吃肉");
 }
}

package cn2;
public interface Factory {
 
 public Animal createAnimal();
}

package cn2;
public class CatFactory implements Factory {
 @Override
 public Animal createAnimal() {
  return new Cat();
 }
}

package cn2;
public class DogFactory implements Factory {
 @Override
 public Animal createAnimal() {
  
  return new Dog();
 }
 
}

package cn2;
public class Test {
 public static void main(String[] args) {
  Factory f = new DogFactory();
  Animal a = f.createAnimal();
  a.eat();
  
  f = new CatFactory();
  a = f.createAnimal();
  a.eat();
 }
}

七、单例模式

  单例模式：要确保类在内存中只有一个对象，该实例必须自动创建，并且对外提供。

  优点：在系统内存中只存在一个对象，因此可以节约系统资源，对于一些需要频繁创建和销毁的对象单例模式无疑可以提高系统的性能。

  缺点：没有抽象层，因为扩展很难。职责过重，在一定程度上违背了单一职责。

饿汉式单例模式

package cn3;

public class Student {
	private String name;
	private int age;
	public String getName() {
		return name;
	}
	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}
	public int getAge() {
		return age;
	}
	public void setAge(int age) {
		this.age = age;
	}
	

}

package cn3;

public class Singleton {
	private static Student s = new Student();
	private Singleton(){}
	
	public static Student getStudent(){
		return s;
	}

}

package cn3;

public class SingletonTest {
	public static void main(String[] args) {
		Student s1 = Singleton.getStudent();
		Student s2 = Singleton.getStudent();
		
		System.out.println(s1 == s2);
	}

}

懒汉式

package cn3;

public class Student {
	private String name;
	private int age;
	public String getName() {
		return name;
	}
	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}
	public int getAge() {
		return age;
	}
	public void setAge(int age) {
		this.age = age;
	}
	

}

package cn3;

public class Singleton {
	private static Student s = null;
	private Singleton(){}
	
	public synchronized static Student getStudent(){
		if(s == null){
			s = new Student();
		}
		return s;
	}

}

package cn3;

public class SingletonTest {
	public static void main(String[] args) {
		Student s1 = Singleton.getStudent();
		Student s2 = Singleton.getStudent();
		
		System.out.println(s1 == s2);
	}

}

java中单例模式的应用Runtime类。

  每一个java应用程序都有一个Runtime类实例，使得应用程序能够与其运行的环境相连接。可以通过getRuntime()方法获取当前运行时。

  应用程序不能创建自己的Runtime类实例。

package cn4;

import java.io.IOException;
/**
 * 调用windows平台上的记事本软件
 */
public class RuntimeTest {
	public static void main(String[] args) throws IOException {
		Runtime r = Runtime.getRuntime();
		r.exec("notepad");
	}

}

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