设计模式设计模式总结 ( 七大设计原则 | 创建型模式 | 结构型模式 | 行为型模式 ) ★★★

Posted 韩曙亮

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了设计模式设计模式总结 ( 七大设计原则 | 创建型模式 | 结构型模式 | 行为型模式 ) ★★★相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

文章目录





一、七大设计原则



1、开闭原则


【设计模式】软件设计七大原则 ( 开闭原则 )


开闭原则 :

  • 定义 : 一个 软件实体 , 类 / 模块 / 函数 , 对 扩展 开放 , 对 修改 关闭 ;
  • 抽象与实现 : 用 抽象 构建框架 , 用 实现 扩展细节 ;
  • 优点 : 提高 软件系统 的 可复用性 及 可维护性 ;

开闭原则 是 面向对象 设计 中 , 最基础的 设计原则 , 它指导我们建立稳定灵活的系统 ;

开发新功能时 , 尽量 不修改原有的代码 , 尽量 使用扩展增加新功能 ;


实现 开闭原则 的核心思想 是面向抽象编程 , 不是面向实现编程 ;

定义的 对象类型 是 抽象类类型 或 接口类型 , 调用的方法 是 抽象类 或 接口 中的方法 ;


抽象是 稳定的 , 让类依赖于抽象 , 对于修改来说就是封闭的 ;

通过 面向对象 的 继承 , 以及 多态机制 , 可以实现 对 抽象 的 继承 , 通过 重写改变其固有方法 , 或 实现新的扩展方法 ;


2、依赖倒置原则


【设计模式】软件设计七大原则 ( 依赖倒置原则 | 代码示例 )


依赖倒置原则 : 高层模块 不应该 依赖 低层模块 , 二者都应该 依赖其抽象 ;
抽象 不应该 依赖细节 , 细节应该依赖抽象 ;

针对接口编程 , 不要针对实现编程 ;


通过抽象 , 包括使用 接口 或 抽象类 , 使个各类或模块之间 彼此独立 , 互不影响 , 从而实现模块之间的 松耦合 , 降低模块间的耦合性 ;

使用依赖倒置原则时的注意点 :

  • 每个类都 尽量 实现自接口 或 继承抽象类 ;
  • 尽量 避免从具体的类派生 ;
  • 尽量 不要覆盖基类方法 ;

依赖倒置原则的优点 : 减少类之间的 耦合性 , 提高系统 稳定性 , 提高 代码可读性 , 可维护性 , 可 降低修改程序所造成的风险 ;


3、单一职责原则


【设计模式】软件设计七大原则 ( 单一职责原则 | 代码示例 )


单一职责原则 : 不要存在 多余一个 导致 类变更的原因 ;

假设有一个类 , 负责 2 2 2 个职责 , 职责 1 1 1 和 职责 2 2 2 ;
一旦 需求发生变更 , 如 职责 1 1 1 相关功能发生改变 ;
修改该类的 职责 1 1 1 功能时 , 有可能导致原本运行正常的职责 2 2 2 发生故障 ;

对于上述类 , 应该 分别针对 职责 1 1 1 和 职责 2 2 2 , 各自建立一个独立的类 , 这样就保证了系统的稳定性 ;
这样修改 职责 1 1 1 和 职责 2 2 2 中的任何一个功能 , 都不会影响另外一个职责的功能 ;


推荐的开发方法 : 使一个 类 / 接口 / 方法 只负责一项职责 ;


单一职责优点 : 提高 类的 可读性 , 提高 系统的 可维护性 , 降低 类的复杂度 , 降低 变更引起的风险 ;

类越简单 , 可读性越好 , 同时提高了可维护性 ;
一个类只负责一个职责 , 比负责多个职责 , 类要 简单得多 ;
变更是必然的 , 必须要接收变更 , 如果 单一职责原则遵守的好 , 当修改一个功能时 , 可以 显著降低对其它功能的影响 ;


单一职责原则 不只是 面向对象 设计中特有的职责 , 只要是模块化的系统 , 都适合使用单一职责原则 ;


4、接口隔离原则


【设计模式】软件设计七大原则 ( 接口隔离原则 | 代码示例 )


接口隔离原则 : 用 多个 专门的 接口 , 不使用 单一 的总接口 , 客户端 不应该依赖 它 不需要的 接口 ;

一个类 对 另一个类 的依赖 , 应该建立在 最小接口 上 ; 如果 有一个 大接口 , 里面有 很多方法 , 如果使用一个类 实现该接口 , 所有的类都要实现 ;

建立 功能 单一接口 , 不要建立 庞大 臃肿 的接口 ;

尽量细化接口 , 接口中的方法尽量少 ;


接口设计适度原则 : 接口隔离原则 中 最重要的就是 注意 适度原则 , 一定要适度 ;

接口设计的 过大 , 过小 , 都不合适 ; 设计接口时 , 多花时间去思考策划 ;

接口方法 尽量少 , 但要有限度 , 对接口进行细化 , 肯定能 提高系统设计的灵活性 , 但是如果 接口设计的过小 , 方法过少 , 则会 造成接口数量过多 , 提高整个程序设计的复杂性 ;


接口隔离原则 优点 : 符合 高内聚 , 低耦合 的 设计思想 , 使得类具有很好的 可读性 , 可扩展性 , 可维护性 ;

  • 降低耦合 : 平时设计接口时 , 只暴露客户端需要的方法 , 客户端不需要的方法 , 直接隐藏起来 ; 只有专注的为一个模块提供定制服务 , 才能 建立最小的依赖关系 , 这样就降低了耦合程度 ;

  • 提高内聚 : 减少对外交互 , 使用接口中最少的方法 , 完成最多的事情 ;

实际开发中 , 实践接口隔离原则时 , 也要根据业务场景 , 业务模型 , 以及以后有可能会发生变更的地方 , 对于这些做一些预判 , 抽象出业务模型很重要 ;


5、迪米特原则


【设计模式】软件设计七大原则 ( 迪米特原则 | 代码示例 )


迪米特原则 又称为 迪米特法则 , 最少知道原则 , 最少知识原则 ;

定义 : 一个对象 应该 对 其它对象 , 保持最少的了解 ;

尽量 降低 类之间的耦合 ;

对外部引入的类 , 越少越好 ;

迪米特原则优点 : 降低了 类 之间的耦合 ;


代码实现的层面最佳做法 : 尽量不要对外公开太多的 public 方法 , 和 public 变量 , 尽量内敛 , 多使用 private / protected 权限 ;


迪米特原则 的 核心观念 : 就是 类 之间的解耦 , 解耦 是有一定程度的 , 尽量做到 弱耦合 , 耦合程度越低 , 类的复用率 才能提高 ;

由于 减少了 类之间 不必要的依赖 , 从而达到了 降低了 耦合 的目的 ;


适度使用 : 使用 迪米特原则 要 适度 , 如果 过分使用迪米特原则 , 会 产生大量中介类 , 导致 系统变复杂 , 增加维护难度 ;

使用 迪米特原则 要权衡利弊 , 既要做到 结构清晰 , 又要做到 低耦合 高内聚 ;


如果存在一个方法 , 既可以放在 A 类中 , 又可以放在 B 类中 ;
这种情况下 , 如果一个方法 可以放在本类中 , 既 不增加类间关系 , 也 没有对本类产生负面影响 , 就可以放到本类中 ;

方法中 , 如果 参数 , 返回值 , 使用了其它类 , 导致了 import 导入了一个依赖 , 这就 增加了类间的关系 ;


迪米特原则 强调 只和朋友交流 , 不和陌生人说话 ;

这里的朋友 指的是 : 出现在 成员变量 , 方法的 输入 , 输出参数 中的类 , 称为成员朋友类 , 出现在方法体内部的类 , 不属于朋友类 ;

也就是说 类 A , 我使用了 类 A 中的方法 , 或成员 , 尽量避免导致本类 import 导入新的类 ;


6、里氏替换原则


【设计模式】软件设计七大原则 ( 里氏替换原则 | 定义 | 定义扩展 | 引申 | 意义 | 优点 )
【设计模式】软件设计七大原则 ( 里氏替换原则 | 代码示例 | 类示例 | 方法入参示例 | 方法返回值示例 )


里氏替换原则定义 :

如果 对每一个 类型为 T1 的 对象 o1 , 都有 类型为 T2 的 对象 o2 ,

使得 以 T1 定义的 所有程序 P 在 所有对象 o1 都 替换成 o2 时 ,

程序 P 的 行为 没有发生变化 ,

那么 类型 T2 是 类型 T1 的 子类型 ;


符号缩写说明 : T 是 类型 Type , o 是 对象 Object , P 是 程序 Program ;


通俗理解 :

T1 类 生成 o1 对象 ,

T2 类 生成 o2 对象 ,

开发的 程序 P 中 使用了 T1 类型 , 使用 T1 创建了对象 o1 ,

将程序中 所有的 o1 都替换成 T2 o2 时 ,

程序 P 的行为 , 没有发生变化 ,

可以认为 T2 是 T1 的子类型 ;


T2 是 T1 的子类型 , T1 则是 T2 的父类 ;

里氏替换原则 是 继承复用 的基石 , 只有当 子类 可以 替换 父类 , 并且 软件功能不受影响 时 , 父类才能真正的被复用 , 子类也能在父类的基础上 增加新的行为 ;

里氏替换原则 是对 开闭原则 的补充 , 实现开闭原则的关键是 进行抽象 , 父类 和 子类 的继承关系 , 就是 抽象 的具体实现 ;



里氏替换原则引申意义 :

子类 可以 扩展 父类的功能 , 但是绝对不能 改变 父类原有的功能 ;


子类 可以 实现 父类的 抽象方法 , 但是 不能 覆盖 父类的 非抽象方法 ;


子类中 可以 增加 自己特有的方法 ;


重载 ( 输入参数 宽松 ) : 子类的方法 重载 父类的方法 时 , 方法的前置条件 ( 输入参数 ) , 要比 父类方法的输入参数更宽松 ;

如 : 父类的参数是 HashMap , 如果要符合 里氏替换原则 , 子类如果重载父类方法 , 那么需要使用 Map 类型参数 ;
( 这里注意区分 重写 与 重载 , 重写是重写父类方法 , 重载是函数名相同 , 参数不同 )


重写 ( 返回值 严格 ) : 当 子类的方法 重写 / 重载 / 实现 父类的方法时 , 方法的 后置条件 ( 返回值 ) 要 比父类更严格或相等 ;

如 : 父类的返回值是 Map , 子类的相同的方法 是 Map 或 HashMap ;


7、合成复用原则


【设计模式】软件设计七大原则 ( 合成复用原则 | 代码示例 )


合成复用原则 又称为 组合复用原则 , 合成/聚合复用原则 , 组合/聚合复用原则 ;


合成复用原则定义 : 想要达到 软件复用 的目的 , 尽量使用 对象 组合/聚合 , 而不是 继承关系 ;


聚合 是 has-A 关系 ; ( 关系较弱 ) 代表部分事物的对象 ( 次 ) 与 代表聚合事物的对象 ( 主 ) 生命周期无关 , 删除了聚合对象 , 不代表删除了代表部分事物的对象 ;

组合 是 contains-A 关系 ; ( 关系较强 ) 一旦删除 代表组合事物的对象 ( 主 ) , 那么 代表部分事物的对象 ( 次 ) 也一起被删除 ;

继承 是 is-A 关系 ;


电脑 与 U 盘 是聚合关系 , 电脑没了 , U 盘可以独立存在 , 还可以接在其它电脑上 ;


A 类中包含了 B 类的引用 , 当 A 类对象销毁时 , B 类引用所指向的对象也一同消失 , 没有任何一个引用指向他 , 该引用成为了垃圾对象 , 被回收 ; 这种情况就是 组合 ;

加入 A 类销毁后 , B 类对象还有在其它位置被引用 , B 类对象不会被销毁 , 此时这种关系就是 聚合 ;





二、创建型模式


工厂方法模式 , 抽象工厂模式 , 建造者模式 , 单例模式 , 使用频率较高 ;

原型模式 使用频率较低 ;


0、简单工厂模式 ( 不属于 GOF 设计模式中 )


【设计模式】简单工厂模式 ( 简介 | 适用场景 | 优缺点 | 代码示例 )


简单工厂模式 : 由 一个 工厂对象 决定 创建出 哪一种 产品类 的 实例 ;

简单工厂模式类型 : 创建型 ;


简单工厂模式适用场景 :

  • 创建对象少 : 工厂类 负责 创建的对象 比较少 ;

  • 不关心创建过程 : 客户端 只知道 传入 工厂类 的参数 , 对于 如何创建对象 不关心 ;


简单工厂模式优点 : 只需要传入 正确的参数 , 就可以 获取需要的对象 , 无需知道创建细节 ;
工厂类中有必要的 判断逻辑 , 可以决定 根据当前的参数 创建对应的产品实例 , 客户端可以免除直接创建产品对象的责任 ;
通过该模式 , 实现了对 创建实例 和 使用实例 的 责任分割 ;
提供专门的 工厂类 用于创建对象 , 客户端 无需知道所创建的产品类的类名 , 只需要知道对应产品类的参数即可创建对象实例 ;


简单工厂模式缺点 : 工厂类 职责 过重 , 如果要增加新的产品 , 需要 修改工厂类的判断逻辑 , 违背 " 开闭原则 " ;
7 7 7 大设计原则 , 不能全部遵守 , 也不能不遵守 , 注意平衡 功能 和 系统复杂度 , 找到最合适的一个点 ;


1、工厂方法模式


【设计模式】工厂方法模式 ( 简介 | 适用场景 | 优缺点 | 代码示例 )


工厂方法模式 : 定义一个 创建对象 的 接口 , 让 实现这个接口的子类 决定 实例化哪个类 , 工厂方法让 类的实例化 推迟到子类中进行 ;

工厂方法模式类型 : 创建型 ;


创建 实例对象 过程可能会很复杂 , 有可能会 导致大量的重复代码 , 工厂方法模式 通过 定义 一个单独的 创建 实例对象 的方法 , 解决上述问题 ;
通过 子类 实现 这个方法 , 创建具体的 实例对象 ;


工厂方法模式适用场景 :

  • 重复代码 : 创建对象 需要使用 大量重复的代码 ;
  • 不关心创建过程 : 客户端 不依赖 产品类 , 不关心 实例 如何被创建 , 实现等细节 ;
  • 创建对象 : 一个类 通过其 子类 来 指定 创建哪个对象 ;

客户端 不需要知道 具体 产品类 的 类名 , 只需要知道 所对应的工厂 即可 , 具体的产品对象 , 由对应的工厂创建 , 客户端只需要知道 产品 对应的 工厂 ;
工厂方法模式 利用了 面向对象 的 多态性 , 和 里式替换 原则 ;
子类对象 覆盖 父类对象 , 使 系统 更容易扩展 , 将 创建对象的过程 推迟到子类实现 , 创建对象的任务 , 委托给 多个 工厂子类 中的某一个 , 客户端不需要关心是哪个 工厂子类 创建的 产品对象 ;
工厂子类 一般都是 需要的时候 , 动态指定 ;


工厂方法模式优点 :

  • 不关心创建细节 : 用户 只需要 关心 所需产品 对应的工厂 , 无需关心创建细节 ;
  • 符合开闭原则 : 加入 新产品 , 符合开闭原则 , 提高可扩展性 ;

工厂方法模式 中 , 使用 工厂类创建 产品对象 , 同时 隐藏了 具体的 产品类 被 实例化 的细节 ;


工厂方法模式缺点 :

  • 增加复杂性 : 类的个数容易过多 , 增加系统复杂度 ;
    在 添加新产品 时 , 除了编写 新的产品类 之外 , 还要 编写该产品类对应的 工厂类 ;
  • 增加难度 : 增加了系统 抽象性 和 理解难度 ;
    工厂方法本身 利用了抽象 , 该模式中会 引入抽象层 , 如果要动态创建产品类 , 还要 引入反射技术 ;

设计模式 的 使用 , 要根据 实际的 业务场景 , 模型 综合平衡考量 , 不能过分遵守设计原则 和 设计模式 ;


2、抽象工厂模式


【设计模式】抽象工厂模式 ( 简介 | 适用场景 | 优缺点 | 产品等级结构和产品族 | 代码示例 )


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 ;

创建目标对象时 , 只需要直到对象的抽象类型或接口类型即可 , 不需要知道具体的实现类型 ;

抽象工厂模式类型 : 创建型 ;


抽象工厂模式 可以将 一组具有同一主题 , 单独的工厂 封装起来 ;
在使用时 , 客户端 创建 抽象工厂 的实现 , 使用 抽象工厂 作为接口 , 来创建这一主题的对象 ;
使用的时候 , 不需要知道 从内部 工厂方法中获得的 对象 的具体类型 ;
客户端 只 使用这些对象的 通用接口 ;

抽象工厂模式 实现了 一组对象的 实现细节 与 使用 分离 ;


抽象工厂模式适用场景 :

  • 忽略创建细节 : 客户端 不关心 产品实例 如何 被创建 , 实现等细节 ;
  • 创建产品族 : 强调 一系列 相关的 产品对象 , 一般是 同一个产品族 , 一起使用 创建对象需要大量重复的代码 ;
  • 产品类库 : 提供 一个 产品类 的库 , 所有的产品 以 同样的接口出现 , 使 客户端不依赖于具体实现 ;

使用抽象工厂模式 , 可以在工厂变化时 , 不需要修改 客户端 使用工厂的 代码 ;


抽象工厂模式优点 :

  • 隔离产品代码 : 在 应用层 隔离 具体产品的代码 , 客户端 无须关心 产品创建 的细节 ;
  • 创建产品族 : 将 一个系列 的 产品族 , 统一到一起创建 ;

抽象工厂模式缺点 :

  • 扩展困难 : 规定了 所有 可能 被创建 的 产品集合 , 产品族 中 扩展 新的产品 困难 , 需要 修改抽象工厂的接口 ;
  • 增加难度 : 增加了系统的 抽象性 和 理解难度 ;


产品等级结构和产品族 :

下图中 , 有 椭圆形 , 圆形 , 正方形 , 三种产品 ;

  • 产品族 : 相同颜色的代表一个产品族 ;
  • 产品等级结构 : 相同形状的代表同一个产品等级结构 ;

如 : 方型 - 洗衣机 , 圆形 - 空调 , 椭圆 - 冰箱 ;

  • 横向 看 产品族 : 某 品牌下 有 方型 - 洗衣机 , 圆形 - 空调 , 椭圆 - 冰箱 , 这是一个产品族 ;
  • 纵向看产品等级结构 : 椭圆 - 冰箱 , 纵向指的是不同品牌的冰箱 ;

工厂方法模式 针对的是 产品等级结构 , 可以 扩展多个相同的产品 ;

抽象工厂模式 针对的是 产品族 , 在 某个品牌 的工厂中取出 洗衣机 类 , 取出的肯定是 该品牌的洗衣机实例对象 ;

只要指出 产品所在的 产品族 以及 产品所在的 产品等级结构 , 就可以唯一确定一个产品 ;


左侧的 纵坐标轴 上的 工厂 是 具体的工厂 , 从该具体的工厂中 创建的实例 是 该产品族中的实例 ;


使用 工厂模式 还是 抽象工厂模式 , 要看具体的业务场景 ;
当一个工厂 可以 创建 分属于 不同 产品等级结构 的 一个 产品族 中的 不同对象时 , 使用 抽象工厂模式 ;

如 :

  • 工厂 中可以创建 相同品牌的 洗衣机 , 冰箱 , 空调 等产品 , 使用 抽象工厂模式 ;
  • 如果 工厂中创建 不同品牌的空调 , 则使用 工厂方法模式 ;

3、建造者模式


【设计模式】建造者模式 ( 简介 | 适用场景 | 优缺点 | 代码示例 )


建造者模式 : 将 一个复杂对象 的 构建过程 与其 表示 分离 , 使得 同样的构建过程 , 可以 创建不同的表示 ;

用户只需要 指定 需要建造的类型 就可以 得到该类型对应的产品实例 , 不关心建造过程细节 ;

建造者模式就是 如何逐步构建包含多个组件的对象 , 相同的构建过程 , 可以创建不同的产品 ,


建造者模式类型 : 创建型 ;


建造者模式适用场景 :

  • 结构复杂 : 对象 有 非常复杂的内部结构 , 有很多属性 ;
  • 分离创建和使用 : 想把 复杂对象 的 创建 和 使用 分离 ;

当创造一个对象 需要很多步骤时 , 适合使用建造者模式 ;
当创造一个对象 只需要一个简单的方法就可以完成 , 适合使用工厂模式 ;


建造者模式优点 :

  • 封装性好 : 创建 和 使用 分离 ;
  • 扩展性好 : 建造类之间 相互独立 , 在 一定程度上解耦 ;

建造者模式缺点 :

  • 增加类数量 : 产生多余的 Builder 对象 ;
  • 内部修改困难 : 如果 产品内部发生变化 , 建造者也要相应修改 ;

建造者模式 与 工厂模式 :

  • 注重点不同 : 建造者模式 更注重于 方法的调用顺序 ; 工厂模式 注重于 创建产品 , 不关心方法调用的顺序 ;
  • 创建对象力度不同 : 创建对象的力度不同 , 建造者模式可以创建复杂的产品 , 由各种复杂的部件组成 , 工厂模式创建出来的都是相同的实例对象 ,

4、单例模式



5、原型模式


【设计模式】原型模式 ( 概念简介 | 使用场景 | 优缺点 | 基本用法 )
【设计模式】原型模式 ( 浅拷贝 | 深拷贝 | 原型与单例冲突 | 禁用 final )


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


① 设计模式类型 : 创建型设计模式 ;

② 原型实例对象 : 给出原型实例对象 , 根据该对象创建新对象 ;

③ 创建对象类型 : 创建对象的种类由原型的实例对象类型确定 ;

④ 创建方式 : 不调用构造函数 , 而是通过克隆原型的实例对象 , 使用现有对象创建另一个相同类型的对象 , 隐藏创建细节 ;


原型模式使用场景 : 原型模式的目的是 降低实例对象个数 , 减少构造函数的调用次数 ;


① 类初始化消耗资源过多 : 如果类初始化时消耗过多的资源 , 如这个类中某个成员占用大量内存 , 为了节省开销 ;

② 初始化繁琐耗时 : 类对象创建时经过大量的计算 , 或与本地资源 ( 数据库 , 文件 ) 频繁交互 , 每次创建消耗大量的 CPU 与 时间资源 ;

③ 构造函数复杂 : 类中定义的构造函数复杂 ;

④ 实例对象数量庞大 : 如果在内存中循环创建了很多该实例对象 , 就可以使用原型模式复用不用的对象 , 用于创建新对象 ;


1 . 原型模式优点 : 性能高 , 简单 ;


① 性能高 : 使用原型模式复用的方式创建实例对象 , 比使用构造函数重新创建对象性能要高 ; ( 针对类实例对象开销大的情况 )

② 流程简单 : 原型模式可以简化创建的过程 , 可以直接修改现有的对象实例的值 , 达到复用的目的 ; ( 针对构造函数繁琐的情况 )


2 . 原型模式缺点 : 实现复杂 , 坑多 ;


① 覆盖 clone 方法 ( 必须 ) : 必须重写对象的 clone 方法 , Java 中提供了 cloneable 标识该对象可以被拷贝 , 但是必须覆盖 Object 的 clone 方法才能被拷贝 ;

② 深拷贝 与 浅拷贝 风险 : 克隆对象时进行的一些修改 , 容易出错 ; 需要灵活运用深拷贝与浅拷贝操作 ;





三、结构型模式


适配器模式 , 装饰者模式 , 代理模式 , 外观模式 , 桥接模式 , 享元模式 使用较频繁 ;

组合模式不经常使用 ;


1、适配器模式


【设计模式】适配器模式 ( 概念 | 适用场景 | 优缺点 | 外观模式对比 | 适配器模式相关角色 | 类适配器 | 对象适配器 | 实现流程 )


适配器模式 :


① 设计模式类型 : 结构型 ;

② 概念 : 将 类的接口 转换成用户可以调用的 另外一个接口 ;

③ 目的 : 使接口不兼容的两个类可以一起工作 ;

④ 概念中的三个角色 : 被适配者 ( 现有的功能类 ) , 用户目标接口 ( 用户调用的接口 ) , 适配器类 ( 用户通过调用该类 , 间接调用 被适配者类 ) ;

⑤ 简易原理 : 适配器类 实现用户目标接口 , 在该接口的实现类中调用被适配者 , 实现了接口转接的效果 ; 使用的时候 , 通过创建适配器类 , 即可间接调用被适配者方法 ;


适配器模式 适用场景 :

1 . 功能正确但接口不匹配 : 对于之前开发好的类 , 该类的操作和返回值都是正确的 , 但是其定义的方法接口无法调用 , 此时使用适配器模式 , 使该类与用户的接口匹配 , 让用户使用适配器的接口 , 间接调用该类 ;


2 . 适配器模式使用阶段 : 软件设计开发阶段一般不使用适配器模式 , 在软件维护时 , 出现操作和返回值类似 , 但是函数接口不同 , 为了适配第三方系统的接口 , 使用适配器模式 ;


设计阶段不要使用适配器模式 ;


3 . 适配器的两种实现方式 : 对象适配器模式 与 类适配器 ;


① 对象适配器 : 符合组合复用原则 , 使用了委托机制 ; ( 通过组合实现 , 适配器类中维护被适配者成员 )

② 类适配器 : 通过类的继承实现适配器模式 ; ( 通过继承实现 , 适配器类继承被适配者类 )


推荐使用对象适配器模式 , 在继承与组合二者之间 , 优先选择组合方案 ;


1 . 适配器模式 优点 :


① 复用且不修改类 : 不改变现有类的基础上 , 提高类的复用性 , 透明性 ; 让现有类与目标类接口匹配 ;

② 降低耦合 : 目标类 ( 用户调用的接口所在类 ) 和 现有类 ( 被适配者 ) 解除耦合 , 降低了系统的耦合性 , 易于扩展维护 ;

③ 符合开闭原则 : 用户调用适配器接口 , 只与适配器类进行交互 , 如果需要修改扩展 , 只需要修改适配器类即可 , 目标类 和 现有类 各自都是相互独立的 , 互不影响 ;


2 . 适配器模式 优点 :


① 增加复杂性 : 编写适配器类时 , 需要考虑全面 , 包括被适配者 和 目标类 , 系统复杂性会增加 ;

② 降低可读性 : 系统代码可读性降低 , 可维护性降低 ;


阅读代码时 , 调用系统接口 , 如果调用的是适配器接口 , 还要到处找调用的是哪个现有类的实际接口 ;



适配器模式 与 外观模式对比 :

1 . 相同点 : 都是对现有类进行封装 ;


2 . 行为分析 :


① 外观模式行为 : 外观模式定义了新街口 , 处理多个子系统之间的交互 ;

② 适配器模式行为 : 适配器模式复用原有接口 , 只是简单的转接了一下 , 使两个现存接口 ( 现有类 和 目标类 ) 协同工作 ;


3 . 适配力度分析 :


① 外观模式 : 适配力度很大 , 需要开发整个子系统之间的交互流程 ;

② 适配器模式 : 修改很少的内容 , 只是进行简单的接口转接交互 , 一般不实现具体的功能 ;


适配器模式 相关角色 ( 重点 )

1 . 被适配者 : 实际功能提供者 , 是系统中原有的类 ;


2 . 用户目标接口 : 用户调用该接口 , 实现功能操作 ; 是适配器的父类接口 ;


3 . 适配器 : 需要实现 用户目标接口 , 并在接口中的操作中 , 调用被适配者提供的实际功能 ; 适配器有两种途径实现 , 分别是类适配器 , 对象适配器 ;


① 类适配器 : 继承被适配者 , 通过 super 访问被适配者方法 ;

② 对象适配器 ( 推荐 ) : 在适配器中维护一个被适配者成员变量 , 通过成员变量访问被适配者方法 ;


适配器模式 ( 对象适配器 ) 代码实现流程 ( 重点 )

1 . 明确被适配者 : 被适配者 是一个现有类 , 该类保持不变 ;


2 . 定义用户目标接口 : 用户通过调用该接口 , 实现实际的功能 , 该功能与适配者中的功能类似 , 但 接口不同 ;


3 . 声明适配器 :


① 适配器 实现 用户目标接口 : 适配器 需要实现 用户目标接口 , 在实现的接口方法中 , 需要将实际操作 委托给 被适配者 ;

② 适配器 维护 被适配者 类型成员变量 : 如何调用到 被适配者 的方法呢 , 这里 适配器 通过 定义 被适配者 类型的成员变量 , 通过该 被适配者 类型成员变量 , 调用 被适配者 public 方法 ;

③ 委托操作 : 在实现的 用户目标接口中 , 通过 被适配者类型 成员变量 , 调用 被适配者 的方法实现具体功能 ;


类适配器 与 对象适配器 , 本质区别就是 适配器类访问 被适配者的途径 ;
类适配器 : 通过继承 被适配器 , 获取访问被适配器方法的资格 ;
对象适配器 : 通过在其内部维护一个 被适配者 成员变量 , 进而通过该成员变量访问 被适配者方法 ;


4 . 用户访问操作 :


① 定义目标接口变量 : 定义 用户目标接口 对象变量 ;

② 目标接口变量赋值 : 创建 适配器对象 赋值给上述 用户目标接口对象变量 , ( 适配器 是 用户目标接口 的子类 ) ;

③ 目标接口调用 : 调用用户目标接口 , 即可调用被适配者的实际功能方法 ;


2、装饰者模式


【设计模式】装饰者模式 ( 概念 | 适用场景 | 优缺点 | 与继承对比 | 定义流程 | 运行机制 | 案例分析 )


装饰者模式概念 :


① 设计模式类型 : 结构性 ;

② 概念 : 不改变原有类的对象 , 动态地将额外的功能附加到该对象上 ;

③ 扩展对象功能 : 这种功能扩展方式比类继承更加灵活 ;

④ 装饰者模式 : 移除类中的被装饰功能 , 将被装饰类简化 , 区分类的核心职责 和 装饰功能 ;


装饰者模式适用场景 :


① 功能扩展 : 为一个类扩展功能 , 为其添加额外的职责 ; ( 强调扩展 )

② 动态添加撤销功能 : 为一个对象动态添加额外功能 , 同时这些被添加的功能还能被动态撤销 ; ( 强调动态 )


装饰者模式优点 :


① 扩展灵活 : 使用装饰者模式 , 比继承更加灵活 ; 使用装饰者模式扩展类功能 , 不会改变原来的类 ;

② 排列组合 : 对装饰类进行各种排列组合 , 可实现不同的扩展功能 ;

③ 开闭原则 : 装饰者模式符合开闭原则 , 被装饰的类 , 和装饰类相互独立 , 互不干扰 ;


装饰者模式缺点 :


① 程序复杂 : 需要编写更多的代码 , 生成更多的类 , 程序的复杂性增加了 ;

② 动态 / 多层 装饰 : 动态 / 多层 装饰一个类时 , 程序更复杂 ;


3、代理模式


【设计模式】代理模式 ( 简介 | 适用场景 | 优缺点 | 代理扩展 | 相关设计模式 )
【设计模式】代理模式 ( 静态代理 )
【设计模式】代理模式 ( 动态代理 )


代理模式 : 为 其它对象 提供 一种代理 , 以 控制 对 这个对象 的访问 ;

代理对象 在 客户端 和 目标对象 之间 起到 中介的作用 ;


如 : 租客通过中介找房东租房子 , 房东将房子托管给了中介 , 房东是目标对象 , 但是租赁行为是中介来执行的 , 中介是代理类 , 租客 就是 客户端 ;
中介 代理 房东 进行租赁行为 , 相当于 代理类对目标对象进行了增强 ;

客户端 通过 代理类 与 目标对象 进行交互 , 客户端 不直接接触 目标对象 ;


代理模式类型 : 结构性 ;


代理模式适用场景 :

  • 保护目标对象 : 客户端 只与 代理类 进行交互 , 不清楚 目标对象 的具体细节 ; 相当于 租客 只与 中介 进行交互 , 不知道房东的信息 ;
  • 增强目标对象 : 代理类 在 目标对象的基础上 , 对 目标对象的功能 进行增强 ;

代理模式优点 :

  • 分离目标对象 : 代理模式 能将 代理对象 与 真实被调用的 目标对象 分离 ;
  • 降低耦合 : 在一定程度上 , 降低了系统耦合性 , 扩展性好 ;
  • 保护目标对象 : 代理类 代理目标对象的业务逻辑 , 客户端 直接与 代理类 进行交互 , 客户端 与 实际的目标对象之间没有关联 ;
  • 增强目标对象 : 代理类 可以 在 目标对象基础上 , 添加新的功能 ;

代理模式缺点 :

  • 类个数增加 : 代理模式 会 造成 系统中 类的个数 增加 , 比不使用代理模式增加了代理类 , 系统的复杂度增加 ; ( 所有的设计模式都有这个缺点 )
  • 性能降低 : 在 客户端 和 目标对象 之间 , 增加了一个代理对象 , 造成 请求处理速度变慢 ;

静态代理 : 在代码中 , 使用指定的代理 ; 显示的定义了一个业务实现类代理 ; 在代理类中 , 对同名的业务方法进行包装 , 用户通过调用 代理类中 被包装过的业务逻辑方法 , 来调用 被包装对象 的业务方法 , 同时对目标对象的业务方法进行增强 ;


动态代理 : 由 JDK 提供 , 只能对 实现的接口的类 进行动态代理 , 不能代理具体的实现类 ; 通过 接口 中的 方法名 , 在 动态生成的 代理类 中 , 调用 业务实现类 的 同名方法 ;

JDK 动态代理 , 用到的代理类 , 是在程序调 用到代理对象时 , 由 Java 虚拟机创建 , Java 虚拟机 根据传入的 业务实现类对象 以及 方法名 , 动态地创建代理类 Class 文件 , 当该 Class 文件被字节码引擎执行 , 通过该代理类对象进行目标方法的调用 ;

动态代理无法代理类 , 只可以代理接口 ;


CGLib 代理 : 可以 针对类实现进行代理 ;

如果要 代理一个类 , CGLib 会生成一个被代理类的子类 , 通过 继承该类 并 覆盖其中的方法 ;
如果该类时 final 的 , 则无法被继承 , 如果类中的方法是 final 的 , 该方法无法被重写 ;
使用 CGLib 代理要特别注意 final 修饰符 ;


4、外观模式


【设计模式】外观模式 ( 概念 | 适用场景 | 优缺点 | 代码示例 )


1 . 外观模式概念 :


① 设计模式类型 : 结构型 ;

② 标准定义 : 提供一个统一接口 , 用于访问子系统中的一群接口 ;

③ 隐藏复杂性目的 : 定义高层级接口 , 让子系统更容易使用 , 目的是隐藏系统的复杂性 ;

④ 交互流程 : 多个子系统联合完成一个操作 , 提供一个统一的接口 , 供客户端调用 , 客户端不与每个子系统进行复杂的交互 , 客户端只与提供接口的外观类进行交互 ;


2 . 外观模式的相关角色 :


① 外观角色 : 外观类有自己的方法 , 用户可以通过调用外观类的方法 , 调用子系统提供的功能 ;

② 子系统角色 : 可以是若干个处理模块 , 数量 1 个或多个 ;

③ 用户角色 : 用户通过外观类调用子系统的功能 ;


外观模式适用场景 :

① 子系统复杂 : 子系统复杂 , 通过使用外观模式可以简化调用接口 ;

② 层次复杂 : 系统结构层次复杂 , 每个层级都一个使用外观对象作为该层入口 , 可以简化层次间的调用接口 ;


5、桥接模式


【设计模式】桥接模式 ( 简介 | 适用场景 | 优缺点 | 代码示例 )


桥接模式 :

  • 分离抽象实现 : 将 抽象部分 与 它的 具体实现部分 分离 , 使它们 都可以 独立的 变化 ; 独立的变化 就是 在一定程度上 进行解耦 ;
  • 组合方式 : 通过 组合 的方式 建立 两个类 之间的联系 , 而 不是 继承 ;

桥接模式类型 : 结构型 ;


桥接模式 相当于 使用桥梁 将两侧连接起来 , 这里指的是 使用桥梁 连接两个类 , 在两个类之间建立某种联系 , 可以通过继承 , 也可以通过组合 , 桥接模式 是采用 组合的方式 , 建立两个类之间的关系 ; 合成复用原则 , 推荐优先使用组合 , 不是继承 ; 桥接模式 可以防止子类过多 , 造成系统复杂的情况 ;


桥接模式的重点 是 理解 类的 抽象部分 和 具体的实现部分 ;

  • 抽象过程 : 抽象部分 , 经过 抽象化 , 忽略某些信息 , 将不同的实体当做同一个对待 ; 面向对象中 , 将对象的共同性质抽取出来 , 形成类的过程 , 就是抽象化过程 ;

  • 实现过程 : 对于具体实现的部分 , 也要进行实现化 , 针对抽象化 , 给出具体实现 ; 这个过程就是实现过程 , 过程的产出就是具体实现部分 , 具体实现部分产生的对象 , 比抽象产生的更具体 , 是对抽象化事物的具体化产物 ;


如 : 开发跨平台的视频播放器 , 平台有 android , ios , Windows , Linux , Mac , 播放器支持的格式有 MP4 , AVI , RMVB , FLV 格式 ; 这种情况下 , 适合使用桥接模式 ;


桥接模式适用场景 :

  • 抽象实现灵活 : 抽象 和 具体实现 之间 , 需要 增加更多灵活性 的情况下 , 适合使用桥接模式 ;
    使用 桥接模式 , 可以 避免在这两个层次之间 , 建立静态的继承关系 , 通过 桥接模式 在二者之间建立 关联关系 ;
    抽象 和 实现 都可以 各自 以继承的方式扩展 , 互不影响 ;
    可以动态的 将 抽象 的子类对象 和 实现 的子类对象 进行组合 , 在系统中 , 抽象 和 实现 之间进行了解耦 ;

  • 独立变化维度 : 一个类存在 2 2 2 个或更多的 独立变化维度 , 并且这些维度都需要 独立扩展 ;
    抽象部分可以 独立扩展 , 具体实现的部分 , 也可以独立扩展 ;

  • 不使用继承 : 不希望使用继承 , 或 因多层继承导致系统类的个数增加 ;


设计模式的种类和七大原则

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