设计模式

Posted 2021-02-11 xiufengchen

常用设计模式

什么是设计模式？

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，设计模式使代码编制真正工程化，设计模式是软件工程的基石，如同大厦的一块块砖石一样。项目中合理的运用设计模式可以完美的解决很多问题，每种模式在现在中都有相应的原理来与之对应，每一个模式描述了一个在我们周围不断重复发生的问题，以及该问题的核心解决方案，这也是它能被广泛应用的原因。本章系Java之美[从菜鸟到高手演变]系列之设计模式，我们会以理论与实践相结合的方式来进行本章的学习，希望广大程序爱好者，学好设计模式，做一个优秀的软件工程师！

设计模式的分类？

总体来说设计模式分为三大类：

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：并发型模式和线程池模式。用一个图片来整体描述一下：

 

创建型模式
前面讲过，社会化的分工越来越细，自然在软件设计方面也是如此，因此对象的创建和对象的使用分开也就成为了必然趋势。因为对象的创建会消耗掉系统的很多资源，所以单独对对象的创建进行研究，从而能够高效地创建对象就是创建型模式要探讨的问题。这里有6个具体的创建型模式可供研究，它们分别是：

简单工厂模式（Simple Factory）
工厂方法模式（Factory Method）
抽象工厂模式（Abstract Factory）
创建者模式（Builder）
原型模式（Prototype）
单例模式（Singleton）
说明：严格来说，简单工厂模式不是GoF总结出来的23种设计模式之一。

结构型模式
在解决了对象的创建问题之后，对象的组成以及对象之间的依赖关系就成了开发人员关注的焦点，因为如何设计对象的结构、继承和依赖关系会影响到后续程序的维护性、代码的健壮性、耦合性等。对象结构的设计很容易体现出设计人员水平的高低，这里有7个具体的结构型模式可供研究，它们分别是：

外观模式/门面模式（Facade门面模式）
适配器模式（Adapter）
代理模式（Proxy）
装饰模式（Decorator）
桥梁模式/桥接模式（Bridge）
组合模式（Composite）
享元模式（Flyweight）

行为型模式
在对象的结构和对象的创建问题都解决了之后，就剩下对象的行为问题了，如果对象的行为设计的好，那么对象的行为就会更清晰，它们之间的协作效率就会提高，这里有11个具体的行为型模式可供研究，它们分别是：

模板方法模式（Template Method）
观察者模式（Observer）
状态模式（State）
策略模式（Strategy）
职责链模式（Chain of Responsibility）
命令模式（Command）
访问者模式（Visitor）
调停者模式（Mediator）
备忘录模式（Memento）
迭代器模式（Iterator）
解释器模式（Interpreter）

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。

单例模式

什么是单例模式？

 单例保证一个对象JVM中只能有一个实例,常见单例 懒汉式、饿汉式

 什么是懒汉式,就是需要的才会去实例化,线程不安全。

 什么是饿汉式,就是当class文件被加载的时候，初始化，天生线程安全。

单例写法

懒汉式代码

 

class SingletonTest {      publicstaticvoid main(String[] args) {          Singleton sl1 = Singleton.getSingleton();          Singleton sl2 = Singleton.getSingleton();          System.out.println(sl1 == sl2);      } }   publicclass Singleton {      // 当需要的才会被实例化      privatestatic Singleton singleton;      private Singleton() {      }      synchronizedpublicstatic Singleton getSingleton() {          if (singleton == null) {               singleton = new Singleton();          }          returnsingleton;      } }

双重检验锁

// 懒汉式 第二种写法 效率高    双重检验锁      staticpublic Singleton getSingleton2() {            if (singleton == null) { // 第一步检验锁               synchronized (Singleton.class) {  // 第二步检验锁                    if (singleton == null) {                        singleton = new Singleton();                    }                 }          }            returnsingleton;      }

 

饿汉式代码

class SingletonTest1 {        publicstaticvoid main(String[] args) {               Singleton1 sl1 = Singleton1.getSingleton();               Singleton1 sl2 = Singleton1.getSingleton();               System.out.println((sl1 == sl2)+"-");        } } publicclass Singleton1 {        //当class 文件被加载初始化        privatestatic Singleton1 singleton = new Singleton1();        private Singleton1() {        }        publicstatic Singleton1 getSingleton() {               returnsingleton;        }   }

 

 

工厂模式

什么是工厂模式？

实现创建者和调用者分离

 简单工厂

 

interface Car {       void run(); }   class AoDi implements Car {         @Override       publicvoid run() {            System.out.println("我是奥迪....");       }   }   class BenChi implements Car {         @Override       publicvoid run() {            System.out.println("我是奔驰....");       }   }   class CarFactory {       publicstatic Car createCar(String name) {            Car car = null;            switch (name) {            case"奥迪":                  car = new AoDi();                  break;            case"奔驰":                  car = new BenChi();                  break;            default:                  break;            }            returncar;       }   }   publicclass Test002 {         publicstaticvoid main(String[] args) {            Car car = CarFactory.createCar("奔驰");            car.run();       }   }

工厂方法

public interface Car {       public void run();   }   public class AoDi implements Car {       @Override     public void run() {         System.out.println("奥迪....");     }   }       public class BenChi implements Car {       @Override     public void run() {         System.out.println("奔驰....");     }   }

 

interface Car {       void run(); }   class AoDi implements Car {         @Override       publicvoid run() {            System.out.println("我是奥迪....");       }   }   class BenChi implements Car {         @Override       publicvoid run() {            System.out.println("我是奔驰....");       }   }   class BenChiFactory {         publicstatic Car createCar() {            returnnew BenChi();       } }   class AoDiFactory {         publicstatic Car createCar() {            returnnew AoDi();       } }   publicclass Test002 {         publicstaticvoid main(String[] args) {            // Car car = CarFactory.createCar("奔驰");            // car.run();            Car aodi = AoDiFactory.createCar();            Car benchi = BenChiFactory.createCar();            aodi.run();            benchi.run();       }   }

 

代理模式

什么是代理？

通过代理控制对象的访问,可以详细访问某个对象的方法，在这个方法调用处理，或调用后处理。既(AOP微实现)  ,AOP核心技术面向切面编程。

 

 

代理应用场景

安全代理 可以屏蔽真实角色

远程代理 远程调用代理类RMI

延迟加载 先加载轻量级代理类,真正需要在加载真实

代理的分类

静态代理(静态定义代理类)

动态代理(动态生成代理类)

Jdk自带动态代理

Cglib 、javaassist（字节码操作库）

静态代理

静态代理需要自己生成代理类

public class XiaoMing implements Hose {      @Override      public void mai() {          System.out.println("我是小明,我要买房啦!!!!haha ");      } } class Proxy  implements Hose {      private XiaoMing xiaoMing;      public Proxy(XiaoMing xiaoMing) {          this.xiaoMing = xiaoMing;      }      public void mai() {          System.out.println("我是中介 看你买房开始啦!");          xiaoMing.mai();          System.out.println("我是中介 看你买房结束啦!");      }      public static void main(String[] args) {          Hose proxy = new Proxy(new XiaoMing());          proxy.mai();      } }

 

JDK动态代理(不需要生成代理类)

实现InvocationHandler 就可以了。

public interface Hose {         public void mai();   }     public class XiaoMing implements Hose {       @Override     public void mai() {         System.out.println("我是小明,我要买房啦!!!!haha ");     }   }

 

public class JDKProxy implements InvocationHandler {     private Object tarjet;       public JDKProxy(Object tarjet) {         this.tarjet = tarjet;     }       @Override     public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {         System.out.println("我是房产中介.....开始监听你买房啦!");         Object oj = method.invoke(tarjet, args);         System.out.println("我是房产中介.....结束监听你买房啦!");         return oj;       }   }   class Test222 {     public static void main(String[] args) {         XiaoMing xiaoMing = new XiaoMing();         JDKProxy jdkProxy = new JDKProxy(xiaoMing);         Hose hose=(Hose) Proxy.newProxyInstance(xiaoMing.getClass().getClassLoader(), xiaoMing.getClass().getInterfaces(), jdkProxy);         hose.mai();     }   }

 

CGLIB动态代理

实现

import java.lang.reflect.Method;   import net.sf.cglib.proxy.Enhancer; import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor; import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;   publicclass Cglib implements MethodInterceptor {        @Override      public Object intercept(Object o, Method method, Object[] args, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {          System.out.println("我是买房中介，开始监听你买房了....");          Object invokeSuper = methodProxy.invokeSuper(o, args);          System.out.println("我是买房中介，开结束你买房了....");          returninvokeSuper;        }   }   class Test22222 {      publicstaticvoid main(String[] args) {          Cglib cglib = new Cglib();          Enhancer enhancer = new Enhancer();          enhancer.setSuperclass(XiaoMing.class);          enhancer.setCallback(cglib);          Hose hose = (Hose) enhancer.create();          hose.mai();      } }

 

CGLIB与JDK动态代理区别

区别：

java动态代理是利用反射机制生成一个实现代理接口的匿名类，在调用具体方法前调用InvokeHandler来处理。而cglib动态代理是利用asm开源包，对代理对象类的class文件加载进来，通过修改其字节码生成子类来处理。

1、如果目标对象实现了接口，默认情况下会采用JDK的动态代理实现AOP 

2、如果目标对象实现了接口，可以强制使用CGLIB实现AOP 

3、如果目标对象没有实现了接口，必须采用CGLIB库，spring会自动在JDK动态代理和CGLIB之间转换