设计模式
一、设计模式简介
- 设计模式(Design pattern)代表了最佳的实践,通常被有经验的面向对象的软件开发人员所采用。设计模式是软件开发人员在软件开发过程中面临的一般问题的解决方案。这些解决方案是众多软件开发人员经过相当长的一段时间的试验和错误总结出来的。
- 设计模式是一套被反复使用的、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。项目中合理地运用设计模式可以完美地解决很多问题,每种模式在现实中都有相应的原理来与之对应,每种模式都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,这也是设计模式能被广泛应用的原因。
二、设计模式的目的
- 设计模式是一套被反复使用的、多数人知晓的、经过分类编目、代码设计经验的总结。
- 使用设计模式是为了重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性·设计模式使代码编制真正工程化
- 项目中合理地运用设计模式可以完美地解决很多问题
- 每种模式在现实中都有相应的原理来与之对应,每种模式都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
三、设计模式的使用场景
- 设计模式在软件开发中的两个主要用途
- 开发人员的共同平台
- 最佳的实践
四、设计模式的类型
- 共有23种设计模式
- 这些模式可以分为三大类:
- 创建型模式(Creational Patterns)
- 结构型模式(Structural Patterns)
- 行为型模式(Behavioral Patterns)
将
创建型模式
- 提供了一种在创建对象的同时隐藏创建逻辑的方式,而不是使用new运算符直接实例化对象
- 目的:让程序在判断针对某个给定实例需要创建哪些对象时更加灵活·包括:
- 工厂模式(Factory Pattern)
- 抽象工厂模式(Abstract Factory Pattern)
- 单例模式(Singleton Pattern)
- 建造者模式(Builder Pattern)
- 原型模式(Prototype Pattern)
结构型模式
- 关注类和对象的组合
- 继承的概念被用来组合接口和定义组合对象获得新功能的方式包括:
- 适配器模式(Adapter Pattern)
- 桥接模式(Bridge Pattern)
- 过滤器模式(Filter、Criteria Pattern)
- 组合模式(Composite Pattern)
- 装饰器模式( Decorator Pattern)
- 外观模式( Facade Pattern)
- 享元模式(Flyweight Pattern)
- 代理模式( Proxy Pattern)
行为型模式
- 关注对象之间的通信包括:
- 责任链模式(Chain of Responsibility Pattern)
- 命令模式(Command Pattern)
- 解释器模式(Interpreter Pattern)
- 状态模式(State Pattern)
- 迭代器模式(lterator Pattern)
- 空对象模式(Null Object Pattern)
- 中介者模式(Mediator Pattern)
- 策略模式(Strategy Pattern)
- 备忘录模式(Memento Pattern)
- 模板模式(Template Pattern)
- 观察者模式(Observer Pattern)
- 访问者模式(Visitor Pattern)
JavaEE类型·关注表示层
- 包括:
- MVC模式(MVC Pattern)
- 业务代表模式(Business Delegate Pattern)
- 组合实体模式(Composite Entity Pattern)
- 数据访问对象模式(Data Access Object Pattern)
- 前端控制器模式(Front Controller Pattern)
- 拦截过滤器模式(Intercepting Filter Pattern)
- 服务定位器模式(Service Locator Pattern)
- 传输对象模式( Transfer Object Pattern)
五、设计模式图解关系
六、设计模式的六大原则
1、开闭原则(Open Close Principle)
开闭原则的意思是: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。简言之,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)
里氏代换原则是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,只有当派生类可以替换掉基类,且软件单位的功能不受到影响时,基类才能真正被复用,而派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。
3、依赖倒转原则(Dependence Inversion Principle)
这个原则是开闭原则的基础,具体内容:针对接口编程,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。它还有另外一个意思是:降低类之间的耦合度。由此可见,其实设计模式就是从大型软件架构出发、便于升级和维护的软件设计思想,它强调降低依赖,降低耦合。
5、迪米特法则,又称最少知道原则(Demeter Principle)
最少知道原则是指:一个实体应当尽量少地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)
合成复用原则是指:尽量使用合成/聚合的方式,而不是使用继承。
七、☆单例模式(单实例模式)
- 定义:—个单—的类,该类负责创建自己的对象,同时确保只有单个对象被创建,这个类提供了一种访问其唯一的对象的方式,可以直接访问,不需要实例化该类的对象
- 目的:保证一个类仅有一个实例,并提供一个访问它的全局访问点;一个全局使用的类频繁地创建与销毁
- 何时使用:当我们当您想控制实例数目,节省系统资源时
- 使用场景:要求生产唯一序列号;WEB中的计数器;创建的一个对象需要消耗的资源过多,比如1/O与数据库的连接等
- 优点:在内存里只有一个实例,减少了内存的开销·避免对资源的多重占用
- 缺点:有接口,不能继承,与单一职责原则冲突
基本结构
- 创建一个Singleton类
- 从Singleton类获取唯一的对象
饿汉模式
public class SingletonObject {
/**
* 创建一个私有化的静态自身对象 成员属性
*/
private static SingletonObject singletonObject=new SingletonObject();
/**
* 私有化自身的构造函数
*/
private SingletonObject(){}
/**
* 创造一个公共的静态方法
* @return
*/
public static SingletonObject getInstance(){
return singletonObject;
}
}
好汉模式
线程不安全代码
public class SingletonObject02 {
/**
* 创建一个私有化的静态自身对象 但是不初始化 成员属性
*/
private static SingletonObject02 singletonObject;
/**
* 私有化自身的构造函数
*/
private SingletonObject02(){}
/**
* 创造一个公共的静态方法
* @return
*/
public static SingletonObject02 getInstance(){
if(singletonObject==null){singletonObject=new SingletonObject02();}
return singletonObject;
}
}
线程安全
效率低
public class SingletonObject02 {
/**
* 创建一个私有化的静态自身对象 但是不初始化 成员属性
*/
private static SingletonObject02 singletonObject;
/**
* 私有化自身的构造函数
*/
private SingletonObject02(){}
/**
* 创造一个公共的静态方法
* @return
*/
public static synchronized SingletonObject02 getInstance(){
if(singletonObject==null){singletonObject=new SingletonObject02();}
return singletonObject;
}
}
Connection的单实例模式
public class MyJdbc {
private static Connection connection;
private MyJdbc(){}
public static Connection getConnection() throws Exception{
if (connection==null) {
String driver = "com.mysql.jdbc.Driver";
//加载驱动
Class.forName(driver);
//端口号默认3306
String url = "jdbc:mysql://localhost:3305/maple?useSSL=false";
String user = "root";
String password = "123456";
//数据库连接池
Connection connection = DriverManager.getConnection(url, user, password);
connection.setAutoCommit(false);
}
return connection;
}
}
八、☆工厂模式
- 定义:在创建对象时不会对客户端暴露创建逻辑,并且是通过使用一个共同的接口来指向新创建的对象关注表示层
- **目的:**定义一个创建对象的接口,让其子类自己决定实例化哪一个工厂类,工厂模式使其创建过程延迟到子类进行
- 何时使用:当我们明确地计划不同条件下创建不同实例时
- **使用场景:**日志记录器、数据库访问、设计一个连接服务器的框架。
- 优点:
- 一个调用者想创建一个对象,只要知道其名称即可
- 扩展性高
- 屏蔽产品的具体实现,调用者只关心产品的接口
- 缺点:
- 每次增加一个产品时,都需要增加一个具体类和对象实现工厂,使得系统中类的个数成倍增加,在一定程度上增加了系统的复杂度,同时也增加了系统具体类的依赖
工厂模式案例-基本结构
- 创建一个接口
- 创建实现接口的实体类
- 创建一个工厂,生成基于给定信息的实体类的对象。
- 使用该工厂,通过传递类型信息来获取实体类的对象
简单的工厂模式
定义一个接口
public interface Person {
/**
* 说话
*/
void sayHello();
}
实现类
public class China implements Person {
@Override
public void sayHello() {
System.out.println("中国人,中国魂");
}
}
public class USA implements Person {
@Override
public void sayHello() {
System.out.println("I am dog");
}
}
设计工厂
public class MyFactory {
public static Person getPerson(String which){
Person person=null;
switch (which){
case "China":
person=new China();
break;
case "USA":
person=new USA();
break;
default:
break;
}
return person;
}
}
工厂模式的意义
我们把共性的类组装成一个工厂 然后下层的人员在调用工厂的时候可以返回自己具体的对象实现
九、☆代理模式
- 创建具有现有对象的对象,以便向外界提供功能接口。
- 目的:为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。
- 何时使用:想在访问一个类时做一些控制
- 优点:
- 职责清晰
- 高扩展性
- 智能化
- 缺点:
- 代理模式可能会造成请求的处理速度变慢·实现代理模式需要额外的工作
代理模式案例
- 创建一个接口
- 创建实现接口的实体类
十、外观模式
- 隐藏系统的复杂性,并向客户端提供了一个客户端可以访问系统的接口。
- 目的:为子系统中的一组接口提供一个一致的界面
- 何时使用:客户端不需要知道系统内部的复杂联系;定义系统的入口
- 优点:
- 减少系统相互依赖
- 提高灵活性
- 提高了安全性
- 缺点:
- 不符合开闭原则,如果要改东西很麻烦,继承重写都不合适。
十一、观察者模式
- 创建一个接口
- 创建实现接口的实体类
十、外观模式
- 隐藏系统的复杂性,并向客户端提供了一个客户端可以访问系统的接口。
- 目的:为子系统中的一组接口提供一个一致的界面
- 何时使用:客户端不需要知道系统内部的复杂联系;定义系统的入口
- 优点:
- 减少系统相互依赖
- 提高灵活性
- 提高了安全性
- 缺点:
- 不符合开闭原则,如果要改东西很麻烦,继承重写都不合适。
十一、观察者模式