24种设计模式和6大原则

梦里梦外; 2022-05-22 02:47 193阅读 0赞

#  #

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。

二、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。

# 1 策略模式 #

锦囊妙计案列

策略模式的好处就是：体现了**高内聚低耦合**的特性

策略模式定义了一系列算法，并将每个算法封装起来，使他们可以相互替换，且算法的变化不会影响到使用算法的客户。**需要设计一个接口，为一系列实现类提供统一的方法，多个实现类实现该接口，设计一个抽象类（可有可无，属于辅助类），提供辅助函数**，关系图如下：

![2319a2c3-7ebd-3ee3-b389-1548074ea9c6.jpg][]

图中ICalculator提供同意的方法，  
AbstractCalculator是辅助类，提供辅助方法，接下来，依次实现下每个类：

首先统一接口：

\[java\]  [view plain][] [copy][view plain]

1.  public interface ICalculator \{  
2.      public int calculate(String exp);  
3.  \}

辅助类：

\[java\]  [view plain][] [copy][view plain]

1.  public abstract class AbstractCalculator \{  
2.        
3.      public int\[\] split(String exp,String opt)\{  
4.          String array\[\] = exp.split(opt);  
5.          int arrayInt\[\] = new int\[2\];  
6.          arrayInt\[0\] = Integer.parseInt(array\[0\]);  
7.          arrayInt\[1\] = Integer.parseInt(array\[1\]);  
8.          return arrayInt;  
9.      \}  
10. \}

三个实现类：

\[java\]  [view plain][] [copy][view plain]

1.  public class Plus extends AbstractCalculator implements ICalculator \{  
2.    
3.      @Override  
4.      public int calculate(String exp) \{  
5.          int arrayInt\[\] = split(exp,"\\\\+");  
6.          return arrayInt\[0\]+arrayInt\[1\];  
7.      \}  
8.  \}

\[java\]  [view plain][] [copy][view plain]

1.  public class Minus extends AbstractCalculator implements ICalculator \{  
2.    
3.      @Override  
4.      public int calculate(String exp) \{  
5.          int arrayInt\[\] = split(exp,"-");  
6.          return arrayInt\[0\]-arrayInt\[1\];  
7.      \}  
8.    
9.  \}

\[java\]  [view plain][] [copy][view plain]

1.  public class Multiply extends AbstractCalculator implements ICalculator \{  
2.    
3.      @Override  
4.      public int calculate(String exp) \{  
5.          int arrayInt\[\] = split(exp,"\\\\\*");  
6.          return arrayInt\[0\]\*arrayInt\[1\];  
7.      \}  
8.  \}

简单的测试类：

\[java\]  [view plain][] [copy][view plain]

1.  public class StrategyTest \{  
2.    
3.      public static void main(String\[\] args) \{  
4.          String exp = "2+8";  
5.          ICalculator cal = new Plus();  
6.          int result = cal.calculate(exp);  
7.          System.out.println(result);  
8.      \}  
9.  \}

输出：10

策略模式的决定权在用户，**系统本身提供不同算法的实现，新增或者删除算法，对各种算法做封装**。因此，策略模式多用在算法决策系统中，外部用户只需要决定用哪个算法即可。

# **2 代理模式【Proxy Pattern】** #

**说完这个西门庆，潘金莲，王婆的故事，那额总结一下，代理模式主要使用了Java 的多态，干活的是被代理类，代理类主要是  
接活，你让我干活，好，我交给幕后的类去干，你满意就成**

其实每个模式名称就表明了该模式的作用，代理模式就是多一个代理类出来，替原对象进行一些操作，比如我们在租房子的时候回去找中介，为什么呢？因为你对该地区房屋的信息掌握的不够全面，希望找一个更熟悉的人去帮你做，此处的代理就是这个意思。再如我们有的时候打官司，我们需要请律师，因为律师在法律方面有专长，可以替我们进行操作，表达我们的想法。先来看看关系图：![ea094ad9-efc5-337d-a8e8-ce9223511144.jpg][]

根据上文的阐述，代理模式就比较容易的理解了，我们看下代码：

\[java\]  [view plain][view plain 1] [copy][view plain 1]

1.  public interface Sourceable \{  
2.      public void method();  
3.  \}

\[java\]  [view plain][view plain 1] [copy][view plain 1]

1.  public class Source implements Sourceable \{  
2.    
3.      @Override  
4.      public void method() \{  
5.          System.out.println("the original method!");  
6.      \}  
7.  \}

\[java\]  [view plain][view plain 1] [copy][view plain 1]

1.  public class Proxy implements Sourceable \{  
2.    
3.      private Source source;  
4.      public Proxy()\{  
5.          super();  
6.          this.source = new Source();  
7.      \}  
8.      @Override  
9.      public void method() \{  
10.         before();  
11.         source.method();  
12.         atfer();  
13.     \}  
14.     private void atfer() \{  
15.         System.out.println("after proxy!");  
16.     \}  
17.     private void before() \{  
18.         System.out.println("before proxy!");  
19.     \}  
20. \}

测试类：

\[java\]  [view plain][view plain 1] [copy][view plain 1]

1.  public class ProxyTest \{  
2.    
3.      public static void main(String\[\] args) \{  
4.          Sourceable source = new Proxy();  
5.          source.method();  
6.      \}  
7.    
8.  \}

输出：

before proxy!  
the original method!  
after proxy!

代理模式的应用场景：

如果已有的方法在使用的时候需要对原有的方法进行改进，此时有两种办法：

1、修改原有的方法来适应。这样违反了“对扩展开放，对修改关闭”的原则。

2、就是采用一个代理类调用原有的方法，且对产生的结果进行控制。这种方法就是代理模式。

使用代理模式，可以将功能划分的更加清晰，有助于后期维护！

# 3 单例模式【Singleton Pattern】 #

大臣参拜皇帝的例子，皇帝只有一个，所以要加private,大臣每天参拜的皇帝都是那一位

单例对象（Singleton）是一种常用的设计模式。在Java应用中，单例对象能保证在一个JVM中，该对象只有一个实例存在。这样的模式有几个好处：

1、某些类创建比较频繁，对于一些大型的对象，这是一笔很大的系统开销。

2、省去了new操作符，降低了系统内存的使用频率，减轻GC压力。

3、有些类如交易所的核心交易引擎，控制着交易流程，如果该类可以创建多个的话，系统完全乱了。（比如一个军队出现了多个司令员同时指挥，肯定会乱成一团），所以只有使用单例模式，才能保证核心交易服务器独立控制整个流程。

首先我们写一个简单的单例类：

\[java\]  [view plain][view plain 2] [copy][view plain 2]

1.  public class Singleton \{  
2.    
3.      /\* 持有私有静态实例，防止被引用，此处赋值为null，目的是实现延迟加载 \*/  
4.      private static Singleton instance = null;  
5.    
6.      /\* 私有构造方法，防止被实例化 \*/  
7.      private Singleton() \{  
8.      \}  
9.    
10.     /\* 静态工程方法，创建实例 \*/  
11.     public static Singleton getInstance() \{  
12.         if (instance == null) \{  
13.             instance = new Singleton();  
14.         \}  
15.         return instance;  
16.     \}  
17.   
18.     /\* 如果该对象被用于序列化，可以保证对象在序列化前后保持一致 \*/  
19.     public Object readResolve() \{  
20.         return instance;  
21.     \}  
22. \}

这个类可以满足基本要求，但是，像这样毫无线程安全保护的类，如果我们把它放入多线程的环境下，肯定就会出现问题了，如何解决？我们首先会想到对getInstance方法加synchronized关键字，如下：

\[java\]  [view plain][view plain 2] [copy][view plain 2]

1.  public static synchronized Singleton getInstance() \{  
2.          if (instance == null) \{  
3.              instance = new Singleton();  
4.          \}  
5.          return instance;  
6.      \}

但是，synchronized关键字锁住的是这个对象，这样的用法，在性能上会有所下降，因为每次调用getInstance()，都要对对象上锁，事实上，只有在第一次创建对象的时候需要加锁，之后就不需要了，所以，这个地方需要改进。我们改成下面这个：

\[java\]  [view plain][view plain 2] [copy][view plain 2]

1.  public static Singleton getInstance() \{  
2.          if (instance == null) \{  
3.              synchronized (instance) \{  
4.                  if (instance == null) \{  
5.                      instance = new Singleton();  
6.                  \}  
7.              \}  
8.          \}  
9.          return instance;  
10.     \}

似乎解决了之前提到的问题，将synchronized关键字加在了内部，也就是说当调用的时候是不需要加锁的，只有在instance为null，并创建对象的时候才需要加锁，性能有一定的提升。但是，这样的情况，还是有可能有问题的，看下面的情况：在Java指令中创建对象和赋值操作是分开进行的，也就是说instance = new Singleton();语句是分两步执行的。但是JVM并不保证这两个操作的先后顺序，也就是说有可能JVM会为新的Singleton实例分配空间，然后直接赋值给instance成员，然后再去初始化这个Singleton实例。这样就可能出错了，我们以A、B两个线程为例：

a>A、B线程同时进入了第一个if判断

b>A首先进入synchronized块，由于instance为null，所以它执行instance = new Singleton();

c>由于JVM内部的优化机制，JVM先画出了一些分配给Singleton实例的空白内存，并赋值给instance成员（注意此时JVM没有开始初始化这个实例），然后A离开了synchronized块。

d>B进入synchronized块，由于instance此时不是null，因此它马上离开了synchronized块并将结果返回给调用该方法的程序。

e>此时B线程打算使用Singleton实例，却发现它没有被初始化，于是错误发生了。

所以程序还是有可能发生错误，其实程序在运行过程是很复杂的，从这点我们就可以看出，尤其是在写多线程环境下的程序更有难度，有挑战性。我们对该程序做进一步优化：

\[java\]  [view plain][view plain 2] [copy][view plain 2]

1.  private static class SingletonFactory\{           
2.          private static Singleton instance = new Singleton();           
3.      \}           
4.      public static Singleton getInstance()\{           
5.          return SingletonFactory.instance;           
6.      \}

实际情况是，单例模式使用内部类来维护单例的实现，JVM内部的机制能够保证当一个类被加载的时候，这个类的加载过程是线程互斥的。这样当我们第一次调用getInstance的时候，JVM能够帮我们保证instance只被创建一次，并且会保证把赋值给instance的内存初始化完毕，这样我们就不用担心上面的问题。同时该方法也只会在第一次调用的时候使用互斥机制，这样就解决了低性能问题。这样我们暂时总结一个完美的单例模式：

\[java\]  [view plain][view plain 2] [copy][view plain 2]

1.  public class Singleton \{  
2.    
3.      /\* 私有构造方法，防止被实例化 \*/  
4.      private Singleton() \{  
5.      \}  
6.    
7.      /\* 此处使用一个内部类来维护单例 \*/  
8.      private static class SingletonFactory \{  
9.          private static Singleton instance = new Singleton();  
10.     \}  
11.   
12.     /\* 获取实例 \*/  
13.     public static Singleton getInstance() \{  
14.         return SingletonFactory.instance;  
15.     \}  
16.   
17.     /\* 如果该对象被用于序列化，可以保证对象在序列化前后保持一致 \*/  
18.     public Object readResolve() \{  
19.         return getInstance();  
20.     \}  
21. \}

其实说它完美，也不一定，如果在构造函数中抛出异常，实例将永远得不到创建，也会出错。所以说，十分完美的东西是没有的，我们只能根据实际情况，选择最适合自己应用场景的实现方法。也有人这样实现：因为我们只需要在创建类的时候进行同步，所以只要将创建和getInstance()分开，单独为创建加synchronized关键字，也是可以的：

\[java\]  [view plain][view plain 2] [copy][view plain 2]

1.  public class SingletonTest \{  
2.    
3.      private static SingletonTest instance = null;  
4.    
5.      private SingletonTest() \{  
6.      \}  
7.    
8.      private static synchronized void syncInit() \{  
9.          if (instance == null) \{  
10.             instance = new SingletonTest();  
11.         \}  
12.     \}  
13.   
14.     public static SingletonTest getInstance() \{  
15.         if (instance == null) \{  
16.             syncInit();  
17.         \}  
18.         return instance;  
19.     \}  
20. \}

考虑性能的话，整个程序只需创建一次实例，所以性能也不会有什么影响。

补充：采用"影子实例"的办法为单例对象的属性同步更新

\[java\]  [view plain][view plain 2] [copy][view plain 2]

1.  public class SingletonTest \{  
2.    
3.      private static SingletonTest instance = null;  
4.      private Vector properties = null;  
5.    
6.      public Vector getProperties() \{  
7.          return properties;  
8.      \}  
9.    
10.     private SingletonTest() \{  
11.     \}  
12.   
13.     private static synchronized void syncInit() \{  
14.         if (instance == null) \{  
15.             instance = new SingletonTest();  
16.         \}  
17.     \}  
18.   
19.     public static SingletonTest getInstance() \{  
20.         if (instance == null) \{  
21.             syncInit();  
22.         \}  
23.         return instance;  
24.     \}  
25.   
26.     public void updateProperties() \{  
27.         SingletonTest shadow = new SingletonTest();  
28.         properties = shadow.getProperties();  
29.     \}  
30. \}

通过单例模式的学习告诉我们：

1、单例模式理解起来简单，但是具体实现起来还是有一定的难度。

2、synchronized关键字锁定的是对象，在用的时候，一定要在恰当的地方使用（注意需要使用锁的对象和过程，可能有的时候并不是整个对象及整个过程都需要锁）。

到这儿，单例模式基本已经讲完了，结尾处，笔者突然想到另一个问题，就是采用类的静态方法，实现单例模式的效果，也是可行的，此处二者有什么不同？

首先，静态类不能实现接口。（从类的角度说是可以的，但是那样就破坏了静态了。因为接口中不允许有static修饰的方法，所以即使实现了也是非静态的）

其次，单例可以被延迟初始化，静态类一般在第一次加载是初始化。之所以延迟加载，是因为有些类比较庞大，所以延迟加载有助于提升性能。

再次，单例类可以被继承，他的方法可以被覆写。但是静态类内部方法都是static，无法被覆写。

最后一点，单例类比较灵活，毕竟从实现上只是一个普通的Java类，只要满足单例的基本需求，你可以在里面随心所欲的实现一些其它功能，但是静态类不行。从上面这些概括中，基本可以看出二者的区别，但是，从另一方面讲，我们上面最后实现的那个单例模式，内部就是用一个静态类来实现的，所以，二者有很大的关联，只是我们考虑问题的层面不同罢了。两种思想的结合，才能造就出完美的解决方案，就像HashMap采用数组+链表来实现一样，其实生活中很多事情都是这样，单用不同的方法来处理问题，总是有优点也有缺点，最完美的方法是，结合各个方法的优点，才能最好的解决问题！

# 4 多例模式Multition Pattern #

这种情况有没有？有！大点声，有没有？ 有！，是，确实有，就出现在明朝，那三国期间的算不算，  
不算，各自称帝，各有各的地盘，国号不同。大家还记得那首诗《石灰吟》吗？作者是谁？于谦，他是被  
谁杀死的？明英宗朱祁镇，对，就是那个在土木堡之变中被瓦刺俘虏的皇帝，被俘虏后，他弟弟朱祁钰当  
上了皇帝，就是明景帝，估计当上皇帝后乐疯了，忘记把老哥朱祁镇削为太上皇了，我Shit，在中国的历  
史上就这个时期是有2 个皇帝，你说这期间的大臣多郁闷，两个皇帝耶，两个精神依附对象呀。  
这个场景放到我们设计模式中就是叫有上限的多例模式（没上限的多例模式太容易了，和你直接new 一  
个对象没啥差别，不讨论）怎么实现呢，看我出招，先看类图：  
然后看程序，先把两个皇帝定义出来：

![52188926][]  
package com.cbf4life.singleton2;  
import java.util.ArrayList;  
import java.util.Random;  
/\*\*  
\* @author cbf4Life cbf4life@126.com  
\* I'm glad to share my knowledge with you all.  
\* 中国的历史上一般都是一个朝代一个皇帝，有两个皇帝的话，必然要PK出一个皇帝出来。  
\* 问题出来了：如果真在一个时间，中国出现了两个皇帝怎么办？比如明朝土木堡之变后，  
\* 明英宗被俘虏，明景帝即位，但是明景帝当上皇帝后乐疯了，竟然忘记把他老哥明英宗削为太上皇，  
\* 也就是在这一个多月的时间内，中国竟然有两个皇帝！  
\*  
\*/  
您的设计模式  
第 17 页  
@SuppressWarnings("all")  
public class Emperor \{  
private static int maxNumOfEmperor = 2; //最多只能有连个皇帝  
private static ArrayList emperorInfoList=new ArrayList(maxNumOfEmperor); //  
皇帝叫什么名字  
private static ArrayList emperorList=new ArrayList(maxNumOfEmperor); //装皇  
帝的列表；  
private static int countNumOfEmperor =0; //正在被人尊称的是那个皇帝  
//先把2个皇帝产生出来  
static\{  
//把所有的皇帝都产生出来  
for(int i=0;i<maxNumOfEmperor;i++)\{  
emperorList.add(new Emperor("皇"+(i+1)+"帝"));  
\}  
\}  
//就这么多皇帝了，不允许再推举一个皇帝(new 一个皇帝）  
private Emperor()\{  
//世俗和道德约束你，目的就是不让你产生第二个皇帝  
\}  
private Emperor(String info)\{  
emperorInfoList.add(info);  
\}  
public static Emperor getInstance()\{  
Random random = new Random();  
countNumOfEmperor = random.nextInt(maxNumOfEmperor); //随机拉出一个皇帝，  
只要是个精神领袖就成  
return (Emperor)emperorList.get(countNumOfEmperor);  
\}  
//皇帝叫什么名字呀  
public static void emperorInfo()\{  
System.out.println(emperorInfoList.get(countNumOfEmperor));  
\}  
\}  
那大臣是比较悲惨了，两个皇帝呀，两个老子呀，怎么拜呀，不管了，只要是个皇帝就成：  
package com.cbf4life.singleton2;  
您的设计模式  
第 18 页  
/\*\*  
\* @author cbf4Life cbf4life@126.com  
\* I'm glad to share my knowledge with you all.  
\* 大臣们悲惨了，一个皇帝都伺候不过来了，现在还来了两个个皇帝  
\* TND，不管了，找到个皇帝，磕头，请按就成了！  
\*/  
@SuppressWarnings("all")  
public class Minister \{  
/\*\*  
\* @param args  
\*/  
public static void main(String\[\] args) \{  
int ministerNum =10; //10个大臣  
for(int i=0;i<ministerNum;i++)\{  
Emperor emperor = Emperor.getInstance();  
System.out.print("第"+(i+1)+"个大臣参拜的是：");  
emperor.emperorInfo();  
\}  
\}  
\}  
那各位看官就可能会不屑了：有的大臣可是有骨气，只拜一个真神，你怎么处理？这个问题太简单，  
懒的详细回答你，getInstance(param)是不是就解决了这个问题？！自己思考，太Easy 了。

# 5、工厂方法模式（Factory Method） #

工厂方法模式分为三种：

11、普通工厂模式，就是建立一个工厂类，对实现了同一接口的一些类进行实例的创建。首先看下关系图：

![421a1a3f-6777-3bca-85d7-00fc60c1ae8b.png][]

举例如下：（我们举一个发送邮件和短信的例子）

首先，创建二者的共同接口：

\[java\]  [view plain][view plain 2] [copy][view plain 2]

1.  public interface Sender \{  
2.      public void Send();  
3.  \}

其次，创建实现类：

\[java\]  [view plain][view plain 2] [copy][view plain 2]

1.  public class MailSender implements Sender \{  
2.      @Override  
3.      public void Send() \{  
4.          System.out.println("this is mailsender!");  
5.      \}  
6.  \}

\[java\]  [view plain][view plain 2] [copy][view plain 2]

1.  public class SmsSender implements Sender \{  
2.    
3.      @Override  
4.      public void Send() \{  
5.          System.out.println("this is sms sender!");  
6.      \}  
7.  \}

最后，建工厂类：

\[java\]  [view plain][view plain 2] [copy][view plain 2]

1.  public class SendFactory \{  
2.    
3.      public Sender produce(String type) \{  
4.          if ("mail".equals(type)) \{  
5.              return new MailSender();  
6.          \} else if ("sms".equals(type)) \{  
7.              return new SmsSender();  
8.          \} else \{  
9.              System.out.println("请输入正确的类型!");  
10.             return null;  
11.         \}  
12.     \}  
13. \}

我们来测试下：

1.  public class FactoryTest \{  
2.    
3.      public static void main(String\[\] args) \{  
4.          SendFactory factory = new SendFactory();  
5.          Sender sender = factory.produce("sms");  
6.          sender.Send();  
7.      \}  
8.  \}

输出：this is sms sender!

22、多个工厂方法模式，是对普通工厂方法模式的改进，在普通工厂方法模式中，如果传递的字符串出错，则不能正确创建对象，而多个工厂方法模式是提供多个工厂方法，分别创建对象。关系图：

![点击查看原始大小图片][84673ccf-ef89-3774-b5cf-6d2523cd03e5.jpg]

将上面的代码做下修改，改动下SendFactory类就行，如下：

\[java\]  [view plain][view plain 2] [copy][view plain 2] public   class  SendFactory \{

public  Sender produceMail()\{

1.          return new MailSender();  
2.      \}  
3.        
4.      public Sender produceSms()\{  
5.          return new SmsSender();  
6.      \}  
7.  \}

测试类如下：

\[java\]  [view plain][view plain 2] [copy][view plain 2]

1.  public class FactoryTest \{  
2.    
3.      public static void main(String\[\] args) \{  
4.          SendFactory factory = new SendFactory();  
5.          Sender sender = factory.produceMail();  
6.          sender.Send();  
7.      \}  
8.  \}

输出：this is mailsender!

33、静态工厂方法模式，将上面的多个工厂方法模式里的方法置为静态的，不需要创建实例，直接调用即可。

\[java\]  [view plain][view plain 2] [copy][view plain 2]

1.  public class SendFactory \{  
2.        
3.      public static Sender produceMail()\{  
4.          return new MailSender();  
5.      \}  
6.        
7.      public static Sender produceSms()\{  
8.          return new SmsSender();  
9.      \}  
10. \}

\[java\]  [view plain][view plain 2] [copy][view plain 2]

1.  public class FactoryTest \{  
2.    
3.      public static void main(String\[\] args) \{      
4.          Sender sender = SendFactory.produceMail();  
5.          sender.Send();  
6.      \}  
7.  \}

输出：this is mailsender!

总体来说，工厂模式适合：凡是出现了大量的产品需要创建，并且具有共同的接口时，可以通过工厂方法模式进行创建。在以上的三种模式中，第一种如果传入的字符串有误，不能正确创建对象，第三种相对于第二种，不需要实例化工厂类，所以，大多数情况下，我们会选用第三种——静态工厂方法模式。

**6、抽象工厂模式（Abstract Factory）**

工厂方法模式有一个问题就是，类的创建依赖工厂类，也就是说，如果想要拓展程序，必须对工厂类进行修改，这违背了闭包原则，所以，从设计角度考虑，有一定的问题，如何解决？就用到抽象工厂模式，创建多个工厂类，这样一旦需要增加新的功能，直接增加新的工厂类就可以了，不需要修改之前的代码。因为抽象工厂不太好理解，我们先看看图，然后就和代码，就比较容易理解。

![点击查看原始大小图片][34a0f8de-16e0-3cd5-9f69-257fcb2be742.jpg]

请看例子：

\[java\]  [view plain][view plain 2] [copy][view plain 2]

1.  public interface Sender \{  
2.      public void Send();  
3.  \}

两个实现类：

\[java\]  [view plain][view plain 2] [copy][view plain 2]

两个工厂类：

\[java\]  [view plain][view plain 2] [copy][view plain 2]

1.  public class SendMailFactory implements Provider \{  
2.        
3.      @Override  
4.      public Sender produce()\{  
5.          return new MailSender();  
6.      \}  
7.  \}

\[java\]  [view plain][view plain 2] [copy][view plain 2]

1.  public class SendSmsFactory implements Provider\{  
2.    
3.      @Override  
4.      public Sender produce() \{  
5.          return new SmsSender();  
6.      \}  
7.  \}

在提供一个接口：

\[java\]  [view plain][view plain 2] [copy][view plain 2]

1.  public interface Provider \{  
2.      public Sender produce();  
3.  \}

测试类：

\[java\]  [view plain][view plain 2] [copy][view plain 2]

1.  public class Test \{  
2.    
3.      public static void main(String\[\] args) \{  
4.          Provider provider = new SendMailFactory();  
5.          Sender sender = provider.produce();  
6.          sender.Send();  
7.      \}  
8.  \}

其实这个模式的好处就是，如果你现在想增加一个功能：发及时信息，则只需做一个实现类，实现Sender接口，同时做一个工厂类，实现Provider接口，就OK了，无需去改动现成的代码。这样做，拓展性较好！

**7 [门面（Facade）模式][Facade]**

转载:[http://www.cnblogs.com/zhenyulu/articles/55992.html][http_www.cnblogs.com_zhenyulu_articles_55992.html]

外部与一个子系统的通信必须通过一个统一的门面(Facade)对象进行，这就是门面模式。

医院的例子

用一个例子进行说明，如果把医院作为一个子系统，按照部门职能，这个系统可以划分为挂号、门诊、划价、化验、收费、取药等。看病的病人要与这些部门打交道，就如同一个子系统的客户端与一个子系统的各个类打交道一样，不是一件容易的事情。

首先病人必须先挂号，然后门诊。如果医生要求化验，病人必须首先划价，然后缴款，才能到化验部门做化验。化验后，再回到门诊室。

解决这种不便的方法便是引进门面模式。可以设置一个接待员的位置，由接待员负责代为挂号、划价、缴费、取药等。这个接待员就是门面模式的体现，病人只接触接待员，由接待员负责与医院的各个部门打交道。

什么是门面模式

门面模式要求一个子系统的外部与其内部的通信必须通过一个统一的门面(Facade)对象进行。门面模式提供一个高层次的接口，使得子系统更易于使用。

就如同医院的接待员一样，门面模式的门面类将客户端与子系统的内部复杂性分隔开，使得客户端只需要与门面对象打交道，而不需要与子系统内部的很多对象打交道。

##    二、 门面模式的结构 ##

门面模式是对象的结构模式。门面模式没有一个一般化的类图描述，下图演示了一个门面模式的示意性对象图：

![Pic90.gif][]

在这个对象图中，出现了两个角色：

门面(Facade)角色：客户端可以调用这个角色的方法。此角色知晓相关的(一个或者多个)子系统的功能和责任。在正常情况下，本角色会将所有从客户端发来的请求委派到相应的子系统去。

子系统(subsystem)角色：可以同时有一个或者多个子系统。每一个子系统都不是一个单独的类，而是一个类的集合。每一个子系统都可以被客户端直接调用，或者被门面角色调用。子系统并不知道门面的存在，对于子系统而言，门面仅仅是另外一个客户端而已。

##    三、 门面模式的实现 ##

一个系统可以有几个门面类

【GOF】的书中指出：在门面模式中，通常只需要一个门面类，并且此门面类只有一个实例，换言之它是一个单例类。当然这并不意味着在整个系统里只能有一个门面类，而仅仅是说对每一个子系统只有一个门面类。或者说，如果一个系统有好几个子系统的话，每一个子系统有一个门面类，整个系统可以有数个门面类。

为子系统增加新行为

初学者往往以为通过继承一个门面类便可在子系统中加入新的行为，这是错误的。门面模式的用意是为子系统提供一个集中化和简化的沟通管道，而不能向子系统加入新的行为。

##    四、 在什么情况下使用门面模式 ##

*  为一个复杂子系统提供一个简单接口
 *  提高子系统的独立性
 *  在层次化结构中，可以使用Facade模式定义系统中每一层的入口。

##    五、 一个例子 ##

我们考察一个保安系统的例子，以说明门面模式的功效。一个保安系统由两个录像机、三个电灯、一个遥感器和一个警报器组成。保安系统的操作人员需要经常将这些仪器启动和关闭。

不使用门面模式的设计

首先，在不使用门面模式的情况下，操作这个保安系统的操作员必须直接操作所有的这些部件。下图所示就是在不使用门面模式的情况下系统的设计图。

![Pic88.gif][]

可以看出，Client对象需要引用到所有的录像机(Camera)、电灯(Light)、感应器(Sensor)和警报器(Alarm)对象。代码如下：

![None.gif][] using  System;  
![None.gif][]  
![None.gif][] public   class  Camera  
![ExpandedBlockStart.gif][] \{  
![InBlock.gif][]  public  void  TurnOn()  
![ExpandedSubBlockStart.gif][]   \{  
![InBlock.gif][]    Console.WriteLine( " Turning on the camera. " );  
![ExpandedSubBlockEnd.gif][]  \}   
![InBlock.gif][]  
![InBlock.gif][]  public  void  TurnOff()  
![ExpandedSubBlockStart.gif][]   \{  
![InBlock.gif][]    Console.WriteLine( " Turning off the camera. " );  
![ExpandedSubBlockEnd.gif][]  \}   
![InBlock.gif][]  
![InBlock.gif][]  public  void  Rotate(int  degrees)  
![ExpandedSubBlockStart.gif][]   \{  
![InBlock.gif][]    Console.WriteLine( " Rotating the camera by \{0\} degrees. " , degrees);  
![ExpandedSubBlockEnd.gif][]  \}   
![ExpandedBlockEnd.gif][]\}   
![None.gif][]  
![None.gif][] public   class  Light  
![ExpandedBlockStart.gif][] \{  
![InBlock.gif][]  
![InBlock.gif][]  public  void  TurnOff()  
![ExpandedSubBlockStart.gif][]   \{  
![InBlock.gif][]    Console.WriteLine( " Turning on the light. " );  
![ExpandedSubBlockEnd.gif][]  \}   
![InBlock.gif][]  
![InBlock.gif][]  public  void  TurnOn()  
![ExpandedSubBlockStart.gif][]   \{  
![InBlock.gif][]    Console.WriteLine( " Turning off the light. " );  
![ExpandedSubBlockEnd.gif][]  \}   
![InBlock.gif][]  
![InBlock.gif][]  public  void  ChangeBulb()  
![ExpandedSubBlockStart.gif][]   \{  
![InBlock.gif][]    Console.WriteLine( " changing the light-bulb. " );  
![ExpandedSubBlockEnd.gif][]  \}   
![ExpandedBlockEnd.gif][]\}   
![None.gif][]  
![None.gif][] public   class  Sensor  
![ExpandedBlockStart.gif][] \{  
![InBlock.gif][]  public  void  Activate()  
![ExpandedSubBlockStart.gif][]   \{  
![InBlock.gif][]    Console.WriteLine( " Activating the sensor. " );  
![ExpandedSubBlockEnd.gif][]  \}   
![InBlock.gif][]  
![InBlock.gif][]  public  void  Deactivate()  
![ExpandedSubBlockStart.gif][]   \{  
![InBlock.gif][]    Console.WriteLine( " Deactivating the sensor. " );  
![ExpandedSubBlockEnd.gif][]  \}   
![InBlock.gif][]  
![InBlock.gif][]  public  void  Trigger()  
![ExpandedSubBlockStart.gif][]   \{  
![InBlock.gif][]    Console.WriteLine( " The sensor has triggered. " );  
![ExpandedSubBlockEnd.gif][]  \}   
![ExpandedBlockEnd.gif][]\}   
![None.gif][]  
![None.gif][] public   class  Alarm  
![ExpandedBlockStart.gif][] \{  
![InBlock.gif][]  
![InBlock.gif][]  public  void  Activate()  
![ExpandedSubBlockStart.gif][]   \{  
![InBlock.gif][]    Console.WriteLine( " Activating the alarm. " );  
![ExpandedSubBlockEnd.gif][]  \}   
![InBlock.gif][]  
![InBlock.gif][]  public  void  Deactivate()  
![ExpandedSubBlockStart.gif][]   \{  
![InBlock.gif][]    Console.WriteLine( " Deactivating the alarm. " );  
![ExpandedSubBlockEnd.gif][]  \}   
![InBlock.gif][]  
![InBlock.gif][]  public  void  Ring()  
![ExpandedSubBlockStart.gif][]   \{  
![InBlock.gif][]    Console.WriteLine( " Ringing the alarm. " );  
![ExpandedSubBlockEnd.gif][]  \}   
![InBlock.gif][]  
![InBlock.gif][]  public  void  StopRing()  
![ExpandedSubBlockStart.gif][]   \{  
![InBlock.gif][]    Console.WriteLine( " Stop the alarm. " );  
![ExpandedSubBlockEnd.gif][]  \}   
![ExpandedBlockEnd.gif][]\}   
![None.gif][]  
![None.gif][] public   class  Client  
![ExpandedBlockStart.gif][] \{  
![InBlock.gif][]  private  static  Camera camera1, camera2;  
![InBlock.gif][]  private  static  Light light1, light2, light3;  
![InBlock.gif][]  private  static  Sensor sensor;  
![InBlock.gif][]  private  static  Alarm alarm;  
![InBlock.gif][]  
![InBlock.gif][]  static  Client()  
![ExpandedSubBlockStart.gif][]   \{  
![InBlock.gif][]    camera1  =  new  Camera();  
![InBlock.gif][]    camera2  =  new  Camera();  
![InBlock.gif][]    light1  =  new  Light();  
![InBlock.gif][]    light2  =  new  Light();  
![InBlock.gif][]    light3  =  new  Light();  
![InBlock.gif][]    sensor  =  new  Sensor();  
![InBlock.gif][]    alarm  =  new  Alarm();  
![ExpandedSubBlockEnd.gif][]  \}     
![InBlock.gif][]  
![InBlock.gif][]  public  static  void  Main( string \[\] args )  
![ExpandedSubBlockStart.gif][]   \{  
![InBlock.gif][]    camera1.TurnOn();  
![InBlock.gif][]    camera2.TurnOn();  
![InBlock.gif][]    light1.TurnOn();  
![InBlock.gif][]    light2.TurnOn();  
![InBlock.gif][]    light3.TurnOn();  
![InBlock.gif][]    sensor.Activate();  
![InBlock.gif][]    alarm.Activate();  
![ExpandedSubBlockEnd.gif][]  \}   
![ExpandedBlockEnd.gif][]\}

## 六、 使用门面模式的设计 ##

一个合情合理的改进方法就是准备一个系统的控制台，作为保安系统的用户界面。如下图所示：

![Pic89.gif][]

程序代码如下：

![None.gif][] using  System;  
![None.gif][]  
![None.gif][] public   class  Camera  
![ExpandedBlockStart.gif][] \{  
![InBlock.gif][]  public  void  TurnOn()  
![ExpandedSubBlockStart.gif][]   \{  
![InBlock.gif][]    Console.WriteLine( " Turning on the camera. " );  
![ExpandedSubBlockEnd.gif][]  \}   
![InBlock.gif][]  
![InBlock.gif][]  public  void  TurnOff()  
![ExpandedSubBlockStart.gif][]   \{  
![InBlock.gif][]    Console.WriteLine( " Turning off the camera. " );  
![ExpandedSubBlockEnd.gif][]  \}   
![InBlock.gif][]  
![InBlock.gif][]  public  void  Rotate(int  degrees)  
![ExpandedSubBlockStart.gif][]   \{  
![InBlock.gif][]    Console.WriteLine( " Rotating the camera by \{0\} degrees. " , degrees);  
![ExpandedSubBlockEnd.gif][]  \}   
![ExpandedBlockEnd.gif][]\}   
![None.gif][]  
![None.gif][] public   class  Light  
![ExpandedBlockStart.gif][] \{  
![InBlock.gif][]  
![InBlock.gif][]  public  void  TurnOff()  
![ExpandedSubBlockStart.gif][]   \{  
![InBlock.gif][]    Console.WriteLine( " Turning on the light. " );  
![ExpandedSubBlockEnd.gif][]  \}   
![InBlock.gif][]  
![InBlock.gif][]  public  void  TurnOn()  
![ExpandedSubBlockStart.gif][]   \{  
![InBlock.gif][]    Console.WriteLine( " Turning off the light. " );  
![ExpandedSubBlockEnd.gif][]  \}   
![InBlock.gif][]  
![InBlock.gif][]  public  void  ChangeBulb()  
![ExpandedSubBlockStart.gif][]   \{  
![InBlock.gif][]    Console.WriteLine( " changing the light-bulb. " );  
![ExpandedSubBlockEnd.gif][]  \}   
![ExpandedBlockEnd.gif][]\}   
![None.gif][]  
![None.gif][] public   class  Sensor  
![ExpandedBlockStart.gif][] \{  
![InBlock.gif][]  public  void  Activate()  
![ExpandedSubBlockStart.gif][]   \{  
![InBlock.gif][]    Console.WriteLine( " Activating the sensor. " );  
![ExpandedSubBlockEnd.gif][]  \}   
![InBlock.gif][]  
![InBlock.gif][]  public  void  Deactivate()  
![ExpandedSubBlockStart.gif][]   \{  
![InBlock.gif][]    Console.WriteLine( " Deactivating the sensor. " );  
![ExpandedSubBlockEnd.gif][]  \}   
![InBlock.gif][]  
![InBlock.gif][]  public  void  Trigger()  
![ExpandedSubBlockStart.gif][]   \{  
![InBlock.gif][]    Console.WriteLine( " The sensor has triggered. " );  
![ExpandedSubBlockEnd.gif][]  \}   
![ExpandedBlockEnd.gif][]\}   
![None.gif][]  
![None.gif][] public   class  Alarm  
![ExpandedBlockStart.gif][] \{  
![InBlock.gif][]  
![InBlock.gif][]  public  void  Activate()  
![ExpandedSubBlockStart.gif][]   \{  
![InBlock.gif][]    Console.WriteLine( " Activating the alarm. " );  
![ExpandedSubBlockEnd.gif][]  \}   
![InBlock.gif][]  
![InBlock.gif][]  public  void  Deactivate()  
![ExpandedSubBlockStart.gif][]   \{  
![InBlock.gif][]    Console.WriteLine( " Deactivating the alarm. " );  
![ExpandedSubBlockEnd.gif][]  \}   
![InBlock.gif][]  
![InBlock.gif][]  public  void  Ring()  
![ExpandedSubBlockStart.gif][]   \{  
![InBlock.gif][]    Console.WriteLine( " Ringing the alarm. " );  
![ExpandedSubBlockEnd.gif][]  \}   
![InBlock.gif][]  
![InBlock.gif][]  public  void  StopRing()  
![ExpandedSubBlockStart.gif][]   \{  
![InBlock.gif][]    Console.WriteLine( " Stop the alarm. " );  
![ExpandedSubBlockEnd.gif][]  \}   
![ExpandedBlockEnd.gif][]\}   
![None.gif][]  
![None.gif][] public   class  SecurityFacade  
![ExpandedBlockStart.gif][] \{  
![InBlock.gif][]  private  static  Camera camera1, camera2;  
![InBlock.gif][]  private  static  Light light1, light2, light3;  
![InBlock.gif][]  private  static  Sensor sensor;  
![InBlock.gif][]  private  static  Alarm alarm;  
![InBlock.gif][]  
![InBlock.gif][]  static  SecurityFacade()  
![ExpandedSubBlockStart.gif][]   \{  
![InBlock.gif][]    camera1  =  new  Camera();  
![InBlock.gif][]    camera2  =  new  Camera();  
![InBlock.gif][]    light1  =  new  Light();  
![InBlock.gif][]    light2  =  new  Light();  
![InBlock.gif][]    light3  =  new  Light();  
![InBlock.gif][]    sensor  =  new  Sensor();  
![InBlock.gif][]    alarm  =  new  Alarm();  
![ExpandedSubBlockEnd.gif][]  \}   
![InBlock.gif][]    
![InBlock.gif][]  public  void  Activate()  
![ExpandedSubBlockStart.gif][]   \{  
![InBlock.gif][]    camera1.TurnOn();  
![InBlock.gif][]    camera2.TurnOn();  
![InBlock.gif][]    light1.TurnOn();  
![InBlock.gif][]    light2.TurnOn();  
![InBlock.gif][]    light3.TurnOn();  
![InBlock.gif][]    sensor.Activate();  
![InBlock.gif][]    alarm.Activate();  
![ExpandedSubBlockEnd.gif][]  \}   
![InBlock.gif][]  
![InBlock.gif][]  public  void  Deactivate()  
![ExpandedSubBlockStart.gif][]   \{  
![InBlock.gif][]    camera1.TurnOff();  
![InBlock.gif][]    camera2.TurnOff();  
![InBlock.gif][]    light1.TurnOff();  
![InBlock.gif][]    light2.TurnOff();  
![InBlock.gif][]    light3.TurnOff();  
![InBlock.gif][]    sensor.Deactivate();  
![InBlock.gif][]    alarm.Deactivate();  
![ExpandedSubBlockEnd.gif][]  \}   
![ExpandedBlockEnd.gif][]\}   
![None.gif][]  
![None.gif][] public   class  Client  
![ExpandedBlockStart.gif][] \{  
![InBlock.gif][]  private  static  SecurityFacade security;  
![InBlock.gif][]  
![InBlock.gif][]  public  static  void  Main( string \[\] args )  
![ExpandedSubBlockStart.gif][]   \{  
![InBlock.gif][]    security  =  new  SecurityFacade();  
![InBlock.gif][]    security.Activate();  
![InBlock.gif][]    Console.WriteLine( " \\n--------------------\\n " );  
![InBlock.gif][]    security.Deactivate();  
![ExpandedSubBlockEnd.gif][]  \}   
![ExpandedBlockEnd.gif][]\}

**8 适配器模式**

将某个类的接口转换成客户端期望的另一个接口表示，目的是消除由于接口不匹配所造成的类的兼容性问题。主要分为三类：类的适配器模式、对象的适配器模式、接口的适配器模式。首先，我们来看看类的适配器模式，先看类图：

![6b2d13aa-7cc7-3e98-9764-bdcb2c64f795.jpg][]

核心思想就是：有一个Source类，拥有一个方法，待适配，目标接口时Targetable，通过Adapter类，将Source的功能扩展到Targetable里，看代码：

\[java\]  [view plain][view plain 1] [copy][view plain 1]

1.  public class Source \{  
2.    
3.      public void method1() \{  
4.          System.out.println("this is original method!");  
5.      \}  
6.  \}

\[java\]  [view plain][view plain 1] [copy][view plain 1]

1.  public interface Targetable \{  
2.    
3.      /\* 与原类中的方法相同 \*/  
4.      public void method1();  
5.    
6.      /\* 新类的方法 \*/  
7.      public void method2();  
8.  \}

\[java\]  [view plain][view plain 1] [copy][view plain 1]

1.  public class Adapter extends Source implements Targetable \{  
2.    
3.      @Override  
4.      public void method2() \{  
5.          System.out.println("this is the targetable method!");  
6.      \}  
7.  \}

Adapter类继承Source类，实现Targetable接口，下面是测试类：

\[java\]  [view plain][view plain 1] [copy][view plain 1]

1.  public class AdapterTest \{  
2.    
3.      public static void main(String\[\] args) \{  
4.          Targetable target = new Adapter();  
5.          target.method1();  
6.          target.method2();  
7.      \}  
8.  \}

输出：

this is original method!  
this is the targetable method!

这样Targetable接口的实现类就具有了Source类的功能。

对象的适配器模式

基本思路和类的适配器模式相同，只是将Adapter类作修改，这次不继承Source类，而是持有Source类的实例，以达到解决兼容性的问题。看图：

![0aabe35b-5b79-3ead-838f-9d4b6fbd774d.jpg][]

只需要修改Adapter类的源码即可：

\[java\]  [view plain][view plain 1] [copy][view plain 1]

1.  public class Wrapper implements Targetable \{  
2.    
3.      private Source source;  
4.        
5.      public Wrapper(Source source)\{  
6.          super();  
7.          this.source = source;  
8.      \}  
9.      @Override  
10.     public void method2() \{  
11.         System.out.println("this is the targetable method!");  
12.     \}  
13.   
14.     @Override  
15.     public void method1() \{  
16.         source.method1();  
17.     \}  
18. \}

测试类：

\[java\]  [view plain][view plain 1] [copy][view plain 1]

1.  public class AdapterTest \{  
2.    
3.      public static void main(String\[\] args) \{  
4.          Source source = new Source();  
5.          Targetable target = new Wrapper(source);  
6.          target.method1();  
7.          target.method2();  
8.      \}  
9.  \}

输出与第一种一样，只是适配的方法不同而已。

第三种适配器模式是接口的适配器模式，接口的适配器是这样的：有时我们写的一个接口中有多个抽象方法，当我们写该接口的实现类时，必须实现该接口的所有方法，这明显有时比较浪费，因为并不是所有的方法都是我们需要的，有时只需要某一些，此处为了解决这个问题，我们引入了接口的适配器模式，借助于一个抽象类，该抽象类实现了该接口，实现了所有的方法，而我们不和原始的接口打交道，只和该抽象类取得联系，所以我们写一个类，继承该抽象类，重写我们需要的方法就行。看一下类图：

![a604fca8-e0c6-3e4e-b00a-49da21595b4e.jpg][]

这个很好理解，在实际开发中，我们也常会遇到这种接口中定义了太多的方法，以致于有时我们在一些实现类中并不是都需要。看代码：

\[java\]  [view plain][view plain 1] [copy][view plain 1]

1.  public interface Sourceable \{  
2.        
3.      public void method1();  
4.      public void method2();  
5.  \}

抽象类Wrapper2：

\[java\]  [view plain][view plain 1] [copy][view plain 1]

1.  public abstract class Wrapper2 implements Sourceable\{  
2.        
3.      public void method1()\{\}  
4.      public void method2()\{\}  
5.  \}

\[java\]  [view plain][view plain 1] [copy][view plain 1]

1.  public class SourceSub1 extends Wrapper2 \{  
2.      public void method1()\{  
3.          System.out.println("the sourceable interface's first Sub1!");  
4.      \}  
5.  \}

\[java\]  [view plain][view plain 1] [copy][view plain 1]

1.  public class SourceSub2 extends Wrapper2 \{  
2.      public void method2()\{  
3.          System.out.println("the sourceable interface's second Sub2!");  
4.      \}  
5.  \}

\[java\]  [view plain][view plain 1] [copy][view plain 1]

1.  public class WrapperTest \{  
2.    
3.      public static void main(String\[\] args) \{  
4.          Sourceable source1 = new SourceSub1();  
5.          Sourceable source2 = new SourceSub2();  
6.            
7.          source1.method1();  
8.          source1.method2();  
9.          source2.method1();  
10.         source2.method2();  
11.     \}  
12. \}

测试输出：

the sourceable interface's first Sub1!  
the sourceable interface's second Sub2!

达到了我们的效果！

讲了这么多，总结一下三种适配器模式的应用场景：

**类的适配器模式**：当希望将一个类转换成满足另一个新接口的类时，可以使用类的适配器模式，创建一个新类，继承原有的类，实现新的接口即可。

**对象的适配器模式：**当希望将一个对象转换成满足另一个新接口的对象时，可以创建一个Wrapper类，持有原类的一个实例，在Wrapper类的方法中，调用实例的方法就行。

**接口的适配器模式**：当不希望实现一个接口中所有的方法时，可以创建一个抽象类Wrapper，实现所有方法，我们写别的类的时候，继承抽象类即可。

**9 模板方法模式（Template Method）**

解释一下模板方法模式，就是指：一个抽象类中，有一个主方法，再定义1...n个方法，可以是抽象的，也可以是实际的方法，定义一个类，继承该抽象类，重写抽象方法，通过调用抽象类，实现对子类的调用，先看个关系图：

![c3d57775-ddf9-302b-9dfe-c65967518d3c.jpg][]

就是在AbstractCalculator类中定义一个主方法calculate，calculate()调用spilt()等，Plus和Minus分别继承AbstractCalculator类，通过对AbstractCalculator的调用实现对子类的调用，看下面的例子：

\[java\]  [view plain][] [copy][view plain]

1.  public abstract class AbstractCalculator \{  
2.        
3.      /\*主方法，实现对本类其它方法的调用\*/  
4.      public final int calculate(String exp,String opt)\{  
5.          int array\[\] = split(exp,opt);  
6.          return calculate(array\[0\],array\[1\]);  
7.      \}  
8.        
9.      /\*被子类重写的方法\*/  
10.     abstract public int calculate(int num1,int num2);  
11.       
12.     public int\[\] split(String exp,String opt)\{  
13.         String array\[\] = exp.split(opt);  
14.         int arrayInt\[\] = new int\[2\];  
15.         arrayInt\[0\] = Integer.parseInt(array\[0\]);  
16.         arrayInt\[1\] = Integer.parseInt(array\[1\]);  
17.         return arrayInt;  
18.     \}  
19. \}

\[java\]  [view plain][] [copy][view plain]

1.  public class Plus extends AbstractCalculator \{  
2.    
3.      @Override  
4.      public int calculate(int num1,int num2) \{  
5.          return num1 + num2;  
6.      \}  
7.  \}

测试类：

\[java\]  [view plain][] [copy][view plain]

1.  public class StrategyTest \{  
2.    
3.      public static void main(String\[\] args) \{  
4.          String exp = "8+8";  
5.          AbstractCalculator cal = new Plus();  
6.          int result = cal.calculate(exp, "\\\\+");  
7.          System.out.println(result);  
8.      \}  
9.  \}

我跟踪下这个小程序的执行过程：首先将exp和"\\\\+"做参数，调用AbstractCalculator类里的calculate(String,String)方法，在calculate(String,String)里调用同类的split()，之后再调用calculate(int ,int)方法，从这个方法进入到子类中，执行完return num1 + num2后，将值返回到AbstractCalculator类，赋给result，打印出来。正好验证了我们开头的思路。

**10、建造者模式（Builder）**

工厂类模式提供的是创建单个类的模式，而建造者模式则是将各种产品集中起来进行管理，用来创建复合对象，所谓复合对象就是指某个类具有不同的属性，其实建造者模式就是前面抽象工厂模式和最后的Test结合起来得到的。我们看一下代码：

还和前面一样，一个Sender接口，两个实现类MailSender和SmsSender。最后，建造者类如下：

\[java\]  [view plain][view plain 2] [copy][view plain 2]

1.  public class Builder \{  
2.        
3.      private List<Sender> list = new ArrayList<Sender>();  
4.        
5.      public void produceMailSender(int count)\{  
6.          for(int i=0; i<count; i++)\{  
7.              list.add(new MailSender());  
8.          \}  
9.      \}  
10.       
11.     public void produceSmsSender(int count)\{  
12.         for(int i=0; i<count; i++)\{  
13.             list.add(new SmsSender());  
14.         \}  
15.     \}  
16. \}

测试类：

\[java\]  [view plain][view plain 2] [copy][view plain 2]

1.  public class Test \{  
2.    
3.      public static void main(String\[\] args) \{  
4.          Builder builder = new Builder();  
5.          builder.produceMailSender(10);  
6.      \}  
7.  \}

从这点看出，建造者模式将很多功能集成到一个类里，这个类可以创造出比较复杂的东西。所以与工程模式的区别就是：工厂模式关注的是创建单个产品，而建造者模式则关注创建符合对象，多个部分。因此，是选择工厂模式还是建造者模式，依实际情况而定。

12、命令模式（Command）

命令模式很好理解，举个例子，司令员下令让士兵去干件事情，从整个事情的角度来考虑，司令员的作用是，发出口令，口令经过传递，传到了士兵耳朵里，士兵去执行。这个过程好在，三者相互解耦，任何一方都不用去依赖其他人，只需要做好自己的事儿就行，司令员要的是结果，不会去关注到底士兵是怎么实现的。我们看看关系图：

![98cda4fc-00b1-300d-a25b-63229f0f1cbd.jpg][]

Invoker是调用者（司令员），Receiver是被调用者（士兵），MyCommand是命令，实现了Command接口，持有接收对象，看实现代码：

\[java\]  [view plain][] [copy][view plain]

1.  public interface Command \{  
2.      public void exe();  
3.  \}

\[java\]  [view plain][] [copy][view plain]

1.  public class MyCommand implements Command \{  
2.    
3.      private Receiver receiver;  
4.        
5.      public MyCommand(Receiver receiver) \{  
6.          this.receiver = receiver;  
7.      \}  
8.    
9.      @Override  
10.     public void exe() \{  
11.         receiver.action();  
12.     \}  
13. \}

\[java\]  [view plain][] [copy][view plain]

1.  public class Receiver \{  
2.      public void action()\{  
3.          System.out.println("command received!");  
4.      \}  
5.  \}

\[java\]  [view plain][] [copy][view plain]

1.  public class Invoker \{  
2.        
3.      private Command command;  
4.        
5.      public Invoker(Command command) \{  
6.          this.command = command;  
7.      \}  
8.    
9.      public void action()\{  
10.         command.exe();  
11.     \}  
12. \}

\[java\]  [view plain][] [copy][view plain]

1.  public class Test \{  
2.    
3.      public static void main(String\[\] args) \{  
4.          Receiver receiver = new Receiver();  
5.          Command cmd = new MyCommand(receiver);  
6.          Invoker invoker = new Invoker(cmd);  
7.          invoker.action();  
8.      \}  
9.  \}

输出：command received!

这个很哈理解，命令模式的目的就是达到命令的发出者和执行者之间解耦，实现请求和执行分开，熟悉Struts的同学应该知道，Struts其实就是一种将请求和呈现分离的技术，其中必然涉及命令模式的思想！

其实每个设计模式都是很重要的一种思想，看上去很熟，其实是因为我们在学到的东西中都有涉及，尽管有时我们并不知道，其实在Java本身的设计之中处处都有体现，像AWT、JDBC、集合类、IO管道或者是Web框架，里面设计模式无处不在。因为我们篇幅有限，很难讲每一个设计模式都讲的很详细，不过我会尽我所能，尽量在有限的空间和篇幅内，把意思写清楚了，更好让大家明白。本章不出意外的话，应该是设计模式最后一讲了，首先还是上一下上篇开头的那个图：

![点击查看原始大小图片][5d3c9b85-c281-3c48-999c-d27095c6ec9f.jpg]

本章讲讲第三类和第四类。

**13  装饰模式（Decorator）**

顾名思义，装饰模式就是给一个对象增加一些新的功能，而且是动态的，要求装饰对象和被装饰对象实现同一个接口，装饰对象持有被装饰对象的实例，关系图如下：

![e1b8b6a3-0150-31ae-8f77-7c3d888b6f80.jpg][]

Source类是被装饰类，Decorator类是一个装饰类，可以为Source类动态的添加一些功能，代码如下：

\[java\]  [view plain][view plain 1] [copy][view plain 1]

1.  public interface Sourceable \{  
2.      public void method();  
3.  \}

\[java\]  [view plain][view plain 1] [copy][view plain 1]

1.  public class Decorator implements Sourceable \{  
2.    
3.      private Sourceable source;  
4.        
5.      public Decorator(Sourceable source)\{  
6.          super();  
7.          this.source = source;  
8.      \}  
9.      @Override  
10.     public void method() \{  
11.         System.out.println("before decorator!");  
12.         source.method();  
13.         System.out.println("after decorator!");  
14.     \}  
15. \}

测试类：

\[java\]  [view plain][view plain 1] [copy][view plain 1]

1.  public class DecoratorTest \{  
2.    
3.      public static void main(String\[\] args) \{  
4.          Sourceable source = new Source();  
5.          Sourceable obj = new Decorator(source);  
6.          obj.method();  
7.      \}  
8.  \}

输出：

before decorator!  
the original method!  
after decorator!

装饰器模式的应用场景：

1、需要扩展一个类的功能。

2、动态的为一个对象增加功能，而且还能动态撤销。（继承不能做到这一点，继承的功能是静态的，不能动态增删。）

缺点：产生过多相似的对象，不易排错！

15 迭代子模式（Iterator）

顾名思义，迭代器模式就是顺序访问聚集中的对象，一般来说，集合中非常常见，如果对集合类比较熟悉的话，理解本模式会十分轻松。这句话包含两层意思：一是需要遍历的对象，即聚集对象，二是迭代器对象，用于对聚集对象进行遍历访问。我们看下关系图：

![f7571a69-3c85-3fe1-b781-e460563a40a8.jpg][]

这个思路和我们常用的一模一样，MyCollection中定义了集合的一些操作，MyIterator中定义了一系列迭代操作，且持有Collection实例，我们来看看实现代码：

两个接口：

\[java\]  [view plain][] [copy][view plain]

1.  public interface Collection \{  
2.        
3.      public Iterator iterator();  
4.        
5.      /\*取得集合元素\*/  
6.      public Object get(int i);  
7.        
8.      /\*取得集合大小\*/  
9.      public int size();  
10. \}

\[java\]  [view plain][] [copy][view plain]

1.  public interface Iterator \{  
2.      //前移  
3.      public Object previous();  
4.        
5.      //后移  
6.      public Object next();  
7.      public boolean hasNext();  
8.        
9.      //取得第一个元素  
10.     public Object first();  
11. \}

两个实现：

\[java\]  [view plain][] [copy][view plain]

1.  public class MyCollection implements Collection \{  
2.    
3.      public String string\[\] = \{ "A","B","C","D","E"\};  
4.      @Override  
5.      public Iterator iterator() \{  
6.          return new MyIterator(this);  
7.      \}  
8.    
9.      @Override  
10.     public Object get(int i) \{  
11.         return string\[i\];  
12.     \}  
13.   
14.     @Override  
15.     public int size() \{  
16.         return string.length;  
17.     \}  
18. \}

\[java\]  [view plain][] [copy][view plain]

1.  public class MyIterator implements Iterator \{  
2.    
3.      private Collection collection;  
4.      private int pos = -1;  
5.        
6.      public MyIterator(Collection collection)\{  
7.          this.collection = collection;  
8.      \}  
9.        
10.     @Override  
11.     public Object previous() \{  
12.         if(pos > 0)\{  
13.             pos--;  
14.         \}  
15.         return collection.get(pos);  
16.     \}  
17.   
18.     @Override  
19.     public Object next() \{  
20.         if(pos<collection.size()-1)\{  
21.             pos++;  
22.         \}  
23.         return collection.get(pos);  
24.     \}  
25.   
26.     @Override  
27.     public boolean hasNext() \{  
28.         if(pos<collection.size()-1)\{  
29.             return true;  
30.         \}else\{  
31.             return false;  
32.         \}  
33.     \}  
34.   
35.     @Override  
36.     public Object first() \{  
37.         pos = 0;  
38.         return collection.get(pos);  
39.     \}  
40.   
41. \}

测试类：

\[java\]  [view plain][] [copy][view plain]

1.  public class Test \{  
2.    
3.      public static void main(String\[\] args) \{  
4.          Collection collection = new MyCollection();  
5.          Iterator it = collection.iterator();  
6.            
7.          while(it.hasNext())\{  
8.              System.out.println(it.next());  
9.          \}  
10.     \}  
11. \}

输出：A B C D E

此处我们貌似模拟了一个集合类的过程，感觉是不是很爽？其实JDK中各个类也都是这些基本的东西，加一些设计模式，再加一些优化放到一起的，只要我们把这些东西学会了，掌握好了，我们也可以写出自己的集合类，甚至框架！

**15 、组合模式（Composite）**

组合模式有时又叫部分-整体模式在处理类似树形结构的问题时比较方便，看看关系图：

![09cab656-5ff9-380e-9df1-326339ac3509.jpg][]

直接来看代码：

\[java\]  [view plain][view plain 1] [copy][view plain 1]

1.  public class TreeNode \{  
2.        
3.      private String name;  
4.      private TreeNode parent;  
5.      private Vector<TreeNode> children = new Vector<TreeNode>();  
6.        
7.      public TreeNode(String name)\{  
8.          this.name = name;  
9.      \}  
10.   
11.     public String getName() \{  
12.         return name;  
13.     \}  
14.   
15.     public void setName(String name) \{  
16.         this.name = name;  
17.     \}  
18.   
19.     public TreeNode getParent() \{  
20.         return parent;  
21.     \}  
22.   
23.     public void setParent(TreeNode parent) \{  
24.         this.parent = parent;  
25.     \}  
26.       
27.     //添加孩子节点  
28.     public void add(TreeNode node)\{  
29.         children.add(node);  
30.     \}  
31.       
32.     //删除孩子节点  
33.     public void remove(TreeNode node)\{  
34.         children.remove(node);  
35.     \}  
36.       
37.     //取得孩子节点  
38.     public Enumeration<TreeNode> getChildren()\{  
39.         return children.elements();  
40.     \}  
41. \}

\[java\]  [view plain][view plain 1] [copy][view plain 1]

1.  public class Tree \{  
2.    
3.      TreeNode root = null;  
4.    
5.      public Tree(String name) \{  
6.          root = new TreeNode(name);  
7.      \}  
8.    
9.      public static void main(String\[\] args) \{  
10.         Tree tree = new Tree("A");  
11.         TreeNode nodeB = new TreeNode("B");  
12.         TreeNode nodeC = new TreeNode("C");  
13.           
14.         nodeB.add(nodeC);  
15.         tree.root.add(nodeB);  
16.         System.out.println("build the tree finished!");  
17.     \}  
18. \}

使用场景：将多个对象组合在一起进行操作，常用于表示树形结构中，例如二叉树，数等。

**16 观察者模式（Observer）**

包括这个模式在内的接下来的四个模式，都是类和类之间的关系，不涉及到继承，学的时候应该 记得归纳，记得本文最开始的那个图。观察者模式很好理解，类似于邮件订阅和RSS订阅，当我们浏览一些博客或wiki时，经常会看到RSS图标，就这的意思是，当你订阅了该文章，如果后续有更新，会及时通知你。其实，简单来讲就一句话：当一个对象变化时，其它依赖该对象的对象都会收到通知，并且随着变化！对象之间是一种一对多的关系。先来看看关系图：

![d588525c-fbad-3040-971c-69b2716c67a4.jpg][]

我解释下这些类的作用：MySubject类就是我们的主对象，Observer1和Observer2是依赖于MySubject的对象，当MySubject变化时，Observer1和Observer2必然变化。AbstractSubject类中定义着需要监控的对象列表，可以对其进行修改：增加或删除被监控对象，且当MySubject变化时，负责通知在列表内存在的对象。我们看实现代码：

一个Observer接口：

\[java\]  [view plain][] [copy][view plain]

1.  public interface Observer \{  
2.      public void update();  
3.  \}

两个实现类：

\[java\]  [view plain][] [copy][view plain]

1.  public class Observer1 implements Observer \{  
2.    
3.      @Override  
4.      public void update() \{  
5.          System.out.println("observer1 has received!");  
6.      \}  
7.  \}

\[java\]  [view plain][] [copy][view plain]

1.  public class Observer2 implements Observer \{  
2.    
3.      @Override  
4.      public void update() \{  
5.          System.out.println("observer2 has received!");  
6.      \}  
7.    
8.  \}

Subject接口及实现类：

\[java\]  [view plain][] [copy][view plain]

1.  public interface Subject \{  
2.        
3.      /\*增加观察者\*/  
4.      public void add(Observer observer);  
5.        
6.      /\*删除观察者\*/  
7.      public void del(Observer observer);  
8.        
9.      /\*通知所有的观察者\*/  
10.     public void notifyObservers();  
11.       
12.     /\*自身的操作\*/  
13.     public void operation();  
14. \}

\[java\]  [view plain][] [copy][view plain]

1.  public abstract class AbstractSubject implements Subject \{  
2.    
3.      private Vector<Observer> vector = new Vector<Observer>();  
4.      @Override  
5.      public void add(Observer observer) \{  
6.          vector.add(observer);  
7.      \}  
8.    
9.      @Override  
10.     public void del(Observer observer) \{  
11.         vector.remove(observer);  
12.     \}  
13.   
14.     @Override  
15.     public void notifyObservers() \{  
16.         Enumeration<Observer> enumo = vector.elements();  
17.         while(enumo.hasMoreElements())\{  
18.             enumo.nextElement().update();  
19.         \}  
20.     \}  
21. \}

\[java\]  [view plain][] [copy][view plain]

1.  public class MySubject extends AbstractSubject \{  
2.    
3.      @Override  
4.      public void operation() \{  
5.          System.out.println("update self!");  
6.          notifyObservers();  
7.      \}  
8.    
9.  \}

测试类：

\[java\]  [view plain][] [copy][view plain]

1.  public class ObserverTest \{  
2.    
3.      public static void main(String\[\] args) \{  
4.          Subject sub = new MySubject();  
5.          sub.add(new Observer1());  
6.          sub.add(new Observer2());  
7.            
8.          sub.operation();  
9.      \}  
10.   
11. \}

输出：

update self!  
observer1 has received!  
observer2 has received!

这些东西，其实不难，只是有些抽象，不太容易整体理解，建议读者：根据关系图，新建项目，自己写代码（或者参考我的代码）,按照总体思路走一遍，这样才能体会它的思想，理解起来容易！

转自：http://www.cnblogs.com/maowang1991/archive/2013/04/15/3023236.html

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[view plain 1]: http://blog.csdn.net/zhangerqing/article/details/8239539
[view plain 2]: http://blog.csdn.net/zhangerqing/article/details/8194653
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[Facade]: http://www.cnblogs.com/skywang/articles/1375447.html
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