软件设计模式

程序员文章站 2024-02-09 15:50:16

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模式：

一些人总结出来用来解决特定问题的固定的解决方案。

总体来说设计模式分为三大类：
创建型模式，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，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，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。

单例设计模式：

保证一个类在内存中只有一个对象。只能拥有一个实例的类就是单例类

饿汉单例设计模式：

私有化构造函数（private）
声明本类的引用类型变量，使用该变量指向本类对象（private static 类类型变量 = new 类名()；创建唯一的对象）
提供一个公共静态的方法获取本类对象（static修饰，通过类名.静态方法名(); 访问）

懒汉单例设计模式：

私有化构造函数（private）
声明本类的引用类型变量，但不创建对象
提供一个公共静态的方法获取该对象，获取之前先判断是否创建本类对象，如果已创建那么直接返回对象，如果没有创建那么先创建本类对象

懒汉单例设计模式存在线程安全问题，不能保证一个类在内存中只有一个对象。

懒汉模式线程安全问题解决方案：通过 对象+锁+对象 3次判断保证只创建一个对象
	if(s==null){
		synchronized ("锁") {			
			if(s==null){
			s = new Single();
			}
		}
	}
	return s;

模板设计模式：

解决某类事情的步骤是固定的，其中有些部分是会发生变化的，我们可以为这类事情提供一个模板代码，提高效率。

步骤：

先写出模板方法，解决该类事情其中一件的解决方案
分析代码，把会发生变化的代码抽取出来独立成一个方法，把该方法描述成一个抽象的方法
使用final修饰模板方法，防止别人重写模板方法

装饰者设计模式：

动态给一个对象添加一些额外的职责，增强一个类的功能，而且还可以让这些装饰类互相装饰。

使用继承也可以实现功能的拓展，通过继承实现的增强类优缺点：

优点：代码结构清晰，通俗易懂。
缺点：使用不灵活，会导致继承的体系过于庞大。

如果这些需要拓展的功能的种类很繁多,那么势必生成很多子类,增加系统的复杂性,同时,使用继承实现功能拓展我们必须可预见这些拓展功能,这些功能是编译时就确定了,是静态的。

*使用修饰模式实现*

步骤：

在装饰类的内部维护一个被装饰类的引用。
让装饰类有一个共同的父类或者是父接口。(通过多态让这些装饰类的对象可以作为参数进行传递，达到互相装饰的效果。继承的目的是继承类型，而不是行为)

修饰模式实现的增强类优缺点：

优点：内部可以通过多态技术对多个需要增强的类进行增强，可以使这些装饰类达到互相装饰的效果。使用比较灵活。

缺点：需要内部通过多态技术维护需要被增强的类的实例。进而使得代码稍微复杂。

观察者设计模式：

又称：发布-订阅<Publish/Subscribe>模式、模型-视图<Model/View>模式、源-收听者<Source/Listener>模式或从属者<Dependents>模式

定义了一种一对多的依赖关系，让多个观察者对象同时监听某一个主题对象。这个主题对象在状态发生变化时，会通知所有观察者对象，使它们能够自动更新自己

步骤：

主题对象应可以增加和删除观察者对象。并为所有的观察者定义一个接口，把观察者的相应处理方法定义在接口上。
所有的观察者对象维护接口的引用，当主题对象发生指定动作的时候调用接口中的方法。

Swing大量使用观察者模式，许多GUI框架也是如此

工厂设计模式：Factory

就是用于产生对象的。该模式将创建对象的过程放在了一个静态方法中来实现，在实际编程中如果需要大量的创建对象，该模式是比较理想的

1：简单工厂（Simple Factory）主要有一个静态方法，用来接受参数，并根据参数来决定返回实现同一接口的不同类的实例
2：工厂方法（Factory Method）简单工厂一旦出了问题，整个模式都将受影响而不能工作；所以为了降低风险和为日后的维护扩展：为工厂类定义了接口，用多态来削弱了工厂类的职能
3：抽象工厂（Abstract Factory）创建一系列互相关联或互相依赖的对象，在工厂方法的基础上引进了分类管理的概念

public class SimpleFactory { 
    public static Product factory(String Name) throws Exception{ 
        if(Name.equals("name1")){ 
            return new Factory1(); 
        }else if(Name.equals("name2")){ 
            return new Factory2(); 
        }else if(Name.equals("name3")){ 
            return new Factory3(); 
        }else{ 
            throw new Exception("没有符合的Factory"); 
        } 
    } 
}

代理模式：Proxy

代理对象会执行自己的代码对目标对象的功能扩展，并会调用目标对象执行目标代码；

1：静态代理

先定义接口或者父类，目标对象与代理对象实现这个相同的接口或者是继承相同父类

//接口IUserDao.java
public interface IUserDao {
    void save();
}

//目标对象:UserDao.java
public class UserDao implements IUserDao {
    public void save() {
        System.out.println("----执行目标对象代码----");
    }
}

//代理对象:UserDaoProxy.java
public class UserDaoProxy implements IUserDao{
    //维护一个目标对象
    private IUserDao target;
    public UserDaoProxy(IUserDao target){
        this.target=target;
    }

    public void save() {
        System.out.println("----执行代理对象的代码，扩展功能----");
        target.save();//执行目标对象的方法
    }
}

//测试、使用代理
public class App {
    public static void main(String[] args) {
        //创建目标对象
        UserDao target = new UserDao();
        //创建代理对象，把目标对象传给代理对象,建立代理关系
        UserDaoProxy proxy = new UserDaoProxy(target);
        //【执行代理对象方法】
        proxy.save(); 
       }
}

优点：可以做到在不修改目标对象的功能前提下,对目标功能扩展

缺点：静态代理的代理对象需要与目标对象实现一样的接口,所以会有很多代理类,类太多。一旦接口增加方法,目标对象与代理对象都要维护

2：动态代理 （JDK代理/ 接口代理）

代理对象不需要实现接口；但是目标对象一定要实现接口，否则不能用动态代理

代理对象的生成是利用JDK的API，动态的在内存中构建代理对象（需要指定创建代理对象/ 目标对象实现的接口的类型）

|-- java.lang.reflect.Proxy
static Object newProxyInstance(ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces,InvocationHandler h )
参数：【指定当前目标对象使用类加载器】【目标对象实现的接口的类型】【事件处理器】

接口类IUserDao.java、目标对象UserDao 不变。增加一个代理工厂类(ProxyFactory.java)将代理类写在这个地方；

//创建动态代理对象 【不需要实现接口,但是需要指定接口类型】
public class ProxyFactory{
    //维护一个目标对象
    private Object target;
    public ProxyFactory(Object target){
        this.target=target;
    }
    //给目标对象生成代理对象
    public Object getProxyInstance(){
        return Proxy.newProxyInstance(
                target.getClass().getClassLoader(),//参数1
                target.getClass().getInterfaces(),//参数2
                new InvocationHandler() {
                    @Override
                    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
                        System.out.println("----执行代理对象的代码，扩展功能----");
                        Object returnValue = method.invoke(target, args);//执行目标对象方法
                        return returnValue;
                    }
                }//参数3：事件处理器
        );
    }
}

需要使用到代理的地方先建立目标对象和代理对象的联系,然后代用代理对象的中同名方法

//测试、使用代理
public class App {
    public static void main(String[] args) {
        // 目标对象
        IUserDao target = new UserDao();
        // 创建代理对象，把目标对象传入建立联系
        IUserDao proxy = (IUserDao) new ProxyFactory(target).getProxyInstance(); //内存中动态生成代理对象:class $Proxy()
        //【执行代理对象方法】
        proxy.save();
    }
}

3：Cglib代理（spring）

Cglib代理，也叫做子类代理。在内存中构建一个子类对象从而实现对目标对象功能的扩展；

有时候目标对象只是一个单独的对象,并没有实现任何的接口，这个时候想代理没有实现接口的类，就要使用Cglib实现；
Cglib是一个强大的高性能的代码生成包，它可以在运行期扩展java类与实现java接口。它广泛的被许多AOP的框架使用,例如Spring AOP和synaop,为他们提供方法的interception(拦截)；
Cglib包的底层是通过使用一个小而块的字节码处理框架ASM来转换字节码并生成新的类。不鼓励直接使用ASM,因为它要求你必须对JVM内部结构包括class文件的格式和指令集都很熟悉

实现方法细节：

1.需要引入cglib的jar文件；Spring的核心包中已经包括了Cglib功能,所以直接引入pring-core-3.2.5.jar即可
2.引入功能包后,就可以在内存中动态构建子类
3.代理的类不能为final，否则报错
4.目标对象的方法如果为final/static，那么就不会被拦截,即不会执行目标对象额外的业务方法

//目标对象类:UserDao.java【不实现任何接口】
public class UserDao {
    public void save() {
        System.out.println("----执行目标对象代码----");
    }
}

//Cglib代理工厂:ProxyFactory.java 【对UserDao在内存中动态构建一个子类对象】
public class ProxyFactory implements MethodInterceptor{
    //维护目标对象
    private Object target;
    public ProxyFactory(Object target) {
        this.target = target;
    }
    //给目标对象创建一个代理对象
    public Object getProxyInstance(){
        //1.工具类
        Enhancer en = new Enhancer();
        //2.设置父类
        en.setSuperclass(target.getClass());
        //3.设置回调函数
        en.setCallback(this);
        //4.创建子类(代理对象)
        return en.create();
    }
    @Override
    public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable {
        System.out.println("----执行代理对象的代码，扩展功能----");
        //执行目标对象的方法
        Object returnValue = method.invoke(target, args);
        return returnValue;
    }
}

//测试、使用代理
public class App {
    public void test(){
        //目标对象
        UserDao target = new UserDao();
        //代理对象
        UserDao proxy = (UserDao)new ProxyFactory(target).getProxyInstance();
        //执行代理对象的方法
        proxy.save();
    }
}

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