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Java 23种设计模式全归纳 | 完结版

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Jingbin
发布2020-03-20 16:20:38
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发布2020-03-20 16:20:38
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文章被收录于专栏:Android 技术栈Android 技术栈

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。

设计模式分为三种类型,共23种:

GitHub:youlookwhat/DesignPattern 参照Hongyang、菜鸟教程等处文章所写。如有错误欢迎指正,如有侵权,请联系我删除。


Blog Catalogue:

Source Code

Project Picture

image

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Pattern Analysis

1. 观察者模式

定义了对象之间的一对多的依赖,这样一来,当一个对象改变时,它的所有的依赖者都会收到通知并自动更新。

  • 对于JDK或者Andorid中都有很多地方实现了观察者模式,比如XXXView.addXXXListenter , 当然了 XXXView.setOnXXXListener不一定是观察者模式,因为观察者模式是一种一对多的关系,对于setXXXListener是1对1的关系,应该叫回调。
  • 专题接口:Subject.java ; /** * 注册一个观察者 */ public void registerObserver(Observer observer); /** * 移除一个观察者 */ public void removeObserver(Observer observer); /** * 通知所有观察者 */ public void notifyObservers();
  • 3D服务号的实现类:ObjectFor3D.java @Override public void registerObserver(Observer observer) { observers.add(observer); } @Override public void removeObserver(Observer observer) { int index = observers.indexOf(observer); if (index >= 0) { observers.remove(index); } } @Override public void notifyObservers() { for (Observer observer : observers) { observer.update(msg); } } /** * 主题更新信息 */ public void setMsg(String msg) { this.msg = msg; notifyObservers(); }
  • 所有观察者需要实现此接口:Observer.java public ObserverUser1(Subject subject) { subject.registerObserver(this); } @Override public void update(String msg) { Log.e("-----ObserverUser1 ", "得到 3D 号码:" + msg + ", 我要记下来。"); }
  • 最后测试:ObserverActivity.java // 创建服务号 objectFor3D = new ObjectFor3D(); // 创建两个订阅者 observerUser1 = new ObserverUser1(objectFor3D); observerUser2 = new ObserverUser2(objectFor3D); // 两个观察者,发送两条信息 objectFor3D.setMsg("201610121 的3D号为:127"); objectFor3D.setMsg("20161022 的3D号为:000");

2. 工厂模式

简单列一下这个模式的家族:

  • 1、静态工厂模式
    • 这个最常见了,项目中的辅助类,TextUtil.isEmpty等,类+静态方法。
  • 2、简单工厂模式(店里买肉夹馍)
    • 定义:通过专门定义一个类来负责创建其他类的实例,被创建的实例通常都具有共同的父类。
    • 根据类型直接创建肉夹馍:SimpleRoujiaMoFactory.java

    public RoujiaMo creatRoujiaMo(String type) { RoujiaMo roujiaMo = null; switch (type) { case "Suan": roujiaMo = new ZSuanRoujiaMo(); break; case "La": roujiaMo = new ZLaRoujiaMo(); break; case "Tian": roujiaMo = new ZTianRoujiaMo(); break; default:// 默认为酸肉夹馍 roujiaMo = new ZSuanRoujiaMo(); break; } return roujiaMo; }

  • 3、工厂方法模式(开分店)
    • 定义:定义一个创建对象的接口,但由子类决定要实例化的类是哪一个。工厂方法模式把类实例化的过程推迟到子类。
    • 对比定义:
    • 1、定义了创建对象的一个接口:public abstract RouJiaMo sellRoujiaMo(String type);
    • 2、由子类决定实例化的类,可以看到我们的馍是子类生成的。
  • 提供创建肉夹馍店抽象方法:RoujiaMoStore.java public abstract RoujiaMo sellRoujiaMo(String type);
  • 具体实现抽象方法:XianRoujiaMoStore.java
  • 分店依旧使用简单工厂模式:XianSimpleRoujiaMoFactory.java
  • 4、抽象工厂模式(使用官方提供的原料)
    • 定义:提供一个接口,用于创建相关的或依赖对象的家族,而不需要明确指定具体类。
    • 对比定义:
      • 1、提供一个接口:public interface RouJiaMoYLFactroy
      • 2、用于创建相关的或依赖对象的家族 public Meat createMeat();public YuanLiao createYuanliao();我们接口用于创建一系列的原材料。
    • 创建用于提供原料的接口工厂:RoujiaMoYLFactory.java
    • 各自分店实现接口,完成原料提供:XianRoujiaMoYLFoctory.java
    • 准备时,使用官方的原料:RoujiaMo.java

    /** * 准备工作 */ public void prepare(RoujiaMoYLFactory roujiaMoYLFactory) { Meet meet = roujiaMoYLFactory.creatMeet(); YuanLiao yuanLiao = roujiaMoYLFactory.creatYuanLiao(); Log.e("---RoujiaMo:", "使用官方的原料 ---" + name + ": 揉面-剁肉-完成准备工作 yuanLiao:"+meet+"yuanLiao:"+yuanLiao); }

3. 单例设计模式

单例模式主要是为了避免因为创建了多个实例造成资源的浪费,且多个实例由于多次调用容易导致结果出现错误,而使用单例模式能够保证整个应用中有且只有一个实例

  • 定义:只需要三步就可以保证对象的唯一性
    • (1) 不允许其他程序用new对象
    • (2) 在该类中创建对象
    • (3) 对外提供一个可以让其他程序获取该对象的方法
  • 对比定义:
    • (1) 私有化该类的构造函数
    • (2) 通过new在本类中创建一个本类对象
    • (3) 定义一个公有的方法,将在该类中所创建的对象返回
  • 饿汉式[可用]:SingletonEHan.java
  • 含懒汉式[双重校验锁 推荐用]:SingletonLanHan.java
    private SingletonLanHan() {}
    private static SingletonLanHan singletonLanHanFour;
    public static SingletonLanHan getSingletonLanHanFour() {
           if (singletonLanHanFour == null) {
           synchronized (SingletonLanHan.class) {
               if (singletonLanHanFour == null) {
               singletonLanHanFour = new SingletonLanHan();
               }
           }
           }
           return singletonLanHanFour;
   }

4. 策略模式

策略模式:定义了算法族,分别封装起来,让它们之间可相互替换,此模式让算法的变化独立于使用算法的客户。

  • 以创建游戏角色为例子:
    • 最初的游戏角色的父类:Role.java
    • 发现有重复代码后,重构后的父类:Role.java
  • 总结:
    • 1、封装变化(把可能变化的代码封装起来)
    • 2、多用组合,少用继承(我们使用组合的方式,为客户设置了算法)
    • 3、针对接口编程,不针对实现(对于Role类的设计完全的针对角色,和技能的实现没有关系)
  • 最后测试:创建角色:
RoleA roleA = new RoleA("---A");
roleA.setiDisplayBehavior(new DisplayYZ())
      .setiAttackBehavior(new AttackXL())
      .setiDefendBehavior(new DefendTMS())
      .setiRunBehavior(new RunJCTQ());
roleA.display();// 样子
roleA.attack();// 攻击
roleA.run();// 逃跑
roleA.defend();// 防御

5. 适配器模式

定义:将一个类的接口转换成客户期望的另一个接口,适配器让原本接口不兼容的类可以相互合作。这个定义还好,说适配器的功能就是把一个接口转成另一个接口。

  • 以充电器为实例: 手机充电器一般都是5V左右吧,咱天朝的家用交流电压220V,所以手机充电需要一个适配器(降压器)
  • 一部手机: Mobile.java
  • 手机依赖一个提供5V电压的接口: V5Power.java
  • 我们拥有的是220V家用交流电: V220Power.java
  • 适配器,完成220V转5V的作用V5PowerAdapter.java
  • 最后测试:给手机冲个电: Mobile mobile = new Mobile(); V5Power v5Power = new V5PowerAdapter(new V200Power()); mobile.inputPower(v5Power);

6. 命令模式

定义:将“请求”封装成对象,以便使用不同的请求、队列或者日志来参数化其他对象。命令模式也支持可撤销的操作。(简化: 将请求封装成对象,将动作请求者和动作执行者解耦。)

  • 需求:最近智能家电很火热,假设现在有电视、电脑、电灯等家电,现在需要你做个遥控器控制所有家电的开关,要求做到每个按钮对应的功能供用户个性化,对于新买入家电要有非常强的扩展性。
  • 1、家电的API:Door.java
  • 2、把命令封装成类:
  • 3、遥控器:ControlPanel.java
  • 4、定义一个命令,可以干一系列的事情:QuickCommand.java
QuickCommand quickCloseCommand = new QuickCommand(new Command[]{new LightOffCommand(light), new ComputerOffCommand(computer), new DoorCloseCommand(door)});
controlPanel.setCommands(6, quickOpenCommand);
controlPanel.keyPressed(6);
controlPanel.setCommands(0, new DoorOpenCommand(door));// 开门
controlPanel.keyPressed(0);

7. 装饰者模式

装饰者模式:若要扩展功能,装饰者提供了比集成更有弹性的替代方案,动态地将责任附加到对象上。

  • 先简单描述下装饰者模式发挥作用的地方,当我们设计好了一个类,我们需要给这个类添加一些辅助的功能,并且不希望改变这个类的代码,这时候就是装饰者模式大展雄威的时候了。这里还体现了一个原则:类应该对扩展开放,对修改关闭。
  • 需求:设计游戏的装备系统,基本要求,要可以计算出每种装备在镶嵌了各种宝石后的攻击力和描述:
  • 1、装备的超类:IEquip.java
  • 2、各个装备的实现类:
  • 3、装饰品的超类(装饰品也属于装备):IEquipDecorator.java
  • 4、装饰品的实现类:
  • 5、最后测试:计算攻击力和查看描述: Log.e("---", "一个镶嵌2颗红宝石,1颗蓝宝石的靴子: "); IEquip iEquip = new RedGemDecotator(new RedGemDecotator(new BlueGemDecotator(new ShoeEquip()))); Log.e("---", "攻击力:" + iEquip.caculateAttack()); Log.e("---", "描述语:" + iEquip.description());

8. 外观模式

定义:提供一个统一的接口,用来访问子系统中的一群接口,外观定义了一个高层的接口,让子系统更容易使用。其实就是为了方便客户的使用,把一群操作,封装成一个方法。

  • 需求:我比较喜欢看电影,于是买了投影仪、电脑、音响、设计了房间的灯光、买了爆米花机,然后我想看电影的时候,我需要一键观影和一键关闭。
  • 每个设备类的开关等操作:
  • eg: 爆米花机:PopcornPopper.java
  • 电影院类:HomeTheaterFacade.java /** * 一键观影 */ public void watchMovie() { computer.on(); light.down(); popcornPopper.on(); popcornPopper.makePopcorn(); projector.on(); projector.open(); player.on(); player.make3DListener(); }
  • 最后测试:一键观影: new HomeTheaterFacade(computer, light, player, popcornPopper, projector).watchMovie();

9. 模板方法模式

定义:定义了一个算法的骨架,而将一些步骤延迟到子类中,模版方法使得子类可以在不改变算法结构的情况下,重新定义算法的步骤。

  • 需求:简单描述一下:本公司有程序猿、测试、HR、项目经理等人,下面使用模版方法模式,记录下所有人员的上班情况
  • 模板方法模式中的三类角色
  • 1、具体方法(Concrete Method)
  • 2、抽象方法(Abstract Method)
  • 3、钩子方法(Hook Method)
  • 工人的超类:Worker.java // 具体方法 public final void workOneDay() { Log.e("workOneDay", "-----------------work start----------------"); enterCompany(); work(); exitCompany(); Log.e("workOneDay", "-----------------work end----------------"); } // 工作 抽象方法 public abstract void work(); // 钩子方法 public boolean isNeedPrintDate() { return false; } private void exitCompany() { if (isNeedPrintDate()) { Log.e("exitCompany", "---" + new Date().toLocaleString() + "--->"); } Log.e("exitCompany", name + "---离开公司"); }
  • 程序员实现类(可得知时间):ITWorker.java /** * 重写父类的此方法,使可以查看离开公司时间 */ @Override public boolean isNeedPrintDate() { return true; }
  • 最后测试:
    • 查看所有人员的工作情况: QAWorker qaWorker = new QAWorker("测试人员"); qaWorker(); HRWorker hrWorker = new HRWorker("莉莉姐"); hrWorker.workOneDay(); ...
    • 查看程序猿离开公司的时间: ITWorker itWorker = new ITWorker("jingbin"); itWorker.workOneDay();

10. 状态模式

定义:允许对象在内部状态改变时改变它的行为,对象看起来好像修改了它的类。

  • 定义又开始模糊了,理一下,当对象的内部状态改变时,它的行为跟随状态的改变而改变了,看起来好像重新初始化了一个类似的。
  • 需求:已自动售货机为例(有已投币、未投币等状态和投币、投币等方法)
  • 最初实现待改进的售货机:VendingMachine.java
  • 改进后的售货机(更具有延展性):VendingMachineBetter.java // 放钱 public void insertMoney() { currentState.insertMoney(); } // 退钱 public void backMoney() { currentState.backMoney(); } // 转动曲柄 public void turnCrank() { currentState.turnCrank(); if (currentState == soldState || currentState == winnerState) { currentState.dispense();//两种情况会出货 } } // 出商品 public void dispense() { Log.e("VendingMachineBetter", "---发出一件商品"); if (count > 0) { count--; } } // 设置对应状态 public void setState(State state) { this.currentState = state; }
  • 状态的接口:State.java
  • 对应状态的接口实现类:
  • 改进后的售货机测试: // 初始化售货机,且里面有3个商品 VendingMachineBetter machineBetter = new VendingMachineBetter(3); machineBetter.insertMoney(); machineBetter.turnCrank();

11. 建造者模式

建造模式是对象的创建模式。建造模式可以将一个产品的内部表象(internal representation)与产品的生产过程分割开来,从而可以使一个建造过程生成具有不同的内部表象的产品对象。

  • 需求:用户去汽车店购买汽车。
  • 分析:汽车店根据每个用户的需求提取对应汽车
  • 建造者超类:Builder public abstract class Builder { public abstract void setPart(String name, String type); public abstract Product getProduct(); }
  • 建造者对应实现类:ConcreteBuilder public class ConcreteBuilder extends Builder { private Product product = new Product(); @Override public void setPart(String name, String type) { product.setName(name); product.setType(type); } @Override public Product getProduct() { return product; } }
  • 店长Director取汽车: // 店长 Director director = new Director(); // 得到宝马汽车,内部实现提取宝马汽车的详情操作 Product product = director.getBProduct(); // 展示汽车信息 product.showProduct();

12. 原型模式

原型模式是用于创建重复的对象,同时又能保证性能。这种类型的设计模式属于创建型模式,它提供了一种创建对象的最佳方式。

这种模式是实现了一个原型接口,该接口用于创建当前对象的克隆。当直接创建对象的代价比较大时,则采用这种模式。例如,一个对象需要在一个高代价的数据库操作之后被创建。我们可以缓存该对象,在下一个请求时返回它的克隆,在需要的时候更新数据库,以此来减少数据库调用。

以获取多种形状为例,共分四步:

  • 1、创建一个实现了 Cloneable 接口的抽象类。Shape(implements Cloneable) public abstract class Shape implements Cloneable { private String id; protected String type; public abstract void draw(); public String getId() { return id; } public void setId(String id) { this.id = id; } @Override public Object clone() { Object object = null; try { object = super.clone(); } catch (CloneNotSupportedException e) { Log.e("--", e.getMessage()); } return object; } }
  • 2、创建扩展了上面抽象类的实体类。CircleRectangleSquare public class Circle extends Shape { public Circle() { type = "Circle"; } @Override public void draw() { Log.e("---", "Inside Circle::draw() method."); } }
  • 3、创建一个类,从数据库获取实体类,并把它们存储在一个 Hashtable 中。ShapeCache public class ShapeCache { private static Hashtable<String, Shape> shapeMap = new Hashtable<String, Shape>(); public static Shape getShape(String shapeId) { Shape shapeCache = shapeMap.get(shapeId); return (Shape) shapeCache.clone(); } // 对每种形状都运行数据库查询,并创建该形状 // shapeMap.put(shapeKey, shape); // 例如,我们要添加三种形状 public static void loadCache() { Circle circle = new Circle(); circle.setId("1"); shapeMap.put(circle.getId(), circle); Rectangle rectangle = new Rectangle(); rectangle.setId("2"); shapeMap.put(rectangle.getId(), rectangle); Square square = new Square(); square.setId("3"); shapeMap.put(square.getId(), square); } }
  • 4、使用 ShapeCache 类来获取存储在 Hashtable 中的形状的克隆。 // 使用 ShapeCache 类来获取存储在 Hashtable 中的形状的克隆。 ShapeCache.loadCache(); Shape shapeCache1 = ShapeCache.getShape("1"); Shape shapeCache2 = ShapeCache.getShape("2"); Shape shapeCache3 = ShapeCache.getShape("3");

13. 享元模式

主要用于减少创建对象的数量,以减少内存占用和提高性能。这种类型的设计模式属于结构型模式,它提供了减少对象数量从而改善应用所需的对象结构的方式。

享元模式尝试重用现有的同类对象,如果未找到匹配的对象,则创建新对象。我们将通过创建 5 个对象来画出 20 个分布于不同位置的圆来演示这种模式。由于只有 5 种可用的颜色,所以 color 属性被用来检查现有的 Circle 对象。

  • 主要解决:在有大量对象时,有可能会造成内存溢出,我们把其中共同的部分抽象出来,如果有相同的业务请求,直接返回在内存中已有的对象,避免重新创建。

以随机获取多种形状为例,共分四步:

  • 1、创建一个接口。 public interface Shape { void draw(); }
  • 2、创建实现接口的实体类。 public class Circle implements Shape { private String color; private int x; private int y; private int radius; public Circle(String color) { this.color = color; } public void setX(int x) { this.x = x; } public void setY(int y) { this.y = y; } public void setRadius(int radius) { this.radius = radius; } @Override public void draw() { Log.e("---", "Circle: Draw() [Color : " + color + ", x : " + x + ", y :" + y + ", radius :" + radius); } }
  • 3、创建一个工厂,生成基于给定信息的实体类的对象。 public class ShapeFactory { private static final HashMap<String, Shape> circleMap = new HashMap<String, Shape>(); public static Shape getShape(String color) { Shape shape = circleMap.get(color); if (shape == null) { shape = new Circle(color); circleMap.put(color, shape); Log.e("getShape", "Creating circle of color : " + color); } return shape; } }
  • 4、使用该工厂,通过传递颜色信息来获取实体类的对象。 for (int i = 0; i < 20; i++) { Circle circle = (Circle) ShapeFactory.getShape(getRandomColor()); circle.setX(getRandomX()); circle.setY(getRandomY()); circle.setRadius(100); circle.draw(); }

14. 代理模式

一个类代表另一个类的功能。在代理模式中,我们创建具有现有对象的对象,以便向外界提供功能接口。可以理解为内存中没有这个对象就创建,有就直接返回这个对象。

  • 主要解决:在直接访问对象时带来的问题,比如说:要访问的对象在远程的机器上。在面向对象系统中,有些对象由于某些原因(比如对象创建开销很大,或者某些操作需要安全控制,或者需要进程外的访问),直接访问会给使用者或者系统结构带来很多麻烦,我们可以在访问此对象时加上一个对此对象的访问层。

以获取磁盘中的图片为例,总共分三步:

  • 1、创建一个接口。 public interface Image { void display(); }
  • 2、创建实现接口的实体类 RealImage。对应代理类:ProxyImage。 public class RealImage implements Image { private String fileName; public RealImage(String fileName) { this.fileName = fileName; loadFromDisk(fileName); } private void loadFromDisk(String fileName) { Log.e("RealImage", "loading " + fileName); } @Override public void display() { Log.e("RealImage", "Displaying " + fileName); } } public class ProxyImage implements Image { private String fileName; private RealImage realImage; public ProxyImage(String fileName) { this.fileName = fileName; } @Override public void display() { if (realImage == null) { realImage = new RealImage(fileName); } realImage.display(); } }
  • 3、当被请求时,使用 ProxyImage 来获取 RealImage 类的对象。 Image image = new ProxyImage("test_10mb.png"); // 第一次是new的,图像从磁盘加载 image.display(); // 第二次取缓存,图像不需要从磁盘加载 image.display();

15. 桥接模式

桥接(Bridge)是用于把抽象化与实现化解耦,使得二者可以独立变化。这种类型的设计模式属于结构型模式,它通过提供抽象化和实现化之间的桥接结构,来实现二者的解耦。

  • 主要解决:在有多种可能会变化的情况下,用继承会造成类爆炸问题,扩展起来不灵活。

以画不同颜色的圆为例,实现共分五步:

  • 1、创建桥接实现接口。 public interface DrawAPI { void drawCircle(int radius, int x, int y); }
  • 2、创建实现了 DrawAPI 接口的实体桥接实现类。RedCircleGreenCircle public class RedCircle implements DrawAPI { @Override public void drawCircle(int radius, int x, int y) { Log.e("---", "Drawing Circle[ color: red, radius: " + radius + ", x: " + x + ", " + y + "]"); } }
  • 3、使用 DrawAPI 接口创建抽象类 Shape。 public abstract class Shape { protected DrawAPI drawAPI; protected Shape(DrawAPI drawAPI) { this.drawAPI = drawAPI; } public abstract void draw(); }
  • 4、创建实现了 Shape 接口的实体类。 public class Circle extends Shape { private int x, y, radius; protected Circle(int x, int y, int radius, DrawAPI drawAPI) { super(drawAPI); this.x = x; this.y = y; this.radius = radius; } @Override public void draw() { drawAPI.drawCircle(radius, x, y); } }
  • 5、使用 Shape 和 DrawAPI 类画出不同颜色的圆。 // 画红圆 Circle circle = new Circle(10, 10, 100, new RedCircle());s circle.draw(); // 画绿圆 Circle circle2 = new Circle(20, 20, 100, new GreenCircle()); circle2.draw();

16. 组合模式

又叫部分整体模式,是用于把一组相似的对象当作一个单一的对象。组合模式依据树形结构来组合对象,用来表示部分以及整体层次。这种类型的设计模式属于结构型模式,它创建了对象组的树形结构。

  • 主要解决:它在我们树型结构的问题中,模糊了简单元素和复杂元素的概念,客户程序可以像处理简单元素一样来处理复杂元素,从而使得客户程序与复杂元素的内部结构解耦。

以创建和打印员工的层次结构为例,最小单元示例:

  • 1、创建 Employee 类,该类带有 Employee 对象的列表。 public class Employee { private String name; // 部门 private String dept; // 工资 private int salary; // 员工 list private List<Employee> subordinates; public Employee(String name, String dept, int salary) { this.name = name; this.dept = dept; this.salary = salary; this.subordinates = new ArrayList<Employee>(); } public void add(Employee e) { subordinates.add(e); } public void remove(Employee e) { subordinates.remove(e); } public List<Employee> getSubordinates() { return subordinates; } @Override public String toString() { return "Employee{" + "name='" + name + '\'' + ", dept='" + dept + '\'' + ", salary=" + salary + ", subordinates=" + subordinates + '}'; } }
  • 2.使用 Employee 类来创建和打印员工的层次结构。 final Employee ceo = new Employee("John", "CEO", 30000); Employee headSales = new Employee("Robert", "Head sales", 20000); Employee headMarketing = new Employee("Michel", "Head Marketing", 20000); Employee clerk1 = new Employee("Laura", "Marketing", 10000); Employee clerk2 = new Employee("Bob", "Marketing", 10000); Employee salesExecutive1 = new Employee("Richard", "Sales", 10000); Employee salesExecutive2 = new Employee("Rob", "Sales", 10000); ceo.add(headSales); ceo.add(headMarketing); headSales.add(salesExecutive1); headSales.add(salesExecutive2); headMarketing.add(clerk1); headMarketing.add(clerk2); Log.e("---", ceo.toString()); // 打印 /* * Employee{name='John', dept='CEO', salary=30000, * subordinates=[Employee{name='Robert', dept='Head sales', salary=20000, * subordinates=[ * Employee{name='Richard', dept='Sales', salary=10000, subordinates=[]}, * Employee{name='Rob', dept='Sales', salary=10000, subordinates=[]}]}, * Employee{name='Michel', dept='Head Marketing', salary=20000, * subordinates=[Employee{name='Laura', dept='Marketing', salary=10000, subordinates=[]}, * Employee{name='Bob', dept='Marketing', salary=10000, subordinates=[]}]}]} */

17. 迭代器模式

Java 和 .Net 编程环境中非常常用的设计模式。这种模式用于顺序访问集合对象的元素,不需要知道集合对象的底层表示。迭代器模式属于行为型模式。

  • 主要解决:不同的方式来遍历整个整合对象。

以使用迭代器打印名字为例,总共分三步:

  • 1、创建接口: public interface Iterator { public boolean hasNext(); public Object next(); } public interface Container { public Iterator getIterator(); }
  • 2、创建实现了 Container 接口的实体类。该类有实现了 Iterator 接口的内部类 NameIterator。 public class NameRepository implements Container { private String names[] = {"John", "jingbin", "youlookwhat", "lookthis"}; @Override public Iterator getIterator() { return new NameIterator(); } private class NameIterator implements Iterator { int index; @Override public boolean hasNext() { if (index < names.length) { return true; } return false; } @Override public Object next() { if (hasNext()) { return names[index++]; } return null; } } }
  • 3、使用 NameRepository 来获取迭代器,并打印名字。 NameRepository nameRepository = new NameRepository(); for (Iterator iterator = nameRepository.getIterator(); iterator.hasNext(); ) { String name = (String) iterator.next(); Log.e("---", name); /* * /---: John * /---: jingbin * /---: youlookwhat * /---: lookthis */ }

18. 中介者模式

用来降低多个对象和类之间的通信复杂性。这种模式提供了一个中介类,该类通常处理不同类之间的通信,并支持松耦合,使代码易于维护。中介者模式属于行为型模式。

  • 主要解决:对象与对象之间存在大量的关联关系,这样势必会导致系统的结构变得很复杂,同时若一个对象发生改变,我们也需要跟踪与之相关联的对象,同时做出相应的处理。

以公共聊天室为例,最小单元示例步骤:

  • 1、创建中介类。 public class CharRoom { public static void showMessage(User user, String message) { Log.e("---", new Date().toString() + " [" + user.getName() + "] : " + message); } }
  • 2、创建 user 类。 public class User { private String name; public User(String name) { this.name = name; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public void sendMessage(String message) { // 使用中介类 CharRoom.showMessage(this, message); } }
  • 3、使用 User 对象来显示他们之间的通信。 User jingbin = new User("jingbin"); jingbin.sendMessage("Hi~ youlookwhat!"); //---: Sun Feb 02 08:11:47 GMT+00:00 2020 [jingbin] : Hi~ youlookwhat! User jingbin = new User("youlookwhat"); jingbin.sendMessage("Hi~ jingbin!"); //---: Sun Feb 02 08:11:49 GMT+00:00 2020 [youlookwhat] : Hi~ jingbin!

19. 备忘录模式

保存一个对象的某个状态,以便在适当的时候恢复对象。备忘录模式属于行为型模式。

  • 主要解决:所谓备忘录模式就是在不破坏封装的前提下,捕获一个对象的内部状态,并在该对象之外保存这个状态,这样可以在以后将对象恢复到原先保存的状态。

以使用备忘录为例,最小单元步骤:

  • 1、创建 备忘录 Memento 类。 public class Memento { private String state; public Memento(String state) { this.state = state; } public String getState() { return state; } public void setState(String state) { this.state = state; } }
  • 2、创建 Originator 类。 public class Originator { private String state; public String getState() { return state; } public void setState(String state) { this.state = state; } public Memento setSateToMemento() { return new Memento(state); } public String getStateFromMemento(Memento memento) { return memento.getState(); } }
  • 3、创建 CareTaker 类。 public class CareTaker { private List<Memento> mementoList = new ArrayList<Memento>(); public void add(Memento memento) { mementoList.add(memento); } public Memento get(int index) { return mementoList.get(index); } }
  • 4、使用 CareTaker 和 Originator 对象。 // 管理者 CareTaker careTaker = new CareTaker(); Originator originator = new Originator(); originator.setState("State #1"); originator.setState("State #2"); // 保存状态 careTaker.add(originator.setSateToMemento()); originator.setState("State #3"); // 保存状态 careTaker.add(originator.setSateToMemento()); originator.setState("State #4"); Log.e("---", "Current State: " + originator.getState()); // 得到保存的状态 String fromMemento1 = originator.getStateFromMemento(careTaker.get(0)); Log.e("---", "First Saved State: " + fromMemento1); String fromMemento2 = originator.getStateFromMemento(careTaker.get(1)); Log.e("---", "Second Saved State: " + fromMemento2); /* * /---: Current State: State #4 * /---: First Saved State: State #2 * /---: Second Saved State: State #3 */

20. 解释器模式

提供了评估语言的语法或表达式的方式,它属于行为型模式。这种模式实现了一个表达式接口,该接口解释一个特定的上下文。这种模式被用在 SQL 解析、符号处理引擎等。

  • 主要解决:对于一些固定文法构建一个解释句子的解释器。

以解释一句话为例,最小单元步骤:

  • 1、创建一个表达式接口 Expression。 public interface Expression { public boolean interpreter(String content); }
  • 2、创建实现了上述接口的实体类。TerminalExpression、OrExpression、AndExpression。 public class TerminalExpression implements Expression { private String data; public TerminalExpression(String data) { this.data = data; } @Override public boolean interpreter(String content) { // 是包含判断 return content.contains(data); } } public class OrExpression implements Expression { private Expression expression1; private Expression expression2; public OrExpression(Expression expression1, Expression expression2) { this.expression1 = expression1; this.expression2 = expression2; } @Override public boolean interpreter(String content) { return expression1.interpreter(content) || expression2.interpreter(content); } } public class AndExpression implements Expression { private Expression expression1; private Expression expression2; public AndExpression(Expression expression1, Expression expression2) { this.expression1 = expression1; this.expression2 = expression2; } @Override public boolean interpreter(String content) { return expression1.interpreter(content) && expression2.interpreter(content); } }
  • 3、使用 Expression 类来创建规则,并解析它们。 /** * 规则:jingbin 和 youlookwhat 是男性 */ public static Expression getMaleExpression() { TerminalExpression jingbin = new TerminalExpression("jingbin"); TerminalExpression youlookwhat = new TerminalExpression("youlookwhat"); return new OrExpression(jingbin, youlookwhat); } /** * 规则:Julie 是一个已婚的女性 */ public static Expression getMarriedWomanExpression() { TerminalExpression julie = new TerminalExpression("Julie"); TerminalExpression married = new TerminalExpression("Married"); return new AndExpression(julie, married); } Expression maleExpression = getMaleExpression(); // jingbin is male: true Log.e("---", "jingbin is male: " + maleExpression.interpreter("jingbin")); Expression womanExpression = getMarriedWomanExpression(); // Julie is married woman: true Log.e("---", "Julie is married woman: " + womanExpression.interpreter("Married Julie"));

21. 责任链模式

责任链模式(Chain of Responsibility Pattern)为请求创建了一个接收者对象的链。这种模式给予请求的类型,对请求的发送者和接收者进行解耦。这种类型的设计模式属于行为型模式。在这种模式中,通常每个接收者都包含对另一个接收者的引用。如果一个对象不能处理该请求,那么它会把相同的请求传给下一个接收者,依此类推。

  • 主要解决:职责链上的处理者负责处理请求,客户只需要将请求发送到职责链上即可,无须关心请求的处理细节和请求的传递,所以职责链将请求的发送者和请求的处理者解耦了。

以Android Studio中打印日志为例,最小单元步骤:

  • 1、创建抽象的记录器类 AbstractLogger。 public abstract class AbstractLogger { public static int INFO = 1; public static int DEBUG = 2; public static int ERROR = 3; protected int level; // 责任链中的下一个元素 protected AbstractLogger nextLogger; public void setNextLogger(AbstractLogger nextLogger) { this.nextLogger = nextLogger; } public void logMessage(int level, String message) { if (this.level <= level) { write(message); } // 递归效果,不断调用下一级 logMessage if (nextLogger != null) { nextLogger.logMessage(level, message); } } protected abstract void write(String message); }
  • 2、创建扩展了该记录器类的实体类。 public class ConsoleLogger extends AbstractLogger { public ConsoleLogger(int level) { this.level = level; } @Override protected void write(String message) { Log.e("---", "Standard Console::Logger " + message); } } public class FileLogger extends AbstractLogger { public FileLogger(int level) { this.level = level; } @Override protected void write(String message) { Log.e("---", "File::Logger " + message); } } public class ErrorLogger extends AbstractLogger { public ErrorLogger(int level) { this.level = level; } @Override protected void write(String message) { Log.e("---", "Error Console::Logger " + message); } }
  • 3、创建不同类型的记录器。赋予它们不同的错误级别,并在每个记录器中设置下一个记录器。每个记录器中的下一个记录器代表的是链的一部分。 public static AbstractLogger getChainOfLoggers() { ErrorLogger errorLogger = new ErrorLogger(AbstractLogger.ERROR); FileLogger fileLogger = new FileLogger(AbstractLogger.DEBUG); ConsoleLogger consoleLogger = new ConsoleLogger(AbstractLogger.INFO); errorLogger.setNextLogger(fileLogger); fileLogger.setNextLogger(consoleLogger); return errorLogger; } AbstractLogger logger = getChainOfLoggers(); // ---: Standard Console::Logger this is an information. logger.logMessage(AbstractLogger.INFO, "this is an information."); // ---: File::Logger this is a debug level information. // ---: Standard Console::Logger this is a debug level information. logger.logMessage(AbstractLogger.DEBUG, "this is a debug level information."); // ---: Error Console::Logger this is a error level information. // ---: File::Logger this is a error level information. // ---: Standard Console::Logger this is a error level information. logger.logMessage(AbstractLogger.ERROR, "this is a error level information.");

22. 访问者模式

在访问者模式中,我们使用了一个访问者类,它改变了元素类的执行算法。通过这种方式,元素的执行算法可以随着访问者改变而改变。这种类型的设计模式属于行为型模式。根据模式,元素对象已接受访问者对象,这样访问者对象就可以处理元素对象上的操作。

  • 主要解决:稳定的数据结构和易变的操作耦合问题。

以显示计算机的组成部分为例,主要分五步实现:

  • 1、定义一个表示元素的接口。 public interface ComputerPart { public void accept(ComputerPartVisitor computerPartVisitor); }
  • 2、创建扩展了上述类的实体类。KeyboardMonitorMouseComputer public class Computer implements ComputerPart { private ComputerPart[] parts; public Computer() { this.parts = new ComputerPart[]{new Mouse(), new Keyboard(), new Monitor()}; } @Override public void accept(ComputerPartVisitor computerPartVisitor) { for (ComputerPart part : parts) { part.accept(computerPartVisitor); } computerPartVisitor.visit(this); } } public class Mouse implements ComputerPart { @Override public void accept(ComputerPartVisitor computerPartVisitor) { computerPartVisitor.visit(this); } }
  • 3、定义一个表示访问者的接口。 public interface ComputerPartVisitor { public void visit(Computer computer); public void visit(Mouse mouse); public void visit(Keyboard keyboard); public void visit(Monitor monitor); }
  • 4、创建实现了上述类的实体访问者。 public class ComputerPartDisplayVisitor implements ComputerPartVisitor { @Override public void visit(Computer computer) { Log.e("---", "Displaying Computer."); } @Override public void visit(Mouse mouse) { Log.e("---", "Displaying Mouse."); } @Override public void visit(Keyboard keyboard) { Log.e("---", "Displaying Keyboard."); } @Override public void visit(Monitor monitor) { Log.e("---", "Displaying Monitor."); } }
  • 5、使用 ComputerPartDisplayVisitor 来显示 Computer 的组成部分。 ComputerPart computer = new Computer(); computer.accept(new ComputerPartDisplayVisitor()); /* *打印: *---: Displaying Mouse. *---: Displaying Keyboard. *---: Displaying Monitor. *---: Displaying Computer. */

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