Java设计模式很难吗，这篇带你熟悉设计模式

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2024-02-24
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3.1 概述

可以发现，设计模式好像都是类似的。越看越感觉都着不多。其实都是类似面向接口编程的一种体现，只不过侧重点不一样或者说要体现的结果不一样。

3.2 使用场景

问题一：应对可能变化的对象实现

方案：间接创建

模式：工厂模式

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问题二：为请求指定相应的操作(类似请假审批，不同时长对应不同职位的审批人)

方案：程序根据请求动态选择操作

模式： 责任链模式

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3.3 具体说明

3.3.1 策略模式

  • 策略模式说明

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一个行为型模式，包含多个行为或职责的业务，通过策略模式简化 

 public class StrategyContext {
    Strategy strategy;
    public StrategyContext(Strategy strategy) {
        this.strategy = strategy;
    }
    /**
     * 
     */    public int context(int a, int b) {
        return strategy.operator(a,b);
    }
}

策略模式的核心为StrategyContext上下文类，持有strategy对象，在context完成操作。

  • 策略模式实践

如何使用策略模式解决大量使用 if else 或大量switch问题，策略模式+反射。

策略模式后好像使用都还是要用if else来决定调用哪个类，所以在引入策略模式后，在上下文类还要增加反射。 

 public class StrategyContext {
    Strategy strategy;
    public StrategyContext(String type) throws  Exception  {
        Class clazz = Class.forName(type);
        this.strategy = (Strategy) clazz.newInstance();
    }
    /**
     * 
     */    public int context(int a, int b) {
        return strategy.operator(a,b);
    }

当然这里的type可以用个枚举来解决。感觉代价非常大是不是没必要，不过代码的可读性还是增强了。

p.s. 在框架里策略模式中的Context一般不会直接出现，类似 spring 中直接在使用时就通过注解给设置了

3.3.2、装饰器模式

描述：原接口Shape不变，方法数量不变，在 方法实现中 增加修饰

场景：

场景一：一个类功能简单，满足不了我们的需求

场景二：给原方法增加日志功能，不改变原方法，新的实现类去实现此功能，带入的对象为接口对象

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特点

  • 原接口Shape不动，增加新的装饰类ShapeDecorator
  • 原方法名不变，只是增加或修饰此方法体
  • ColorShapeDecorator装饰类持有原对象，只是增加了修饰 
 public class ColorShapeDecorator  extends  ShapeDecorator {
    public ColorShapeDecorator(Shape shape) {
        super(shape);
    }
    @Override
    public  void  draw() {
         setColor ();
        shape.draw();
    }
     private  void setColor() {
       //设置画图颜色
    }
}

3.3.3 代理模式

设置一个中间代理来控制访问原目标对象，达到 增强 原对象的功能和 简化 访问方式的目的

场景：

场景一：不改变原方法，对原方法增加耗时的计算

场景二： rpc 远程调用，client端进行动态代理类似耗时计算一样，用户不用关心 client 的具体实现

分类

  • 静态代理模式
  • 动态代理模式

说明

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  • 静态代理模式 
 /**
 * 与适配器模式的区别， 适配器 模式主要改变所考虑对象的接口，
 * 而代理模式不能改变所代理类的接口。与装饰器模式的区别，
 * 装饰器模式是为了增强功能， 代理模式 是为了加以控制
 */public class ProxySigntureService implements SigntureService {
    private SigntureService signatureService;
    /**
     * Default constructor
     */    public ProxySigntureService(SigntureService signatureService) {
        this.signatureService = signatureService;
    }
    public void sign() {
        //控制对这个对象的访问
        // 实现电子签名
    }
}
  • 动态代理模式 
 public class DynamicProxySignatureService implements InvocationHandler {
    private Object obj;
    public DynamicProxySignatureService(Object obj) {
        this.obj = obj;
    }
    @Override
    public Object invoke(Object proxyObj, Method method, Object[] objects) 
           throws Throwable {
        return method.invoke(obj,objects);
    }
}

参考文章：

3.3.4 适配器模式

描述： 原接口不变，增加 方法数量

场景：

场景一：原接口不变，在基础上增加新的方法。

场景二：接口的抽象方法很多，不想一一实现，使用适配器模式继承原实现类，再实现此接口

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  • 适配器模式适合需要 增加一个新接口的需求 ，在原接口与实现类基础上需要增加新的接口及方法。类似原接口只能method01方法，需求是增加method02方法，同时不再使用之前接口类。

新接口 

 public interface Targetable {
    /**
     * 
     */    public void method();
    /**
     * 
     */    public void method();
}

原接口实现类 

 public class Source {
    public void method() {
        // TODO implement here
    }
}

适配器类，用于实现新接口。继承原实现类，同时实现新接口。 

 public class Adapter extends Source implements Targetable {
    /**
     * 
     */    public void method() {
        // TODO implement here
    }
}

测试类 

 public class AdapterTest {
    public  static  void main(String[] args) {
        Targetable targetable = new Adapter();
        targetable.method();
        targetable.method();
    }
}

3.3.5 单例模式

保证被创建一次，节省系统开销。

1）单例实现方式

  • 饿汉式
  • 懒汉式
  • 懒汉式+ synchronized
  • 双重校验
  • 静态内部类
  • 枚举(推荐方式)

2）实现代码

  • 饿汉式 
 package com.hanko.designpattern.singleton;
/**
 * 饿汉式 (饿怕了，担心没有吃，所以在使用之前就new出来)
 *优点：实现简单，安全可靠
 *缺点：在不需要时，就已实例化了
 * @author hanko
 * @version.0
 * @date/9/14 18:50
 */public class HungrySingleton {
    //特点一 静态私有变量 直接初始化
    private static HungrySingleton instance = new HungrySingleton();
    //特点二 构造函数私有
    private HungrySingleton(){
    }
    public static HungrySingleton  getInstance (){
        return instance;
    }
    public void doSomething(){
        //具体需要实现的功能
    }
}
  • 懒汉式 
 package com.hanko.designpattern.singleton;
/**
 * 懒汉式（非常懒，所以在要使用时再去new）
 *优点：简单
 *缺点：存在线程安全问题
 * @author hanko
 * @version.0
 * @date/9/14 18:50
 */public class SluggardSingleton {
    //特点一 静态私有变量，先不初始化
    private static SluggardSingleton instance;
    //特点二 构造函数私有
    private SluggardSingleton(){
    }
    //特点三 null判断，没有实例化就new
    public static SluggardSingleton getInstance(){
        if(instance == null){
            instance = new SluggardSingleton();
        }
        return instance;
    }
    public void doSomething(){
        //具体需要实现的功能
    }
}
  • 懒汉式+Synchronized 
 package com.hanko.designpattern.singleton;
/**
 * 懒汉式（非常懒，所以在要使用时再去new）
 *优点：简单
 *缺点：存在线程安全问题
 * @author hanko
 * @version.0
 * @date/9/14 18:50
 */public class SluggardSingleton {
    //特点一 静态私有变量，先不初始化
    private static SluggardSingleton instance;
    //特点二 构造函数私有
    private SluggardSingleton(){
    }
    //特点三 null判断，没有实例化就new
    public static synchronized SluggardSingleton getInstance(){
        if(instance == null){
            instance = new SluggardSingleton();
        }
        return instance;
    }
    public void doSomething(){
        //具体需要实现的功能
    }
}
  • 双重校验 
 package com.hanko.designpattern.singleton;
/**
 * 双重校验
 *对懒汉式单例模式做了线程安全处理增加锁机制
 * volatile变量级
 * synchronized 类级
 * @author hanko
 * @version.0
 * @date/9/15 9:53
 */public class DoubleCheckSingleton {
    //特点一 静态私有变量，增加 volatile 变量级锁
    private static volatile DoubleCheckSingleton instance;
    //特点二 构造函数私有
    private DoubleCheckSingleton(){
    }
    //特点三 双重null判断  synchronized类级锁
    public static DoubleCheckSingleton getInstance(){
        if (instance == null){
            synchronized(DoubleCheckSingleton.class){
                if (instance == null){
                    instance = new DoubleCheckSingleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}
  • 静态内部类 
 package com.hanko.designpattern.singleton;
/**
 * 内部静态类方式
 *优点：静态内部类不会在InnerStaticSingleton类加载时加载，
 * 而在调用getInstance()方法时才加载
 *缺点：存在反射攻击或者反序列化攻击
 * @author hanko
 * @version.0
 * @date/9/15 10:03
 */public class InnerStaticSingleton {
    //特点一：构造函数私有
    private InnerStaticSingleton(){
    }
    //特点二：静态内部类
    private static class InnerSingleton{
        private static InnerSingleton instance = new InnerSingleton();
    }
    public InnerSingleton getInstance(){
        return InnerSingleton.instance;
    }
    public void doSomething(){
        //do Something
    }
}
  • 枚举(推荐方式) 
 package com.hanko.designpattern.singleton;
/**
 * 枚举实现单例简单安全
 *
 * @author hanko
 * @version.0
 * @date/9/14 19:01
 */public enum EnumSingleton {
    INS;
    private Singleton  singleton;
    EnumSingleton() {
        singleton = new Singleton();
    }
    public void doSomething(){
          singleton... 
        //具体需要实现的功能
    }
}
EnumSingleton.INS.doSomething();

3.3.6 工厂模式

（简单工厂、抽象工厂）： 解耦 代码。

简单工厂：用来生产同一等级结构中的任意产品，对于增加新的产品，无能为力。

工厂方法：用来生产同一等级结构中的固定产品，支持增加任意产品。

抽象工厂：用来生产不同产品族的全部产品，对于增加新的产品，无能为力；支持增加产品族。

参考文章：

3.3.7 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。

3.3.8 外观模式

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。

3.3.9 状态模式

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。与策略模式类似，策略模式侧重点在一个事的不同实现方式抽离出来，而状态模式是一个事的不同状态抽离出来(开始、进行中、结束)，每次状态完成自己的业务逻辑。

3.4 总结：

  • 适配器模式(原功能不变，增加新功能)、装饰器模式(装饰原功能)、代理模式(控制原功能)
  • 策略模式侧重点在一个事的不同实现方式抽离出来，而状态模式是一个事的不同状态抽离出来(开始、进行中、结束)，每次状态完成自己的业务逻辑。
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