JAVA23种设计模式详细讲解

一、设计模式的分类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。其实还有两类：并发型模式和线程池模式。用一个图片来整体描述一下：二、设计模式的六大原则1、开闭原则（OpenClosePrinciple）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（LiskovSubstitutionPrinciple）里氏代换原则(LiskovSubstitutionPrincipleLSP)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。——FromBaidu百科3、依赖倒转原则（DependenceInversionPrinciple）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（InterfaceSegregationPrinciple）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）（DemeterPrinciple）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（CompositeReusePrinciple）原则是尽量使用合成/聚合的方式，而不是使用继承。三、Java的23中设计模式从这一块开始，我们详细介绍Java中23种设计模式的概念，应用场景等情况，并结合他们的特点及设计模式的原则进行分析。1、工厂方法模式（FactoryMethod）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：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]viewplaincopy1.publicinterfaceSender{2.publicvoidSend();3.}其次，创建实现类：[java]viewplaincopy1.publicclassMailSenderimplementsSender{[e-mail](){4.System.out.println(thisismailsender!);5.}6.}[java]viewplaincopy1.publicclassSmsSenderimplementsSender{[e-mail](){5.System.out.println(thisissmssender!);6.}7.}最后，建工厂类：[java]viewplaincopy1.publicclassSendFactory{2.3.publicSenderproduce(Stringtype){4.if(mail.equals(type)){5.returnnewMailSender();6.}elseif(sms.equals(type)){7.returnnewSmsSender();8.}else{9.System.out.println(请输入正确的类型!);10.returnnull;11.}12.}13.}我们来测试下：1.publicclassFactoryTest{2.3.publicstaticvoidmain(String[]args){4.SendFactoryfactory=newSendFactory();5.Sendersender=factory.produce(sms);6.sender.Send();7.}8.}输出：thisissmssender!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：将上面的代码做下修改，改动下SendFactory类就行，如下：[java]viewplaincopypublicclassSendFactory{publicSenderproduceMail(){1.returnnewMailSender();2.}3.4.publicSenderproduceSms(){5.returnnewSmsSender();6.}7.}测试类如下：[java]viewplaincopy1.publicclassFactoryTest{2.3.publicstaticvoidmain(String[]args){4.SendFactoryfactory=newSendFactory();5.Sendersender=factory.produceMail();6.sender.Send();7.}8.}输出：thisismailsender!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]viewplaincopy1.publicclassSendFactory{2.3.publicstaticSenderproduceMail(){4.returnnewMailSender();5.}6.7.publicstaticSenderproduceSms(){8.returnnewSmsSender();9.}10.}[java]viewplaincopy1.publicclassFactoryTest{2.3.publicstaticvoidmain(String[]args){4.Sendersender=SendFactory.produceMail();5.sender.Send();6.}7.}输出：thisismailsender!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。2、抽象工厂模式（AbstractFactory）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。请看例子：[java]viewplaincopy1.publicinterfaceSender{2.publicvoidSend();3.}两个实现类：[java]viewplaincopy1.publicclassMailSenderimplementsSender{[e-mail](){4.System.out.println(thisismailsender!);5.}6.}[java]viewplaincopy1.publicclassSmsSenderimplementsSender{[e-mail](){5.System.out.println(thisissmssender!);6.}7.}两个工厂类：[java]viewplaincopy1.publicclassSendMailFactoryimplementsProvider{[e-mail](){5.returnnewMailSender();6.}7.}[java]viewplaincopy1.publicclassSendSmsFactoryimplementsProvider{[e-mail](){5.returnnewSmsSender();6.}7.}在提供一个接口：[java]viewplaincopy1.publicinterfaceProvider{2.publicSenderproduce();3.}测试类：[java]viewplaincopy1.publicclassTest{2.3.publicstaticvoidmain(String[]args){4.Providerprovider=newSendMailFactory();5.Sendersender=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！3、单例模式（Singleton）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]viewplaincopy1.publicclassSingleton{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.privatestaticSingletoninstance=null;5.6./*私有构造方法，防止被实例化*/7.privateSingleton(){8.}9.10./*静态工程方法，创建实例*/11.publicstaticSingletongetInstance(){12.if(instance==null){13.instance=newSingleton();14.}15.returninstance;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.publicObjectreadResolve(){20.returninstance;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]viewplaincopy1.publicstaticsynchronizedSingletongetIn