一、什么是设计模式

  • 设计模式,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。使用设计模式是为了可重复代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性、程序重用性。

二、为什么要学习设计模式

  • 看代码源码:如果你不懂色剂模式去看源码,你就会很迷茫,你会寸步难行
  • 看看前辈的代码:你去个公司难道都是新项目让你接手?很有可能是解盘的,前辈的开发难道不用设计模式?
  • 编写自己的理想中的好代码:我个人反正是这样的,对于我自己开发的项目我会很认真,我对它比我对女朋友还好,把项目当初自己儿子一样

三、设计模式分类

  1. 创建型模式:单例模式、工厂方法模式、抽象工厂模式、建造者模式、原型模式
  2. 结构型模式:适配器模式、桥接模式、组合模式、装饰模式、外观模式、亨元模式、代理模式
  3. 行为型模式:访问者模式、模板模式、策略模式、状态模式、观察着模式、备忘录模式、中介者模式、迭代器模式、解释器模式、命令模式、责任链模式

四、设计模式的六大原则

开放封闭原则(Open Close Principle)

  • 原则思想:尽量通过扩展软件实体来解决需求变化,而不是通过修改已有代码来完成变化
  • 描述:一个软件产品在生命周期内,都会发生变化,既然变化是一个既定的事实,我们就应该在设计的时候尽量适应这些变换,以提高稳定性和灵活性。
  • 优点:单一原则告诉我们,每个类都有自己负责的职责,里氏替换原则不能破坏继承关系体系

里氏代换原则(Liskov Substiution Principle)

  • 原则是想:是用的基类可以在任何地方使用继承的子类,完美替换基类。
  • 大致意思是:子类可以扩展父类的功能,但不能改变父类原有的功能。子类可以实现父类的抽象方法,但不能覆盖父类的抽象方法
  • 优点:增加程序健壮型,即使增加了子类,原有的子类还可以继续运行,互不影响。

依赖倒转原则(Dependence Inversion Principle)

  • 一览倒置原则的核心思想是面向接口编程。
  • 依赖倒转原则要求我们在程序代码中传递参数时或在关联关系中,尽量引用层次高的抽象类
  • 这个时开放封闭原则的基础,具体内容是:对接口编程,依赖于抽象而不依赖于具体

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。
  • 例如:支付类的接口和订单类的接口,需要把着俩类别的接口变成两个隔离的接口

迪米特法则(最少知道法则)(Demeter Principle)

  • 原则思想:一个对象应当对其他对象有尽可能少的了解,简称类的解耦
  • 大概意思就是一个类尽量减少对其他类的依赖,原则是低耦合,高内聚,只有使各个模块间的耦合尽量的低,才能提高代码的复用率
  • 优点:低耦合、高内聚

单一职责原则(Principle of single responsibility)

  • 原则思想:一个方法只负责一件事情。
  • 描述:单一职责原则很简单,一个方法一个类只负责一个职责,各个职责的程序改动,不影响其他程序,这是常识,几乎所有程序员都会遵循这个原则。
  • 优点:降低类和类的耦合,提高可读性,增加可维护性,降低可变性的风险。

五、单例模式

1. 什么是单例模式

  • 保证一个类只有一个实例,并且提供一个访问全局访问点

2. 那些地方用到了单例模式

  1. 网站的计数器,一半也是采用单例模式实现,否则难以同步
  2. 应用程序的日志应用,一般都是单例模式实现,只有一个实例操作才好,否则内容不好追加显示。
  3. 多线程的线程池的设计一般也是采用单例模式,因为线程池要方便对池中的线程进行控制
  4. Windows的(任务管理器)就是很典型的单例模式,他不能打开两个
  5. Windows的(回收站)也是典型的单例模式。在整个系统运行过程中,回收站纸维护一个实例。

3. 单例优缺点

优点:

  1. 单例模式中,活动的单例只有一个实例,对单例类的所有实体话得到的都是相同一个实例。这样就防止其他对象对自己实例话,确保所有对象都访问一个实例
  2. 单例模式具有一定伸缩性,类自己来控制实例话进程,类就在改变实例话进程上又相应的伸缩性
  3. 提供了一个对唯一实例的受控访问。
  4. 由于在系统内存中只存在一个对象,因此可以节约系统资源,当需要频繁创建和销毁的对象是单例模式无疑可以提高系统的性能
  5. 允许可变数目的实例
  6. 避免共享资源的多重占用
    缺点:
  7. 不适用于变化的对象,如果同一类型的对象总是要在不同的用例场景发生变化,单利就会引起数据的错误,不能保存彼此的状态。
  8. 由于单例模式中没有抽象层,因此单例类的扩展有很大的困难。
  9. 单例类的职责过重,在一定程度上违背单一职责原则
  10. 滥用单例带来的一些负面问题,如果为了节省资源将数据库连接池对象设计位单例类,可能会导致共享连接池对象的程序过多而出现连接池溢出;如果实体化的对象长时间不被利用,系统会认为是垃圾而被回收,这将导致对象状态丢失。

4.单例模式使用注意事项:

  1. 使用时不能反射模式创建单例,否则会有实例化一个新的对象
  2. 使用懒单例模式时注意线程安全问题
  3. 饿单例模式和懒单例模式构造方法都是私有的,因而是不能被继承的,有些单例模式可以被继承(如登记模式)

5.单例防止反射漏洞攻击

private static boolean flag = false;
private Sigleton(){
    if(flag == false){
        flag = !flag
    }else{
        throw new RuntimException(”单例模式被侵犯”);
    }
}

public static void main(string[] args){

}

6.如何选择单例创建方法

  • 如果不需要延迟加载单例,可以使用枚举或者饿汉式,如果需要延迟加载,可以使用静态内部类或者懒汉式,相对来说静态内部类好与懒汉式。最好使用饿汉式

7.单例创建方式

(主要使用懒汉式和饿汉式)

  1. 饿汉式:类初始化时,会立即加载该对象,线程天生安全,调用效率高。
  2. 懒汉式:类初始化时,不会初始化该对象,真正需要对象的时候才会创建该对象,具备懒加载功能
  3. 静态内部方式:结合了懒汉式和饿汉式各自优点,真正需要对象的时候才会加载,加载类是线程安全的
  4. 枚举单例:使用枚举实现单例模式。优点:实现简单、调用效率高,枚举本身就是单例,由jvm从根本上提供保障!避免通过反射和反序列化的漏洞,缺点没有加载延迟
  5. 双重检测锁方式(应为jvm本质重排序的原因,可能会初始化多次,不推荐使用)

1.饿汉式

饿汉式:类初始化时,会立即加载该对象,线程天生安全,调用效率高

package com.lijie;
//饿汉式
public class Demo1{
    //类初始化时,会立即加载该对象,线程安全,调用效率高
    private static Demo1 demo1 = new Demo1();
    
    private Demo1(){
        System.out.println(”私有Demo1构造参数初始化”);
    }
    
    public static Demo1 getInstance(){
        return demo1;
    }

    public static void main(String[] args){
        Demo1 s1 = Demo1.getInstance();
        Demo1 s2 = Demo1.getInstance();
        System.out.println(s1 == s2)
    }
}

2.懒汉式

懒汉式:类初始化时,不会初始化该对象,真正需要使用的时候才会创建该对象,具备懒加载功能。

package com.lijie;
//懒汉式
public class Demo2{
    private static Demo2 demo2;

    private Demo2(){
        System.out.println(”私有Demo2构造参数初始化”);
    }

    public synchronized static Demo2 getInstance(){
        if(demo2 == null){
            demo2 == new Demo2();
        }
        return demo2;
    }

    public static void mian(String[] args){
        Demo2 s1 = Demo2.getInstance();
        Demo2 s2 = Demo2.getInstance();
        System.out.println(s1 == s2)
    }
}

3.静态内部类

静态内部方式:结合了懒汉式和饿汉式各自的优点,真正需要对象时才会加载,加载时线程安全的。

package com.lijie;
//静态内部类方式
public class Demo3{

    private Demo3(){
        System.out.println(“私有Demo3构造参数初始化”);
    }

    public static class SingletonClassIntance(){
        private static final Demo3 DEMO_3 = new Demo3();
    }

    public static Demo3 getInstance(){
        return SingletonClassInstance.DEMO_3;
    }

    public static void main(String[] args){
        Demo3 s1 = Demo3.getInstance();
        Demo3 s2 = Demo3.getInstance();
        System.out.println(s1 == s2)
    }
}

4.枚举单例式

枚举单例:使用枚举实现单例模式。优点:实现简单、调用高效,枚举本身就是单例,有jvm从根本上提供保障!避免通过反射和反序列化漏洞,缺点没有延迟加载。

package com.lijie;

//使用枚举实现单例模式。优点:实现简单、调用高效,枚举本身就是单例,有jvm从根本上提供保障!避免通过反射和反序列化漏洞,缺点没有延迟加载
public static Demo4{
    
    public static Demo4 getInstance(){
        retrun Demo.INSTANCE.getInstance();
    }
    
    public static void main(String[] args){
        Demo4 s1 = Demo4.getInstance();
        Demo4 s2 = Demo4.getInstance();
        System.out.println(s1 == s2);
    }
    
    //定义枚举
    private static enum Demo{
        INSTACE;
        private Demo4 demo4;
        
        private Demo(){
            System.out.println("枚举Demo私有构造参数");
            demo4 = new Demo4();
        }
        
        public Demo4 getInstance(){
            return demo4;
        }
    }
}

5.双重检测锁方式

双重检测锁方式(因为jvm本质重排序的原因,可能会多次初始化,不推荐使用)

package com.lijie;

//双重检查锁方式
public class Demo5{
    private static Demo5 demo5;
    private Demo5(){
        System.out.println("私有demo4构造参数初始化");
    }
    
    public static Demo5 getInstance(){
        if(demo5 == null){
            synchronized(Demo5.class){
                if(demo5 == null){
                    demo5 = new Demo5();
                }
            }
        }
        return demo5;
    }
    
    public static void main(String[] args){
        Demo5 s1 = Demo5.getInstance();
        Demo5 s2 = Demo5.getInstance();
        System.out.println(s1 == s2);
    }
}

六、工厂模式

1.什么是工厂模式

  • 他提供了一种创建对象的最佳方式。在工厂模式中,我们创建对象时不会对客户端暴露逻辑,并且是通过一个共同的接口来指向新创建的对象。实现了创建者和调用者分离,工厂模式分为简单工厂、工厂方法、抽象工厂模式

2.工厂模式好处

  • 工厂模式是我们最常用的实例化对象模式了,是用工厂方法代替new操作的一种模式。
  • 利用工厂模式可以降低程序的耦合性,为后期的维护修改提供了很大的便利。
  • 将选择实现类、创建对象统一管理和控制。从而将调用这跟我们的实现类解耦。

3.为什么要学习工厂设计模式

  • 不知道你们面试题问到过源码没有,你知道Spring的源码吗,MyBatis的源码吗,等等等 如果想学习很多框架的源码,或者你想自己开发自己的框架,就必须先掌握设计模式(工厂设计模式用的是非常广泛的)

4.Spring开发的工厂设计模式

1.Spring IOC

  • 看过Spring源码就知道,在Spring IOC容器创建bean的过程是使用了工厂设计模式
  • Spring中无论是通过xml配置还是通过配置类还是注解进行创建bean,大部分都是通过简单工厂 来进行创建的。
  • 当容器拿到了beanName和class类型后,动态的通过反射创建具体的某个对象,最后将创建的对 象放到Map中。

2.为什么Spring IOC要使用工厂设计模式创建Bean呢

  • 在实际开发中,如果我们A对象调用B,B调用C,C调用D的话我们程序的耦合性就会变高。(耦合 大致分为类与类之间的依赖,方法与方法之间的依赖。)
  • 在很久以前的三层架构编程时,都是控制层调用业务层,业务层调用数据访问层时,都是是直接 new对象,耦合性大大提升,代码重复量很高,对象满天飞
  • 为了避免这种情况,Spring使用工厂模式编程,写一个工厂,由工厂创建Bean,以后我们如果要 对象就直接管工厂要就可以,剩下的事情不归我们管了。Spring IOC容器的工厂中有个静态的 Map集合,是为了让工厂符合单例设计模式,即每个对象只生产一次,生产出对象后就存入到 Map集合中,保证了实例不会重复影响程序效率。

5.工厂模式分类

工厂模式分为简单工厂、工厂方法、抽象工厂模式

简单工厂:用来生产同一等级结构中的任意产品。(不支持扩展增加产品)

工厂方法:用来生产同一等级结构中的固定产品。(支持扩展增加产品)

抽象工厂:用来生产不同产品族的全部产品。(不支持扩展增加产品:支持增加产品族)

5.1 简单工厂模式

什么是简单工厂模式

​ 简单工厂模式相当于是一个工厂中有各种产品,创建在一个类中,客户无需知道具体产品的名称,只需要知道产品类所对应的参数即可。但是工厂的职责过重,而当类型过多是不利于系统的扩展维护。

代码演示:

创建工厂

package com.lijie;

public interface Car{
    public void run();
}

创建工厂的产品(奥迪)

package com.lijie;

public class AoDi implements Car{
    public void run(){
        Sysmtem.out.println("奥迪..")
    }
}

创建工厂的产品(宝马)

package com.lijie;

public class Bmw implements Car{
    public void run(){
        Sysmtem.out.println("宝马..")
    }
}

创建核心工厂类,有他决定具体调用哪个产品

package com.lijie;
public class CarFactory{
    
    public static Car createCar(string name){
        if("".equals(name)){
            return null;
        }
        
        if(name.equals("奥迪")){
            return new AoDi();
        }
        
        if(name.equals("宝马")){
            return new Bmw();
        }
        
        return null;
    }
}

演示创建工厂的具体实例

package com.lijie;

public class Client01{
    
    public static void main(String[] args){
        Car aodi = CarFactory.createCar("奥迪");
        Car bmw = CarFactory.createCar("宝马");
        aodi.run();
        bmw.run();
    }
}

单工厂的优点/缺点

  • 优点:简单工厂模式能够根据外界给定的信息,觉得究竟应该创建那个具体类的对象,明确区分了各自的职责和权力,有利于整个软件体系结构的优化。
  • 缺点:很明显工厂类集中了所有实例的创建逻辑,容易违反GRASPR的高内聚的责任分配原则

5.2 工厂方法模式

什么是工厂方法模式

​ 工厂方法模式Factory Method,又称多态性工厂模式。在工厂方法模式中,核心的工厂类不再负有左右的产品创建,而是将具体创建的工作交给子类去做。该核心类成为一个抽象工厂角色,仅负责给出具体的工厂子类必须实现的接口,而不接触哪一个产品应当被实例化这种细节

代码演示:

创建工厂

package com.lijie;

public interface Car{
    public void run();
}

创建工厂方法调用接口(所有的产品需要new出来必须继承他来实现方法)

package com.lijie;

public interface CarFactory{
    Car createCar();
}

创建工厂的产品(奥迪)

package com.lijie;

public class AoDi implements Car{
    public void run(){
        Sysmtem.out.println("奥迪..")
    }
}

创建工厂的产品(宝马)

package com.lijie;

public class Bmw implements Car{
    public void run(){
        Sysmtem.out.println("宝马..")
    }
}

创建工厂方法调用接口的实例(奥迪)

package com.lijie;

public class AoDiFactory implements CarFactory{
    public Car createCar(){
        return new AoDi();
    }
}

创建工厂方法调用接口的实例(宝马)

package com.lijie;

public class BmwFactory implements CarFactory{
    public Car createCar(){
        return new Bmw();
    }
}

演示创建工厂的具体事例

package com.lijie;
public class Client{
    public static void main(String[] args){
        Car aodi = new AodiFactory().createCar();
        Car bmw = new BmwFactory().createCar();
        aodi.run();
        bmw.run();
    }
}

5.3 抽象工厂模式

什么是抽象工厂模式

​ 抽象工厂简单地说是工厂的工厂,抽象工厂可以创建具体工厂,有具体工厂来产生具体产品。

代码演示:

创建第一个字工厂,及实现类

package com.lijie;

//汽车
public interface Car{
    void run();
}

class CarA implements Car{
    public void run(){
        System.out.println("宝马");
    }
}

class CarB implements Car{
    public void run(){
        System.out.println("奥迪");
    }
}

创建第二子工厂,及实现类

package com.lijie;

//发动机
public interface Engine{
    void run();
}

class EngineA implements Engine{
    public void run(){
        System.out.println("EngineA");
    }
}

class EngineB implements Engine{
    public void run(){
        System.out.println("EngineB")
    }
}

创建一个总工厂,及实现类(由总工厂的实现类觉得调用哪个工厂的实例)

package com.lijie;

public interface TotalFactory{
    //创建汽车
    Car createCar();
    //创建发动机
    Engine createEngine();
}

class TotalFactoryReally implements TotalFactory(){
    public Engine create Engine(){
        return new EngineA();
    }
    
    public Car createCar(){
        return new CarA();
    }
}

运行测试

package com.lijie;

public class Test{
    
    public static void main(String[] args){
        TotalFactory totalFactory2 = new TotalFactoryReally();
        Car car = totalFactory2.createCar();
        car.run();
        
        TotalFactory totalFactory2 = new TotalFactoryReally();
        Engine engine = totalFactory.createEngine();
        engine.run();
    }
}

七、代理模式

1.什么是代理模式

  • 通过代理控制对象的访问,可以在这个对象调用方法之前、调用方法之后去处理/添加新功能(也就是AO和P微实现)
  • 代理在原有代码乃至原业务流程都不修改的情况下,直接在业务流程中切入新代码,增加新功能,这也和Spring的面相切面编程很类似

2.代理模式应用场景

​ Spring AOP、日志打印、异常处理、事务控制、权限控制等

3.代理的分类

  • 静态代理(静态定义代理类)
  • 动态代理(动态生成代理类,也称为jdk自带动态代理)
  • Cglib、javaassist(字节码操作库)

4.三种代理的区别

  1. 静态代理:简单代理模式,是动态代理的理论基础。常见使用在代理模式
  2. jdk动态代理:使用反射完成代理。需要有顶层接口才能使用,常见是mybatis的mapper文件代理
  3. cglib动态代理:也是使用反射完成代理,可以直接代理类(jdk动态代理不行),使用字节码技术,不能对final类进行继承。(需要导入jar包)

5.用代码演示三种代理

5.1 静态代理

什么是静态代理

​ 由程序员创建或工具生成代理类的源码,再编译代理类。所谓静态也就是在程序员运行前就已经纯在代理类的字节码文件,代理类和委托的关系在运行前就确定了。

代码演示:

​ 我有这样一段代码:(如何在不能修改UserDao接口类的情况下开事务和关闭事务呢)

package com.lijiel;
//接口类
public class UserDao{
    public void save(){
        System.out.println("保存数据方法");
    }
}
package com.lijie;
//运行测试类
public class Test{
    public static void main(String[] args){
       UserDao userDao = new UserDao();
       userDao.save();
    }
}

修改代码,添加代理类

package com.lijie;
//代理类
public class UserDaoProxy extends UserDao{
    private UserDao userDao;
    
    public UserDaoProxy(UserDao userDao){
        this.userDao = userDao;
    }
    
    public void save(){
        System.out.println("开启事务...");
        userDao.save();
        System.out.println("关闭事务...");
    }
}
//添加完静态代理的测试类
public class Test{
    public static void main(String[] args){
        UserDao userDao = new UserDao();
        UserDaoProxy userDaoProxy = new UserDaoProxy(userDao);
        userDaoProxy.save();
    }
}
  • 缺点:每个需要代理的对象都需要自己重复编写代码,很不舒服。
  • 优点:但是可以面相实际对象或者接口的方式实现代理

5.2 动态代理

什么是动态代理

  • 动态代理也叫做,JDK代理,接口代理
  • 动态代理的对象,是利用JDK的API,动态的在内存中构建代理对象(是根据被代理的接口来动态生成代理类的class文件,并加载运行的过程),这就叫动态代理
package com.lijie;
//接口
public interface UserDao{
    void save();
}
package com.lijie;
//接口实现类
public class UserDaoImpl implements UserDao{
    public void save(){
        System.out.println("数据保存方法");
    }
}

下面是代理类,可重复使用,不想静态代理那样要自己重复编写代理

package com.lijie;
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;

//每次生成动态代理对象是,实现了InvocationHandler接口的调用处理对象
public class InvocationHandlerImpl implements InvocationHadler{
    //这其实业务实现类对象,用来调用具体的业务方法
    private Object tartget;
    //通过构造函数传入目标对象
    public InvocationHandlerImpl(Object target){
        this.target = target;
    }
    
    //动态代理实际运行的代理方法
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable{
        System.out.println("调用开始处理");
        //下面invoke()方法是一反射的方式来创建对象,第一个参数是要创建的对象,第二是构成方法参数,第二个参数来决定创建对象使用哪个构造方法
        Object result = method.invoke(target, args);
        System.out.println("调用处理结束");
        return result;
    }
}

利用动态代理使用代理方法

package com.lijie;

import java.lang.reflect.Proxy;

public class Test{
    public static void main(String[] args){
        //被代理对象
        UserDao userDaoImpl = new UserDaoImpl();
        InvocationHandlerImpl invocationHanderImpl = new InvocationHandlerImpl(userDaoImpl);
        //类加载器
        ClassLoader loader = userDaoImpl.getClass().getClassLoader();
        Class<?>[] interfaces = userDaoImpl.getClass().getInterfaces();
        //主要装载器、一组接口及调用处理动态代理实例
        UserDao newProxyInstance = (UserDao) Proxy.newProxyInstance(loader,interfaces,invocationHandlerImpl);
        newProxyInstance.save();
    }
}
  • 缺点:必须是面向接口,目标业务必须实现接口
  • 优点:不用关心代理类,只需要在运行在运行阶段才指定代理哪一个对象

5.3 CGLIB动态代理

CGLIB动态代理原理:

利用asm开源包,对代理类的class文件加载进来,通过修改其字节码生成子类来处理。

什么是CGLIB动态代理

CGLIB动态代理和jdk代理一样,使用反射完成代理,不同的是他可以直接代理类(jdk动态代理不行,他必须目标业务必须实现接口),CGLIB动态代理底层使用字节码技术,CGLIB动态代理不能对final类进行继承。(CGLIB动态代理需要导入jar包)

代码演示:

package com.lijie;

//接口
public interface UserDao{
    void save();
}
package com.lijie;

//接口实现类
public class UserDaoImpl implements UserDao{
    public void save(){
        System.out.println("保存数据方法");
    }
}
package com.lijie;

import org.springframework.cglib.proxy.Enhancer;
import org.springframework.cglib.proxy.MethodInterceptor;
import org.springframework.cglib.proxy.MehtodProxy;
import java.lang.reflect.Method;

//代理主要类
public class CglibProxy implements MethodInterceptor{
    private Object targetObject;
    //这里的目标类型为Object,则可以接受任意一种参数作为被代理类,实现动态代理
    public Object getInstance(Object target){
        //设置需要创建的子类
        this.targetObject = target;
        Enhancer enhancer = new Enhancer();
        enhancer.setSuperclass(target.getClass());
        enhancer.setCallback(this);
        return enhancer.create();
    }
    
   //代理实际方法
    public Object intercept(Object obj,Method method,Object[] args,MethodProxy proxy) throws Throwable{
        System.out.println("开启事务");
        Object result = proxy.invoke(targetObject,args);
        System.out.println("关闭事务");
        //返回代理对象
        return result;
    }
}
package com.lijie;

//测试CGLIB动态代理
public class Test{
    public static void mian(String[] args){
        CglibProxy cglibProxy = new CglibProxy();
        UserDao userDao = (UserDao) cglibProxy.getInstance(new UserDaoImpl());
        UserDao.save();
    }
}

八、建造者模式

1.什么是建造者模式

  • 建造者模式:是将一个复杂的对象的构建与他的表示分离,是的同样的构建过程可以创建不同的方式进行创建。
  • 工厂类模式是提供的是创建单个类的产品
  • 而建造者模式则是将各种产品集中起来进行管理,用来具有不同属性的产品

建造者模式通常包括下面几个角色:

  1. uilder:给出一个抽象接口,以规范产品对象的各个组成部分的建造。这个接口规定要实现复杂对象的那些部分的创建,并不涉及具体的对象的创建
  2. ConcreteBuilder:实现Builder接口,针对不同的商业逻辑,具体化复杂对象的各个部分的创建,创建完成后,提供产品实例。
  3. Director:调用具体建造者来创建复杂对象的各个部分,在指导者中不涉及具体产品信息,只负责保证对象各部分完整创建或按某种顺序创建。
  4. Product:要创建的复杂对象。

2.建造者模式的使用场景

使用场景:

  1. 需要生成的对象具有复杂的内部结构。
  2. 需要生成的对象内部具有属性本身互相依赖。
  • 与工厂模式的区别是:建造者模式更加关注零件装配的顺序。
  • JAVA中的SpringBuilder就是建造者模式创建的,他把一个单个字符的char数组组合起来
  • Spring不是建造者模式,他提供的操作因该是对于字符串本身的一些操作,而不是创建或改变一个字符串。

3.代码案例

建立一个装备对象Arms

package com.lijie;

//装备类
public class Arms{
    //头盔
    private String helment;
    //铠甲
    private String armor;
    //武器
    private String weapon;
    
    //省略get和set方法
}

创建Builder接口(各一个抽象接口,以规范产品对象的各个组成部分的建造,这个接口只是规范)

package com.lijie;

public interface PersonBilder{
    void builderHelmetMurder();
    void builderArmorMurder();
    void buildrWeaponMurder();
    void builderHelemetYangLong();
    void builderArmorYangLong();
    void builderWeaponYangLong();
    
    Arms builderArms();//组装
}

创建builder实现类(这个类主要实现复杂对象创建的哪些部分需要什么属性)

package com.lijie;
public class ArmsBuilder implements PersonBuilder {
    private Arms arms;
    //创建一个Arms实例,用于调用set方法
    public ArmsBuilder(){
        arms = new Arms();
    }
    
    public void builderHeletMurder(){
        arms.setHelmet("夺命头盔")
    }
    
    public void builderArmorMurder() {
        arms.setArmor("夺命铠甲");
    }
    
    public void builderWeaponMurder() {
        arms.setWeapon("夺命宝刀");
    }
    
    public void builderHelmetYanLong() {
        arms.setHelmet("炎龙头盔");
    }
    
    public void builderArmorYanLong() {
        arms.setArmor("炎龙铠甲");
    }
    
    public void builderWeaponYanLong() {
        arms.setWeapon("炎龙宝刀");
    }
    
    public Arms BuilderArms() {
        return arms;
    }

}

Director(调用具体建造者来创建复杂对象的各个部分,在指导者中不涉及具体产品的信息,只负 责保证对象各部分完整创建或按某种顺序创建)

package com.lijie;

public class PersonDirector {
    //组装
    public Arms constructPerson(PersonBuilder pb) {
        pb.builderHelmetYanLong();
        pb.builderArmorMurder();
        pb.builderWeaponMurder();
        return pb.BuilderArms();
    }
    //这里进行测试
    public static void main(String[] args) {
        PersonDirector pb = new PersonDirector();
        Arms arms = pb.constructPerson(new ArmsBuilder());
        System.out.println(arms.getHelmet());
        System.out.println(arms.getArmor());
        System.out.println(arms.getWeapon());
    }
}

九、模板方法模式

1.什么是模板方法模式

  • 模板方法模式:定义一个操作中的算法骨架(父类),而将一些步骤延迟到子类中。模板方法使的子类可以不改变一个算法的结构来重定义该算法的

2.什么时候使用模板方法

  • 实现一些操作是,整体步骤很固定,但是呢,就是其中一小部分需要改变,这时候可以使用模板方法模式,将容易变的部分抽象出来,提供子类实现。

3.实际开发中应用场景哪里用到了模板方法

  • 其中很多框架中都有用到了模板方法
  • 例如:数据库访问的封装、Junit单元测试、servlet中关于doGet/doPost方法的调用等等

4.现实生活中的模板方法

例如:去餐厅吃饭,餐厅给我们提供一个模板就是:看菜单,点菜,吃饭,付款,走人(这里的“点菜和付款”是不确定的由子类来完成的,其他的则是一个模板)

5.代码实现模板方法模式

先定义一个模板。把模板中的点菜和付款,让子类来实现。

package com.lijie;

//模板方法
public abstract class RestaurantTemplate{
    // 看菜单
    public void menu(){
        System.out.println("看菜单");
    }
    
    // 点菜
    abstract void spotMenu();
    
    // 吃饭
    public void havingDinner(){
        System.out.println("吃饭");
    }
    
    // 付款
    abstract void payment();
    
    // 走人
    public void GoR(){
         System.out.println("走人");
    }
    
    // 模板通用结构
    public void process(){
        menu();
        spotmenu();
        havingDinner();
        payment();
        GoR();
    }
}

具体的模板子类

package com.lijie;
public class RestaurantGinsengImpl extends RestaurantTemplate{
    void spotMenu(){
        System.out.println("人参");
    }
    
    void payment(){
        System.out.prinln("5块");
    }
}

public class RestaurantLobsterImpl extends RestaurantTemplate {
    void spotMenu() {
        System.out.println("龙虾");
    }
    void payment() {
        System.out.println("50块");
    }
}

客户端测试

package com.lijie;
public class Client{
    public static void main(String[] args){
        RestaurantGinsengImpl restaurantGinsengImpl = new RestaurantGinsengImpl();
        restaurantGinsengImpl.process();
    }
}

十、外观模式

1.什么是外观模式

  • 外观模式:也叫门面模式,隐藏系统的复杂性,并向客户端提供了一个客户端可以访问系统的接口
  • 他向现有的系统添加一个接口,用这个接口来隐藏实际的系统的复杂性。
  • 使用外观模式,他外部看起来就是一个接口,其实他的内部有很多复杂的接口已经被实现

2.外观模式例子

  • 用户注册完之后,需要调用阿里短信接口、邮件接口、微信推送接口

创建阿里短信接口

package com.lijie;

//阿里短信消息
public interface AliSmsService{
    void sendSms();
}

public class AliSmsServiceImpl implements AliSmsService {
    public void sendSms() {
        System.out.println("阿里短信消息");
    }
}

创建邮件接口

package com.lijie;

//发送邮件消息
public interface EmailSmsService{
    void sendSms();
}

public class EamilSmsServiceImpl implements EamilSmsService{
    public void sendSms() {
        System.out.println("发送邮件消息");
    }
}

创建微信推送

package com.lijie;
//微信消息推送
public interface WeiXinSmsService {
    void sendSms();
}

public class WeiXinSmsServiceImpl implements WeiXinSmsService {
    public void sendSms() {
        System.out.println("发送微信消息推送");
    }
}

创建门面(门面看起来很简单,复杂的东西被门面给封装好了)

package com.lijie;
public class Computer{
    AliSmsService aliSmsService;
    EamilSmsService eamilSmsService;
    WeiXinSmsService weiXinSmsService;
    public Computer() {
        aliSmsService = new AliSmsServiceImpl();
        eamilSmsService = new EamilSmsServiceImpl();
        weiXinSmsService = new WeiXinSmsServiceImpl();
    }
    //只需要调用它
    public void sendMsg() {
        aliSmsService.sendSms();
        eamilSmsService.sendSms();
        weiXinSmsService.sendSms();
    }
}

启动测试

package com.lijie;
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //普通模式需要这样
        AliSmsService aliSmsService = new AliSmsServiceImpl();
        EamilSmsService eamilSmsService = new EamilSmsServiceImpl();
        WeiXinSmsService weiXinSmsService = new WeiXinSmsServiceImpl();
        aliSmsService.sendSms();
        eamilSmsService.sendSms();
        weiXinSmsService.sendSms();
        
        //利用外观模式简化方法
        new Computer().sendMsg();
    }
}

十一、原型模式

1.什么是原型模式

  • 原型设计模式简单来说就是克隆
  • 原先表明了有一个样板实例,这个原型是可以定制的。原先模式多用于创建复杂的或构造耗时的实例,应为这种情况下,复制一个已经纯在的实例可以使重新运行更高效。

2.原型模式的应用场景

  1. 类初始化需要消耗非常多的资源,这个资源包括数据、硬件资源等。这时我们就可以通过拷贝避免这些消耗。
  2. 通过new产生的一个对象需要非常繁琐的数据准备或者权限,这时可以使用原型模式。
  3. 一个对象需要提供给其他对象访问,而且各个调用者可能都需要修改其值是,可以考虑使用原先模式拷贝多个对象供调用者使用,即保护性拷贝。

3.原型模式的使用方法

  1. 实现Cloneable接口。在java语言有一个Cloneable接口,他的作用只有一个,就是在运行时通知虚拟机可以安全地在实现了此接口的类上使用clone方法。在java虚拟机中,只有实现了这个接口的类才可以被拷贝,否则在运行时会抛出CloneNotSupportedException异常。
  2. 重写Object类中的clone方法。java中,所有类的父类都是Object类,Object类中有一个Clone方法,作用是返回一个对象的拷贝,但是其作用域是protected类型的,一般的类无法调用,因此Prototype类需要将clone方法的作用域改为public类型。

3.1 原型模式分为浅复制和深复制

  1. 浅复制:只是拷贝了基本类型的数据,而引用类型数据,只是拷贝了一份引用地址。
  2. 深复制:在计算机中开辟了一块新的内存地址用于存放复制的对象。

4.代码演示

创建User类

package com.lijie;
import java.util.ArrayList;

public class User implements Cloneable{
    private String name;
    private String password;
    private ArrayList<String> phones;
    
    protected User clone(){
        
        try {
            User user = (User) super.clone();
            //默认引用类型为浅复制,这是设置了深复制
            user.phones = (ArrayList<String>) this.phones.clone();//设置深复制
            return user;
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        
        return null;
    }
    
    //省略所有属性Git Set方法......
}

测试复制

package com.lijie;
import java.util.ArrayList;

public class Client {
    
    public static void main(String[] args) {
    //创建User原型对象
    User user = new User();
    user.setName("李三");
    user.setPassword("123456");
    ArrayList<String> phones = new ArrayList<>();
    phones.add("17674553302");
    user.setPhones(phones);
        
    //copy一个user对象,并且对象的属性
    User user2 = user.clone();
    user2.setPassword("654321");
        
    //查看俩个对象是否是一个
    System.out.println(user == user2);
        
    //查看属性内容
    System.out.println(user.getName() + " | " + user2.getName());
    System.out.println(user.getPassword() + " | " + user2.getPassword());
        
    //查看对于引用类型拷贝
    System.out.println(user.getPhones() == user2.getPhones());
    }
    
}

十二、策略模式

1.什么是策略模式

  • 定义了一系列的算法 或 逻辑 或 相同意义的操作,并将每一个算法、逻辑、操作封装起来,而且使它们还可以相互替换。(其实策略模式Java中用的非常非常广泛)
  • 我觉得主要是为了 简化 if...else 所带来的复杂和难以维护。

2.策略模式应用场景

​ 策略模式的用意是针对一组算法或逻辑,将每一个算法或逻辑封装到具有共同接口的独立的类中,从而使得它们之间可以相互替换。

  1. 例如:我要做一个不同会员打折力度不同的三种策略,初级会员,中级会员,高级会员(三种不同的计算)。
  2. 例如:我要一个支付模块,我要有微信支付、支付宝支付、银联支付等

3.策略模式的优点和缺点

  • 优点: 1、算法可以自由切换。 2、避免使用多重条件判断。 3、扩展性非常良好。
  • 缺点: 1、策略类会增多。 2、所有策略类都需要对外暴露。

4.代码演示

  • 模拟支付模块有微信支付、支付宝支付、银联支付

定义抽象的公共方法

package com.lijie;

//策略模式 定义抽象方法 所有支持公共接口
abstract class PayStrategy {
    // 支付逻辑方法
    abstract void algorithmInterface();
}

定义实现微信支付

package com.lijie;

class PayStrategyA extends PayStrategy {
    void algorithmInterface() {
        System.out.println("微信支付");
    }
}

定义实现支付宝支付

package com.lijie;

class PayStrategyB extends PayStrategy {
    void algorithmInterface() {
        System.out.println("支付宝支付");
    }
}

定义实现银联支付

package com.lijie;

class PayStrategyC extends PayStrategy {
    void algorithmInterface() {
        System.out.println("银联支付");
    }
}

定义下文维护算法策略

package com.lijie;// 使用上下文维护算法策略

class Context {
    
    PayStrategy strategy;
    
    public Context(PayStrategy strategy) {
        this.strategy = strategy;
    }
    
    public void algorithmInterface() {
        strategy.algorithmInterface();
    }
}

运行测试

package com.lijie;

class ClientTestStrategy {
    public static void main(String[] args) {
        Context context;
        //使用支付逻辑A
        context = new Context(new PayStrategyA());
        context.algorithmInterface();
        //使用支付逻辑B
        context = new Context(new PayStrategyB());
        context.algorithmInterface();
        //使用支付逻辑C
        context = new Context(new PayStrategyC());
        context.algorithmInterface();
    }
}

十三、观察者模式

1.什么是观察者模式

  • 先讲什么是行为性模型,行为型模式关注的是系统中对象之间的相互交互,解决系统在运行时对象之间的相互通信和协作,进一步明确对象的职责。
  • 观察者模式,是一种行为性模型,又叫发布-订阅模式,他定义对象之间一种一对多的依赖关系,使得当一个对象改变状态,则所有依赖于它的对象都会得到通知并自动更新。

2.模式的职责

​ 观察者模式主要用于1对N的通知。当一个对象的状态变化时,他需要及时告知一系列对象,令他们做出响应。

实现有两种方式:

  1. 推:每次都会把通知以广播的方式发送给所有观察者,所有的观察者只能被动接收。
  2. 拉:观察者只要知道有情况即可,至于什么时候获取内容,获取什么内容,都可以自主决定。

3.观察者模式应用场景

  1. 关联行为场景,需要注意的是,关联行为是可拆分的,而不是“组合”关系。事件多级触发场景。
  2. 跨系统的消息交换场景,如消息队列、事件总线的处理机制。

4.代码实现观察者模式

定义抽象观察者,每一个实现该接口的实现类都是具体观察者。

package com.lijie;

//观察者的接口,用来存放观察者共有方法
public interface Observer {
    // 观察者方法
    void update(int state);
}

定义具体观察者

package com.lijie;

// 具体观察者
public class ObserverImpl implements Observer {
    // 具体观察者的属性
    private int myState;
    
    public void update(int state) {
        myState=state;
        System.out.println("收到消息,myState值改为:"+state);
    }
    public int getMyState() {
          return myState;
    }
}

定义主题。主题定义观察者数组,并实现增、删及通知操作。

package com.lijie;
import java.util.Vector;

//定义主题,以及定义观察者数组,并实现增、删及通知操作。
public class Subjecct {
    
    //观察者的存储集合,不推荐ArrayList,线程不安全,
    private Vector<Observer> list = new Vector<>();
    
    // 注册观察者方法
    public void registerObserver(Observer obs) {
        list.add(obs);
    }
    
    // 删除观察者方法
    public void removeObserver(Observer obs) {
        list.remove(obs);
    }
    
    // 通知所有的观察者更新
    public void notifyAllObserver(int state) {
        for (Observer observer : list) {
            observer.update(state);
        }
    }
}

定义具体的,他继承继承Subject类,在这里实现具体业务,在具体项目中,该类会有很多。

package com.lijie;

//具体主题
public class RealObserver extends Subjecct {
    //被观察对象的属性
    private int state;
    
    public int getState(){
        return state;
    }
    
    public void setState(int state){
        this.state=state;
        //主题对象(目标对象)值发生改变
        this.notifyAllObserver(state);
    }
    
}

运行测试

package com.lijie;
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 目标对象
        RealObserver subject = new RealObserver();
        // 创建多个观察者
        ObserverImpl obs1 = new ObserverImpl();
        ObserverImpl obs2 = new ObserverImpl();
        ObserverImpl obs3 = new ObserverImpl();
        // 注册到观察队列中
        subject.registerObserver(obs1);
        subject.registerObserver(obs2);
        subject.registerObserver(obs3);
        // 改变State状态
        subject.setState(300);
        System.out.println("obs1观察者的MyState状态值为:"+obs1.getMyState());
        System.out.println("obs2观察者的MyState状态值为:"+obs2.getMyState());
        System.out.println("obs3观察者的MyState状态值为:"+obs3.getMyState());
        // 改变State状态
        subject.setState(400);
        System.out.println("obs1观察者的MyState状态值为:"+obs1.getMyState());
        System.out.println("obs2观察者的MyState状态值为:"+obs2.getMyState());
        System.out.println("obs3观察者的MyState状态值为:"+obs3.getMyState());
    }
}
Last modification:October 10, 2023
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