Part1 精讲设计模式
基本知识点复习
田超凡
20191114
目录
1.设计模式设计原则
2.设计模式特点
3.精讲设计模式(上)
3.1策略模式(Strategy)
3.2责任链模式(ResponsibilityChain)
3.3工厂模式(Factory)
3.4模板方法模式(Template)
3.5装饰者模式(Decorator)
3.6观察者模式(Observer)
3.7单例模式(Singleton)
3.8代理模式(Proxy)
3.9门面模式(Facade)
3.10状态模式(State)
3.11适配器模式(Adapter)
1 设计模式设计原则
使用设计模式可以对已有代码进行重构或者高效构建符合特定业务场景的优雅代码，提高代码可复用性、可扩展性、可读性、可维护性、可伸缩性，减少代码冗余问题。
设计模式的实现也遵循着特定的设计原则，主要包括以下几种设计原则：
开闭原则（Open Close Principle）
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。
里氏替换原则（Liskov Substitution Principle）
里氏替换原则(Liskov Substitution Principle LSP)面向对象设计的基本原则之一。 里氏替换原则中说，任何基类可以出现的地方，子类一定可以出现。里氏替换原则是继承复用的基石，是多态得以实现的最有效保障，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。
依赖倒置原则（Dependence Inversion Principle）
依赖倒置原则开闭原则的基础，具体内容是指，面向接口编程，依赖于抽象而不依赖于具体。
接口隔离原则（Interface Segregation Principle）
接口隔离原则是指使用多个隔离的接口，比使用单个接口要好。这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。
最少知道原则（Demeter Principle）
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。
合成复用原则（Composite Reuse Principle）
合成复用原则提倡的是多用组合，少用继承，分而治之
单一职责原则（Principle of single responsibility）
每个接口和类实现的功能尽可能细粒度和单一化，每个接口和类只做自己的事情，从而在高内聚、低耦合的目标上更进一步。
2.设计模式特点
Java常用的设计模式有23种，随着设计模式种类的不断繁衍，根据每个设计模式的职责和功能特点，我们把23种设计模式根据职责和功能进行分类，主要包含三类：
创造型模式
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
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
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。
基础设计模式
3.1策略模式(Strategy)
针对同一个行为使用不同的算法策略实现，解决多重if判断问题。
有共同的抽象行为，具体不同的实现方式称作为不同的策略，最终可以使用Context上下文(抽象策略角色)获取对应策略(具体策略角色)。
应用场景：解决多重if判断问题、聚合支付平台、第三方联合登陆、调用多个不同短信接口等。
3.2 责任链模式(ResponsibilityChain)
请求的发送者和接收者解耦，可以使用多个对象按顺序依次处理同一个请求。
每一个业务模块之间相互依赖比较有关联、每个关联模块称作为handler(处理器)，使用上一个handler引用到下一个hanlder实现一个链表。
应用场景：权限控制、网关权限控制、审批、风控系统等。
3.3 工厂模式(Factory)
使用抽象工厂和工厂方法来统一负责创建和返回不同类型的实例。
实现实例的创建和调用彻底解耦，对外隐藏对象创建的具体实现，只暴露已经创建好的对象，满足开闭原则(对扩展开放，对修改关闭)。
3.4 模板方法模式(Template)
定义一个通用的算法骨架，把相同的行为在模板类中实现，不同的行为延迟到子类实现，最后在模板类中进行动态组装。
提前定义好整体的骨架，不同的行为让字类实现，相同的行为直接定义在抽象类中复用。有大体共同抽象行为全部交给父类实现，不同的行为让子类实现。
应用场景：支付异步回调重构、Servlet实现
3.5 装饰者模式(Decorator)
当开发一个需要可扩展性强的功能模块时，使用装饰者模式可以在不改变原有代码的基础上，使用多个装饰者来扩展程序功能，提高扩展性。
在不改变原有对象的基础上附加功能，相比生成子类更灵活。
应用场景：IO流、MyBatis三级缓存
3.6 观察者模式(Observer)
建立对象和对象之间一对多的依赖关系，这样可以实现一个对象发生变化时，所有订阅它的对象都会收到通知并进行处理，也就是消息发布和订阅的模式(发布者(主题角色)发布消息，订阅者(观察者角色)接收发布的消息并处理)
在对象之间定义一对多的依赖，这样一来，当一个对象改变状态，依赖它的对象收到通知并自动更新，其实指的就是发布订阅模式，发布者发布消息，订阅者获取消息，订阅了就能收到消息，没订阅就收不到消息。
应用场景：发布订阅 事件通知、 Zookeeper、事件监听操作
3.7 单例模式(Singleton)
整个应用程序运行期间，同一个类型的实例只有一个(一个JVM中相同类型实例有且仅有一个)。
单例模式的特点是：单例类有且仅有一个实例，单例类必须自己创建自己实例，单例类必须提供这个实例给其他对象使用。
单例模式实现方式比较常用的有7种：
懒汉模式(线程不安全)、懒汉模式(线程安全)、饿汉模式、静态内部类、双重校验锁、枚举、容器类加载。
枚举是最靠谱的单例模式实现，具有先天的单例安全性，可以防止反射和序列化破坏单例。
对于单例模式的保护，如果想要防止被反射破坏单例，可以使用枚举作为单例类，也可以在单例类私有构造函数加入判断，如果单例已经存在则直接抛出异常。如果想要防止被序列化破坏单例，需要在单例类重写readResolve()方法强行返回单例。建议使用枚举实现单例模式，枚举是先天性单例安全的，不需要显式加入单例保护控制。
3.8 代理模式(Proxy)
实现目标和代理中介隔离，使用代理模式来代替目标执行相应操作，此时就可以在目标方法执行前后动态加入新的功能，进行增强处理，满足开闭原则。
代理模式为目标对象提供一个代理对象以便控制这个对象的访问。
在代理的目标方法执行前后做一些处理，实现AOP通知
应用场景：AOP、事务、日志、权限控制
3.9 门面模式(Facade)
在需要一个地方调用多个子系统的方法时，对外提供一个统一的方法，在方法中调用子系统的方法，把复杂的流程调用进行封装，使得客户端请求调用更加简单。
门面模式对外提供一个统一的方法，来方便客户端访问子系统中的一群接口。
该模式就是把一些复杂的流程封装成一个接口供给外部用户更简单的使用
3.10 状态模式(State)
对于同一个对象的不同状态实现不同行为，每个状态需要执行的行为是完全不同的，也可以用来解决不同状态下的多重if判断问题，每个分支都表示一个完全不同的状态和需要实现的行为。
3.11 适配器模式(Adapter)
解决项目新老版本接口兼容问题，提高扩展性。简单来说，就是将适配器源的方法接口转换成适配器目标的另外一个接口，使用适配器角色进行适配器源和适配器目标的方法适配。
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