常用设计模式Java——Design pattern

设计模式

• 设计模式（Design Pattern）是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类的、代码设计经验的总结。
• 使用设计模式的目的：为了代码复用，增加可维护性
• 面向对象思想设计原则
  • 单一职责原则
    • 高内聚、低耦合
    • 每个类应该只有一个职责，对外只能提供一种功能，而引起类变化的原因应该只有一个。
  • 开闭原则
    • 核心思想是：一个对象对扩展开放，对修改关闭。
    • 对类的改动是通过增加代码进行的，而不是修改现有代码。
  • 里氏替换原则
    • 核心思想：在任何父类出现的地方都可以用它的子类来替代。
    • 同一个继承体系中的对象应该有共同的行为特征。
  • 依赖注入原则
    • 核心思想：要依赖于抽象，不要依赖于具体实现。
    • 在编程的时候针对抽象类或者接口编程，而不是针对具体实现编程。
  • 接口分离原则
    • 核心思想：不应该强迫程序依赖它们不需要使用的方法。
    • 一个接口不需要提供太多的行为，一个接口应该只提供一种对外的功能，不应该把所有的操作都封装到一个接口中。
  • 迪米特原则
    • 核心思想：一个对象应当对其他对象尽可能少的了解
    • 降低各个对象之间的耦合，提高系统的可维护性。在模块之间应该只通过接口编程，而不理会模块的内部工作原理，它可以使各个模块耦合度降到最低，促进软件的复用
• 设计模式就是实现了这些原则，从而达到了代码复用、增加可维护性的目的。

常见的设计模式

• 简单工厂模式和工厂方法模式(接口)
• 模版设计模式(抽象类)
• 装饰设计模式(IO流)
• 单例设计模式(多线程)
• 适配器模式(GUI)

单例模式

• 概述：单例模式就是要确保类在内存中只有一个对象，该实例必须自动创建，并且对外提供。
• 优点：在系统内存中只存在一个对象，因此可以节约系统资源，对于一些需要频繁创建和销毁的对象单例模式无疑可以提高系统的性能。
• 缺点：没有抽象层，因此扩展很难。职责过重，在一定程序上违背了单一职责原则。
• Q：如何保证类在内存中只有一个对象
  • 构造方法私有化
  • 在成员变量位置创建一个对象
  • 对外提供公共的方法访问
• 代码实现
  • 饿汉式：类一加载就创建对象
    • 不会出问题的单例模式
  • 懒汉式：调用的时候，才去创建对象
    • 懒加载(延迟加载)
    • 线程安全问题

//饿汉式：
private static Student s = new Student();
private Student(){}
public static Student getStudent(){ return s; }
//懒汉式：
private Student(){}
private static Student s = null;
public synchronized static Student getStudent(){
	if(s == null){
		s = new Student();
	}
	return s;
}

• JDK提供的一个单例模式的应用
  • Runtime:每个 Java 应用程序都有一个 Runtime 类实例，使应用程序能够与其运行的环境相连接。
  • exec(String command):可以执行cmd命令

简单工厂模式

• 概述：又叫静态工厂方法模式，它定义一个具体的工厂类负责创建一些类的实例
• 优点：客户端不需要在负责对象的创建，从而明确了各个类的职责
• 缺点：这个静态工厂类负责所有对象的创建，如果有新的对象增加，或者某些对象的创建方式不同，就需要不断的修改工厂类，不利于后期的维护
• 代码案例

public class AnimalFactory {                           
	private AnimalFactory() { }                                                  
	public static Animal createAnimal(String type) {   
		if("dog".equals(type)) {                       
			return new Dog();                          
		}else if("cat".equals(type)) {                 
			return new Cat();                          
		}                                              
		return null;                                   
	}                                                                                                
}  

工厂方法模式

• 概述：工厂方法模式中抽象工厂类负责定义创建对象的接口，具体对象的创建工作由继承抽象工厂的具体类实现。
• 优点：客户端不需要在负责对象的创建，从而明确了各个类的职责，如果有新的对象增加，只需要增加一个具体的类和具体的工厂类即可，不影响已有的代码，后期维护容易，增强了系统的扩展性
• 缺点：需要额外的编写代码，增加了工作量
• 代码案例

public abstract class Animal {
	public abstract void eat();
}
public class Cat extends Animal {
	public void eat() {
		System.out.println("猫吃鱼！");
	}
}
//需要猫
f = new CatFactory();
a = f.createAnimal();
a.eat();
public interface Factory {
	public abstract Animal createAnimal();
}
public class CatFactory implements Factory {
	public Animal createAnimal() {
		return new Cat();
	}
}

适配器模式(GUI)

• 概述：将一个类的接口转换成另外一个客户希望的接口。从而使原来不能直接调用的接口变的可以调用。
• 优点：让本来不适合使用的接口变得适合使用
• 缺点：一次只能适配一个类，使用有一定的局限性
• Q：接口(方法比较多)——实现类(仅仅使用一个，也得把其他方法实现)
  • 解决方案：接口 —— 适配器类(实现接口，仅仅空实现) —— 实现类(用哪个实现哪个)
• 代码案例：

	/*                                                  
 * 让窗体关闭                                            
 * 		事件源：窗口                                      
 * 		事件：对窗体的处理                                   
 * 		事件处理：关闭窗口(System.exit(0))                   
 * 		事件监听                                        
 */                                                 
/*f.addWindowListener(new WindowListener() {        
	public void windowOpened(WindowEvent e) {}      
	public void windowIconified(WindowEvent e) {}   
	public void windowDeiconified(WindowEvent e) {} 
	public void windowDeactivated(WindowEvent e) {} 
	public void windowClosing(WindowEvent e) {      
		System.exit(0);                             
	}                                               
	public void windowClosed(WindowEvent e) {}      
	public void windowActivated(WindowEvent e) {}   
});*/    
		# 适配器类改进：                                           
		//设置窗体关闭
		f.addWindowListener(new WindowAdapter() {
			public void windowClosing(WindowEvent e) {
				System.exit(0);
			}
		});

模块设计模式(抽象类)

• 概述：模版方法模式就是定义一个算法的骨架，而将具体的算法延迟到子类中来实现
• 优点：使用模版方法模式，在定义算法骨架的同时，可以很灵活的实现具体的算法，满足用户灵活多变的需求
• 缺点：如果算法骨架有修改的话，则需要修改抽象类
• 代码实现

public abstract class GetTime {
		public long getTime(){
			long startTime = System.currentTimeMillis();
			code();
			long endTime = System.currentTimeMillis();
			return endTime-startTime;
		}
		public abstract void code();
	}

装饰设计模式(IO流)

• 概述：装饰模式就是使用被装饰类的一个子类的实例，在客户端将这个子类的实例交给装饰类。是继承的替代方案
• 优点：使用装饰模式，可以提供比继承更灵活的扩展对象的功能，它可以动态的添加对象的功能，并且可以随意的组合这些功能
• 缺点：正因为可以随意组合，所以就可能出现一些不合理的逻辑
• 代码实现

BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));