http://www.cnblogs.com/maowang1991/archive/2013/04/15/3023236.html
设计模式(Design Patterns)
——可复用面向对象软件的基础
设计模式(Design pattern)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用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性。 毫无疑问,设计模式于己于他人于系统都是多赢的,设计模式使代码编制真正工程化,设计模式是软件工程的基石,如同大厦的一块块砖石一样。项目中合理的运用设计模式可以完美的解决很多问题,每种模式在现在中都有相应的原理来与之对应,每一个模式描述了一个在我们周围不断重复发生的问题,以及该问题的核心解决方案,这也是它能被广泛应用的原因。本章系Java之美[从菜鸟到高手演变]系列之设计模式,我们会以理论与实践相结合的方式来进行本章的学习,希望广大程序爱好者,学好设计模式,做一个优秀的软件工程师!
企业级项目实战(带源码)地址:http://zz563143188.iteye.com/blog/1825168
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(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。
2、里氏代换原则(Liskov Substitution Principle)
里氏代换原则(Liskov Substitution Principle LSP)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。—— From Baidu
百科
3、依赖倒转原则(Dependence Inversion Principle)
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(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。
5、迪米特法则(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。
6、合成复用原则(Composite Reuse Principle)
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(Factory Method)
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:
- publicinterfaceSender{
- publicvoidSend();
- }
其次,创建实现类:
- publicclassMailSenderimplementsSender{
- @Override
- publicvoidSend(){
- System.out.println("thisismailsender!");
- }
- }
- publicclassSmsSenderimplementsSender{
- @Override
- publicvoidSend(){
- System.out.println("thisissmssender!");
- }
- }
最后,建工厂类:
- publicclassSendFactory{
- publicSenderproduce(Stringtype){
- if("mail".equals(type)){
- returnnewMailSender();
- }elseif("sms".equals(type)){
- returnnewSmsSender();
- }else{
- System.out.println("请输入正确的类型!");
- returnnull;
- }
- }
- }
我们来测试下:
- publicclassFactoryTest{
- publicstaticvoidmain(String[]args){
- SendFactoryfactory=newSendFactory();
- Sendersender=factory.produce("sms");
- sender.Send();
- }
- }
输出:this is sms sender!
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:
publicSenderproduceMail(){
- returnnewMailSender();
- }
- publicSenderproduceSms(){
- returnnewSmsSender();
- }
- }
测试类如下:
- publicclassFactoryTest{
- publicstaticvoidmain(String[]args){
- SendFactoryfactory=newSendFactory();
- Sendersender=factory.produceMail();
- sender.Send();
- }
- }
输出:this is mailsender!
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。
- publicclassSendFactory{
- publicstaticSenderproduceMail(){
- returnnewMailSender();
- }
- publicstaticSenderproduceSms(){
- returnnewSmsSender();
- }
- }
- publicclassFactoryTest{
- publicstaticvoidmain(String[]args){
- Sendersender=SendFactory.produceMail();
- sender.Send();
- }
- }
输出:this is mailsender!
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(Abstract Factory)
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:
- publicinterfaceSender{
- publicvoidSend();
- }
两个实现类:
- publicclassMailSenderimplementsSender{
- @Override
- publicvoidSend(){
- System.out.println("thisismailsender!");
- }
- }
- publicclassSmsSenderimplementsSender{
- @Override
- publicvoidSend(){
- System.out.println("thisissmssender!");
- }
- }
两个工厂类:
- publicclassSendMailFactoryimplementsProvider{
- @Override
- publicSenderproduce(){
- returnnewMailSender();
- }
- }
- publicclassSendSmsFactoryimplementsProvider{
- @Override
- publicSenderproduce(){
- returnnewSmsSender();
- }
- }
在提供一个接口:
- publicinterfaceProvider{
- publicSenderproduce();
- }
测试类:
- publicclassTest{
- publicstaticvoidmain(String[]args){
- Providerprovider=newSendMailFactory();
- Sendersender=provider.produce();
- sender.Send();
- }
- }
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:
- publicclassSingleton{
- /*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*/
- privatestaticSingletoninstance=null;
- /*私有构造方法,防止被实例化*/
- privateSingleton(){
- }
- /*静态工程方法,创建实例*/
- publicstaticSingletongetInstance(){
- if(instance==null){
- instance=newSingleton();
- }
- returninstance;
- }
- /*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*/
- publicObjectreadResolve(){
- returninstance;
- }
- }
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:
- publicstaticsynchronizedSingletongetInstance(){
- if(instance==null){
- instance=newSingleton();
- }
- returninstance;
- }
但是,synchronized关键字锁住的是这个对象,这样的用法,在性能上会有所下降,因为每次调用getInstance(),都要对对象上锁,事实上,只有在第一次创建对象的时候需要加锁,之后就不需要了,所以,这个地方需要改进。我们改成下面这个:
- publicstaticSingletongetInstance(){
- if(instance==null){
- synchronized(instance){
- if(instance==null){
- instance=newSingleton();
- }
- }
- }
- returninstance;
- }
似乎解决了之前提到的问题,将synchronized关键字加在了内部,也就是说当调用的时候是不需要加锁的,只有在instance为null,并创建对象的时候才需要加锁,性能有一定的提升。但是,这样的情况,还是有可能有问题的,看下面的情况:在Java指令中创建对象和赋值操作是分开进行的,也就是说instance = new Singleton();语句是分两步执行的。但是JVM并不保证这两个操作的先后顺序,也就是说有可能JVM会为新的Singleton实例分配空间,然后直接赋值给instance成员,然后再去初始化这个Singleton实例。这样就可能出错了,我们以A、B两个线程为例:
a>A、B线程同时进入了第一个if判断
b>A首先进入synchronized块,由于instance为null,所以它执行instance = new Singleton();
c>由于JVM内部的优化机制,JVM先画出了一些分配给Singleton实例的空白内存,并赋值给instance成员(注意此时JVM没有开始初始化这个实例),然后A离开了synchronized块。
d>B进入synchronized块,由于instance此时不是null,因此它马上离开了synchronized块并将结果返回给调用该方法的程序。
e>此时B线程打算使用Singleton实例,却发现它没有被初始化,于是错误发生了。
所以程序还是有可能发生错误,其实程序在运行过程是很复杂的,从这点我们就可以看出,尤其是在写多线程环境下的程序更有难度,有挑战性。我们对该程序做进一步优化:
- privatestaticclassSingletonFactory{
- privatestaticSingletoninstance=newSingleton();
- }
- publicstaticSingletongetInstance(){
- returnSingletonFactory.instance;
- }
实际情况是,单例模式使用内部类来维护单例的实现,JVM内部的机制能够保证当一个类被加载的时候,这个类的加载过程是线程互斥的。这样当我们第一次调用getInstance的时候,JVM能够帮我们保证instance只被创建一次,并且会保证把赋值给instance的内存初始化完毕,这样我们就不用担心上面的问题。同时该方法也只会在第一次调用的时候使用互斥机制,这样就解决了低性能问题。这样我们暂时总结一个完美的单例模式:
- publicclassSingleton{
- /*私有构造方法,防止被实例化*/
- privateSingleton(){
- }
- /*此处使用一个内部类来维护单例*/
- privatestaticclassSingletonFactory{
- privatestaticSingletoninstance=newSingleton();
- }
- /*获取实例*/
- publicstaticSingletongetInstance(){
- returnSingletonFactory.instance;
- }
- /*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*/
- publicObjectreadResolve(){
- returngetInstance();
- }
- }
其实说它完美,也不一定,如果在构造函数中抛出异常,实例将永远得不到创建,也会出错。所以说,十分完美的东西是没有的,我们只能根据实际情况,选择最适合自己应用场景的实现方法。也有人这样实现:因为我们只需要在创建类的时候进行同步,所以只要将创建和getInstance()分开,单独为创建加synchronized关键字,也是可以的:
- publicclassSingletonTest{
- privatestaticSingletonTestinstance=null;
- privateSingletonTest(){
- }
- privatestaticsynchronizedvoidsyncInit(){
- if(instance==null){
- instance=newSingletonTest();
- }
- }
- publicstaticSingletonTestgetInstance(){
- if(instance==null){
- syncInit();
- }
- returninstance;
- }
- }
考虑性能的话,整个程序只需创建一次实例,所以性能也不会有什么影响。
补充:采用"影子实例"的办法为单例对象的属性同步更新
- publicclassSingletonTest{
- privatestaticSingletonTestinstance=null;
- privateVectorproperties=null;
- publicVectorgetProperties(){
- returnproperties;
- }
- privateSingletonTest(){
- }
- privatestaticsynchronizedvoidsyncInit(){
- if(instance==null){
- instance=newSingletonTest();
- }
- }
- publicstaticSingletonTestgetInstance(){
- if(instance==null){
- syncInit();
- }
- returninstance;
- }
- publicvoidupdateProperties(){
- SingletonTestshadow=newSingletonTest();
- properties=shadow.getProperties();
- }
- }
通过单例模式的学习告诉我们:
1、单例模式理解起来简单,但是具体实现起来还是有一定的难度。
2、synchronized关键字锁定的是对象,在用的时候,一定要在恰当的地方使用(注意需要使用锁的对象和过程,可能有的时候并不是整个对象及整个过程都需要锁)。
到这儿,单例模式基本已经讲完了,结尾处,笔者突然想到另一个问题,就是采用类的静态方法,实现单例模式的效果,也是可行的,此处二者有什么不同?
首先,静态类不能实现接口。(从类的角度说是可以的,但是那样就破坏了静态了。因为接口中不允许有static修饰的方法,所以即使实现了也是非静态的)
其次,单例可以被延迟初始化,静态类一般在第一次加载是初始化。之所以延迟加载,是因为有些类比较庞大,所以延迟加载有助于提升性能。
再次,单例类可以被继承,他的方法可以被覆写。但是静态类内部方法都是static,无法被覆写。
最后一点,单例类比较灵活,毕竟从实现上只是一个普通的Java类,只要满足单例的基本需求,你可以在里面随心所欲的实现一些其它功能,但是静态类不行。从上面这些概括中,基本可以看出二者的区别,但是,从另一方面讲,我们上面最后实现的那个单例模式,内部就是用一个静态类来实现的,所以,二者有很大的关联,只是我们考虑问题的层面不同罢了。两种思想的结合,才能造就出完美的解决方案,就像HashMap采用数组+链表来实现一样,其实生活中很多事情都是这样,单用不同的方法来处理问题,总是有优点也有缺点,最完美的方法是,结合各个方法的优点,才能最好的解决问题!
4、建造者模式(Builder)
工厂类模式提供的是创建单个类的模式,而建造者模式则是将各种产品集中起来进行管理,用来创建复合对象,所谓复合对象就是指某个类具有不同的属性,其实建造者模式就是前面抽象工厂模式和最后的Test结合起来得到的。我们看一下代码:
还和前面一样,一个Sender接口,两个实现类MailSender和SmsSender。最后,建造者类如下:
- publicclassBuilder{
- privateList<Sender>list=newArrayList<Sender>();
- publicvoidproduceMailSender(intcount){
- for(inti=0;i<count;i++){
- list.add(newMailSender());
- }
- }
- publicvoidproduceSmsSender(intcount){
- for(inti=0;i<count;i++){
- list.add(newSmsSender());
- }
- }
- }
测试类:
- publicclassTest{
- publicstaticvoidmain(String[]args){
- Builderbuilder=newBuilder();
- builder.produceMailSender(10);
- }
- }
从这点看出,建造者模式将很多功能集成到一个类里,这个类可以创造出比较复杂的东西。所以与工程模式的区别就是:工厂模式关注的是创建单个产品,而建造者模式则关注创建符合对象,多个部分。因此,是选择工厂模式还是建造者模式,依实际情况而定。
5、原型模式(Prototype)
原型模式虽然是创建型的模式,但是与工程模式没有关系,从名字即可看出,该模式的思想就是将一个对象作为原型,对其进行复制、克隆,产生一个和原对象类似的新对象。本小结会通过对象的复制,进行讲解。在Java中,复制对象是通过clone()实现的,先创建一个原型类:
- publicclassPrototypeimplementsCloneable{
- publicObjectclone()throwsCloneNotSupportedException{
- Prototypeproto=(Prototype)super.clone();
- returnproto;
- }
- }
很简单,一个原型类,只需要实现Cloneable接口,覆写clone方法,此处clone方法可以改成任意的名称,因为Cloneable接口是个空接口,你可以任意定义实现类的方法名,如cloneA或者cloneB,因为此处的重点是super.clone()这句话,super.clone()调用的是Object的clone()方法,而在Object类中,clone()是native的,具体怎么实现,我会在另一篇文章中,关于解读Java中本地方法的调用,此处不再深究。在这儿,我将结合对象的浅复制和深复制来说一下,首先需要了解对象深、浅复制的概念:
浅复制:将一个对象复制后,基本数据类型的变量都会重新创建,而引用类型,指向的还是原对象所指向的。
深复制:将一个对象复制后,不论是基本数据类型还有引用类型,都是重新创建的。简单来说,就是深复制进行了完全彻底的复制,而浅复制不彻底。
此处,写一个深浅复制的例子:
- publicclassPrototypeimplementsCloneable,Serializable{
- privatestaticfinallongserialVersionUID=1L;
- privateStringstring;
- privateSerializableObjectobj;
- /*浅复制*/
- publicObjectclone()throwsCloneNotSupportedException{
- Prototypeproto=(Prototype)super.clone();
- returnproto;
- }
- /*深复制*/
- publicObjectdeepClone()throwsIOException,ClassNotFoundException{
- /*写入当前对象的二进制流*/
- ByteArrayOutputStreambos=newByteArrayOutputStream();
- ObjectOutputStreamoos=newObjectOutputStream(bos);
- oos.writeObject(this);
- /*读出二进制流产生的新对象*/
- ByteArrayInputStreambis=newByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
- ObjectInputStreamois=newObjectInputStream(bis);
- returnois.readObject();
- }
- publicStringgetString(){
- returnstring;
- }
- publicvoidsetString(Stringstring){
- this.string=string;
- }
- publicSerializableObjectgetObj(){
- returnobj;
- }
- publicvoidsetObj(SerializableObjectobj){
- this.obj=obj;
- }
- }
- classSerializableObjectimplementsSerializable{
- privatestaticfinallongserialVersionUID=1L;
- }
要实现深复制,需要采用流的形式读入当前对象的二进制输入,再写出二进制数据对应的对象。
本章是关于设计模式的最后一讲,会讲到第三种设计模式——行为型模式,共11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。这段时间一直在写关于设计模式的东西,终于写到一半了,写博文是个很费时间的东西,因为我得为读者负责,不论是图还是代码还是表述,都希望能尽量写清楚,以便读者理解,我想不论是我还是读者,都希望看到高质量的博文出来,从我本人出发,我会一直坚持下去,不断更新,源源动力来自于读者朋友们的不断支持,我会尽自己的努力,写好每一篇文章!希望大家能不断给出意见和建议,共同打造完美的博文!
先来张图,看看这11中模式的关系:
第一类:通过父类与子类的关系进行实现。第二类:两个类之间。第三类:类的状态。第四类:通过中间类
13、策略模式(strategy)
策略模式定义了一系列算法,并将每个算法封装起来,使他们可以相互替换,且算法的变化不会影响到使用算法的客户。需要设计一个接口,为一系列实现类提供统一的方法,多个实现类实现该接口,设计一个抽象类(可有可无,属于辅助类),提供辅助函数,关系图如下:
图中ICalculator提供同意的方法,
AbstractCalculator是辅助类,提供辅助方法,接下来,依次实现下每个类:
首先统一接口:
- publicinterfaceICalculator{
- publicintcalculate(Stringexp);
- }
辅助类:
- publicabstractclassAbstractCalculator{
- publicint[]split(Stringexp,Stringopt){
- Stringarray[]=exp.split(opt);
- intarrayInt[]=newint[2];
- arrayInt[0]=Integer.parseInt(array[0]);
- arrayInt[1]=Integer.parseInt(array[1]);
- returnarrayInt;
- }
- }
三个实现类:
- publicclassPlusextendsAbstractCalculatorimplementsICalculator{
- @Override
- publicintcalculate(Stringexp){
- intarrayInt[]=split(exp,"\\+");
- returnarrayInt[0]+arrayInt[1];
- }
- }
- publicclassMinusextendsAbstractCalculatorimplementsICalculator{
- @Override
- publicintcalculate(Stringexp){
- intarrayInt[]=split(exp,"-");
- returnarrayInt[0]-arrayInt[1];
- }
- }
- publicclassMultiplyextendsAbstractCalculatorimplementsICalculator{
- @Override
- publicintcalculate(Stringexp){
- intarrayInt[]=split(exp,"\\*");
- returnarrayInt[0]*arrayInt[1];
- }
- }
简单的测试类:
- publicclassStrategyTest{
- publicstaticvoidmain(String[]args){
- Stringexp="2+8";
- ICalculatorcal=newPlus();
- intresult=cal.calculate(exp);
- System.out.println(result);
- }
- }
输出:10
策略模式的决定权在用户,系统本身提供不同算法的实现,新增或者删除算法,对各种算法做封装。因此,策略模式多用在算法决策系统中,外部用户只需要决定用哪个算法即可。
14、模板方法模式(Template Method)
解释一下模板方法模式,就是指:一个抽象类中,有一个主方法,再定义1...n个方法,可以是抽象的,也可以是实际的方法,定义一个类,继承该抽象类,重写抽象方法,通过调用抽象类,实现对子类的调用,先看个关系图:
就是在AbstractCalculator类中定义一个主方法calculate,calculate()调用spilt()等,Plus和Minus分别继承AbstractCalculator类,通过对AbstractCalculator的调用实现对子类的调用,看下面的例子:
- publicabstractclassAbstractCalculator{
- /*主方法,实现对本类其它方法的调用*/
- publicfinalintcalculate(Stringexp,Stringopt){
- intarray[]=split(exp,opt);
- returncalculate(array[0],array[1]);
- }
- /*被子类重写的方法*/
- abstractpublicintcalculate(intnum1,intnum2);
- publicint[]split(Stringexp,Stringopt){
- Stringarray[]=exp.split(opt);
- intarrayInt[]=newint[2];
- arrayInt[0]=Integer.parseInt(array[0]);
- arrayInt[1]=Integer.parseInt(array[1]);
- returnarrayInt;
- }
- }
- publicclassPlusextendsAbstractCalculator{
- @Override
- publicintcalculate(intnum1,intnum2){
- returnnum1+num2;
- }
- }
测试类:
- publicclassStrategyTest{
- publicstaticvoidmain(String[]args){
- Stringexp="8+8";
- AbstractCalculatorcal=newPlus();
- intresult=cal.calculate(exp,"\\+");
- System.out.println(result);
- }
- }
我跟踪下这个小程序的执行过程:首先将exp和"\\+"做参数,调用AbstractCalculator类里的calculate(String,String)方法,在calculate(String,String)里调用同类的split(),之后再调用calculate(int ,int)方法,从这个方法进入到子类中,执行完return num1 + num2后,将值返回到AbstractCalculator类,赋给result,打印出来。正好验证了我们开头的思路。
15、观察者模式(Observer)
包括这个模式在内的接下来的四个模式,都是类和类之间的关系,不涉及到继承,学的时候应该 记得归纳,记得本文最开始的那个图。观察者模式很好理解,类似于邮件订阅和RSS订阅,当我们浏览一些博客或wiki时,经常会看到RSS图标,就这的意思是,当你订阅了该文章,如果后续有更新,会及时通知你。其实,简单来讲就一句话:当一个对象变化时,其它依赖该对象的对象都会收到通知,并且随着变化!对象之间是一种一对多的关系。先来看看关系图:
我解释下这些类的作用:MySubject类就是我们的主对象,Observer1和Observer2是依赖于MySubject的对象,当MySubject变化时,Observer1和Observer2必然变化。AbstractSubject类中定义着需要监控的对象列表,可以对其进行修改:增加或删除被监控对象,且当MySubject变化时,负责通知在列表内存在的对象。我们看实现代码:
一个Observer接口:
- publicinterfaceObserver{
- publicvoidupdate();
- }
两个实现类:
- publicclassObserver1implementsObserver{
- @Override
- publicvoidupdate(){
- System.out.println("observer1hasreceived!");
- }
- }
- publicclassObserver2implementsObserver{
- @Override
- publicvoidupdate(){
- System.out.println("observer2hasreceived!");
- }
- }
Subject接口及实现类:
- publicinterfaceSubject{
- /*增加观察者*/
- publicvoidadd(Observerobserver);
- /*删除观察者*/
- publicvoiddel(Observerobserver);
- /*通知所有的观察者*/
- publicvoidnotifyObservers();
- /*自身的操作*/
- publicvoidoperation();
- }
- publicabstractclassAbstractSubjectimplementsSubject{
- privateVector<Observer>vector=newVector<Observer>();
- @Override
- publicvoidadd(Observerobserver){
- vector.add(observer);
- }
- @Override
- publicvoiddel(Observerobserver){
- vector.remove(observer);
- }
- @Override
- publicvoidnotifyObservers(){
- Enumeration<Observer>enumo=vector.elements();
- while(enumo.hasMoreElements()){
- enumo.nextElement().update();
- }
- }
- }
- publicclassMySubjectextendsAbstractSubject{
- @Override
- publicvoidoperation(){
- System.out.println("updateself!");
- notifyObservers();
- }
- }
测试类:
- publicclassObserverTest{
- publicstaticvoidmain(String[]args){
- Subjectsub=newMySubject();
- sub.add(newObserver1());
- sub.add(newObserver2());
- sub.operation();
- }
- }
输出:
update self!
observer1 has received!
observer2 has received!
这些东西,其实不难,只是有些抽象,不太容易整体理解,建议读者:根据关系图,新建项目,自己写代码(或者参考我的代码),按照总体思路走一遍,这样才能体会它的思想,理解起来容易!
16、迭代子模式(Iterator)
顾名思义,迭代器模式就是顺序访问聚集中的对象,一般来说,集合中非常常见,如果对集合类比较熟悉的话,理解本模式会十分轻松。这句话包含两层意思:一是需要遍历的对象,即聚集对象,二是迭代器对象,用于对聚集对象进行遍历访问。我们看下关系图:
这个思路和我们常用的一模一样,MyCollection中定义了集合的一些操作,MyIterator中定义了一系列迭代操作,且持有Collection实例,我们来看看实现代码:
两个接口:
- publicinterfaceCollection{
- publicIteratoriterator();
- /*取得集合元素*/
- publicObjectget(inti);
- /*取得集合大小*/
- publicintsize();
- }
- publicinterfaceIterator{
- //前移
- publicObjectprevious();
- //后移
- publicObjectnext();
- publicbooleanhasNext();
- //取得第一个元素
- publicObjectfirst();
- }
两个实现:
- publicclassMyCollectionimplementsCollection{
- publicStringstring[]={"A","B","C","D","E"};
- @Override
- publicIteratoriterator(){
- returnnewMyIterator(this);
- }
- @Override
- publicObjectget(inti){
- returnstring[i];
- }
- @Override
- publicintsize(){
- returnstring.length;
- }
- }
- publicclassMyIteratorimplementsIterator{
- privateCollectioncollection;
- privateintpos=-1;
- publicMyIterator(Collectioncollection){
- this.collection=collection;
- }
- @Override
- publicObjectprevious(){
- if(pos>0){
- pos--;
- }
- returncollection.get(pos);
- }
- @Override
- publicObjectnext(){
- if(pos<collection.size()-1){
- pos++;
- }
- returncollection.get(pos);
- }
- @Override
- publicbooleanhasNext(){
- if(pos<collection.size()-1){
- returntrue;
- }else{
- returnfalse;
- }
- }
- @Override
- publicObjectfirst(){
- pos=0;
- returncollection.get(pos);
- }
- }
测试类:
- publicclassTest{
- publicstaticvoidmain(String[]args){
- Collectioncollection=newMyCollection();
- Iteratorit=collection.iterator();
- while(it.hasNext()){
- System.out.println(it.next());
- }
- }
- }
输出:A B C D E
此处我们貌似模拟了一个集合类的过程,感觉是不是很爽?其实JDK中各个类也都是这些基本的东西,加一些设计模式,再加一些优化放到一起的,只要我们把这些东西学会了,掌握好了,我们也可以写出自己的集合类,甚至框架!
17、责任链模式(Chain of Responsibility)
接下来我们将要谈谈责任链模式,有多个对象,每个对象持有对下一个对象的引用,这样就会形成一条链,请求在这条链上传递,直到某一对象决定处理该请求。但是发出者并不清楚到底最终那个对象会处理该请求,所以,责任链模式可以实现,在隐瞒客户端的情况下,对系统进行动态的调整。先看看关系图:
Abstracthandler类提供了get和set方法,方便MyHandle类设置和修改引用对象,MyHandle类是核心,实例化后生成一系列相互持有的对象,构成一条链。
- publicinterfaceHandler{
- publicvoidoperator();
- }
- publicabstractclassAbstractHandler{
- privateHandlerhandler;
- publicHandlergetHandler(){
- returnhandler;
- }
- publicvoidsetHandler(Handlerhandler){
- this.handler=handler;
- }
- }
- publicclassMyHandlerextendsAbstractHandlerimplementsHandler{
- privateStringname;
- publicMyHandler(Stringname){
- this.name=name;
- }
- @Override
- publicvoidoperator(){
- System.out.println(name+"deal!");
- if(getHandler()!=null){
- getHandler().operator();
- }
- }
- }
- publicclassTest{
- publicstaticvoidmain(String[]args){
- MyHandlerh1=newMyHandler("h1");
- MyHandlerh2=newMyHandler("h2");
- MyHandlerh3=newMyHandler("h3");
- h1.setHandler(h2);
- h2.setHandler(h3);
- h1.operator();
- }
- }
输出:
h1deal!
h2deal!
h3deal!
此处强调一点就是,链接上的请求可以是一条链,可以是一个树,还可以是一个环,模式本身不约束这个,需要我们自己去实现,同时,在一个时刻,命令只允许由一个对象传给另一个对象,而不允许传给多个对象。
18、命令模式(Command)
命令模式很好理解,举个例子,司令员下令让士兵去干件事情,从整个事情的角度来考虑,司令员的作用是,发出口令,口令经过传递,传到了士兵耳朵里,士兵去执行。这个过程好在,三者相互解耦,任何一方都不用去依赖其他人,只需要做好自己的事儿就行,司令员要的是结果,不会去关注到底士兵是怎么实现的。我们看看关系图:
Invoker是调用者(司令员),Receiver是被调用者(士兵),MyCommand是命令,实现了Command接口,持有接收对象,看实现代码:
- publicinterfaceCommand{
- publicvoidexe();
- }
- publicclassMyCommandimplementsCommand{
- privateReceiverreceiver;
- publicMyCommand(Receiverreceiver){
- this.receiver=receiver;
- }
- @Override
- publicvoidexe(){
- receiver.action();
- }
- }
- publicclassReceiver{
- publicvoidaction(){
- System.out.println("commandreceived!");
- }
- }
- publicclassInvoker{
- privateCommandcommand;
- publicInvoker(Commandcommand){
- this.command=command;
- }
- publicvoidaction(){
- command.exe();
- }
- }
- publicclassTest{
- publicstaticvoidmain(String[]args){
- Receiverreceiver=newReceiver();
- Commandcmd=newMyCommand(receiver);
- Invokerinvoker=newInvoker(cmd);
- invoker.action();
- }
- }
输出:command received!
这个很哈理解,命令模式的目的就是达到命令的发出者和执行者之间解耦,实现请求和执行分开,熟悉Struts的同学应该知道,Struts其实就是一种将请求和呈现分离的技术,其中必然涉及命令模式的思想!