设计模式初步了解

1.单例模式

Java中单例模式定义：“一个类有且仅有一个实例，并且自行实例化向整个系统提供。”

目的：是使内存中保持1个对象。

单例模式三种常用形式：

第一种形式:懒汉式，也是常用的形式。

public class SingletonClass{
private static SingletonClass instance=null;
public static SingletonClass getInstance()
{
if(instance==null)
{
instance=new SingletonClass();
}
return instance;
}
private SingletonClass(){
}
}

第二种形式:饿汉式

//对第一行static的一些解释
// java允许我们在一个类里面定义静态类。比如内部类（nested class）。
//把nested class封闭起来的类叫外部类。
//在java中，我们不能用static修饰顶级类（top level class）。
//只有内部类可以为static。
public static class Singleton{
//在自己内部定义自己的一个实例，只供内部调用
private static final Singleton instance = new Singleton();
private Singleton(){
//do something
}
//这里提供了一个供外部访问本class的静态方法，可以直接访问
public static Singleton getInstance(){
return instance;
}
}

第三种形式: 双重锁的形式。

public static class Singleton{
private static Singleton instance=null;
private Singleton(){
//do something
}
public static Singleton getInstance(){
if(instance==null){
synchronized(Singleton.class){
if(null==instance){
instance=new Singleton();
}
}
}
return instance;
}
}

//这个模式将同步内容下方到if内部，提高了执行的效率，不必每次获取对象时都进行同步，只有第一次才同步，创建了以后就没必要了。

2.简单工厂模式

简单工厂模式是由一个工厂对象决定创建出哪一种产品类的实例。

Output，接口

public interface Output

{

//接口里定义的属性只能是常量

intMAX_CACHE_LINE = 50;

//接口里定义的只能是public的抽象实例方法

void out();

void getData(String msg);

}

Printer，Output的一个实现

public class Printer implements Output

{

private String[] printData = new String[MAX_CACHE_LINE];

//用以记录当前需打印的作业数

private int dataNum = 0;

public void out()

{

//只要还有作业，继续打印

while(dataNum > 0)

{

System.out.println("打印机打印：" + printData[0]);

//把作业队列整体前移一位，并将剩下的作业数减1

System.arraycopy(printData , 1, printData, 0, --dataNum);

}

}

public void getData(String msg)

{

if (dataNum >= MAX_CACHE_LINE)

{

System.out.println("输出队列已满，添加失败");

}

else

{

//把打印数据添加到队列里，已保存数据的数量加1。

printData[dataNum++] = msg;

}

}

}

BetterPrinter，Output的一个实现

public class BetterPrinter implements Output

{

private String[] printData = new String[MAX_CACHE_LINE * 2];

//用以记录当前需打印的作业数

private int dataNum = 0;

public void out()

{

//只要还有作业，继续打印

while(dataNum > 0)

{

System.out.println("高速打印机正在打印：" + printData[0]);

//把作业队列整体前移一位，并将剩下的作业数减1

System.arraycopy(printData , 1, printData, 0, --dataNum);

}

}

public void getData(String msg)

{

if (dataNum >= MAX_CACHE_LINE * 2)

{

System.out.println("输出队列已满，添加失败");

}

else

{

//把打印数据添加到队列里，已保存数据的数量加1。

printData[dataNum++] = msg;

}

}

}

OutputFactory，简单工厂类

public class Output{

public Output getPrinterOutput(String type) {

if (type.equalsIgnoreCase("better")) {

return new BetterPrinter();

} else {

return new Printer();

}

}
}

public class Computer

{

private Output out;

public Computer(Output out)

{

this.out = out;

}

//定义一个模拟获取字符串输入的方法

public void keyIn(String msg)

{

out.getData(msg);

}

//定义一个模拟打印的方法

public void print()

{

out.out();

}

public static void main(String[] args)

{

//创建OutputFactory

OutputFactory of = new OutputFactory();

//将Output对象传入，创建Computer对象

Computer c = new Computer(of.getPrinterOutput("normal"));

c.keyIn("建筑永恒之道");

c.keyIn("建筑模式语言");

c.print();

c = new Computer(of.getPrinterOutput("better"));

c.keyIn("建筑永恒之道");

c.keyIn("建筑模式语言");

c.print();

}

3.建造模式

该模式其实就是说，一个对象的组成可能有很多其他的对象一起组成的，比如说，一个对象的实现非常复杂，有很多的属性，而这些属性又是其他对象的引用，可能这些对象的引用又包括很多的对象引用。封装这些复杂性，就可以使用建造模式。

4.门面模式

随着系统的不断改进和开发，它们会变得越来越复杂，系统会生成大量的类，这使得程序流程更难被理解。门面模式可为这些类提供一个简化的接口，从而简化访问这些类的复杂性。

门面模式（Facade）也被称为正面模式、外观模式，这种模式用于将一组复杂的类包装到一个简单的外部接口中。

原来的方式

// 依次创建三个部门实例

Payment pay = new PaymentImpl();

Cook cook = new CookImpl();

Waiter waiter = new WaiterImpl();

// 依次调用三个部门实例的方法来实现用餐功能

String food = pay.pay();

food = cook.cook(food);

waiter.serve(food);

门面模式

public class Facade {

// 定义被Facade封装的三个部门

Payment pay;

Cook cook;

Waiter waiter;

// 构造器

public Facade() {

this.pay = new PaymentImpl();

this.cook = new CookImpl();

this.waiter = new WaiterImpl();

}

public void serveFood() {

// 依次调用三个部门的方法，封装成一个serveFood()方法

String food = pay.pay();

food = cook.cook(food);

waiter.serve(food);

}

}

门面模式调用

Facade f = new Facade();

f.serveFood();

5.策略模式

策略模式用于封装系列的算法，这些算法通常被封装在一个被称为Context的类中，客户端程序可以自由选择其中一种算法，或让Context为客户端选择一种最佳算法——使用策略模式的优势是为了支持算法的自由切换。

eg：

public interface DiscountStrategy

{
//定义一个用于计算打折价的方法

double getDiscount(double originPrice);

}

public class OldDiscount implements DiscountStrategy {

// 重写getDiscount()方法，提供旧书打折算法

public double getDiscount(double originPrice) {

System.out.println("使用旧书折扣...");

return originPrice * 0.7;

}

}

//实现DiscountStrategy接口，实现对VIP打折的算法

public class VipDiscount implements DiscountStrategy {

// 重写getDiscount()方法，提供VIP打折算法

public double getDiscount(double originPrice) {

System.out.println("使用VIP折扣...");

return originPrice * 0.5;

}

}

public class DiscountContext

{

//组合一个DiscountStrategy对象

private DiscountStrategy strategy;

//构造器，传入一个DiscountStrategy对象

public DiscountContext(DiscountStrategy strategy)

{

this.strategy  = strategy;

}

//根据实际所使用的DiscountStrategy对象得到折扣价

publicdouble getDiscountPrice(double price)

{

//如果strategy为null，系统自动选择OldDiscount类

if (strategy == null)

{

strategy = new OldDiscount();

}

return this.strategy.getDiscount(price);

}

//提供切换算法的方法

publicvoid setDiscount(DiscountStrategy strategy)

{

this.strategy = strategy;

}

}

public static void main(String[] args)

{

//客户端没有选择打折策略类

DiscountContext dc = new DiscountContext(null);

double price1 = 79;

//使用默认的打折策略

System.out.println("79元的书默认打折后的价格是："

+ dc.getDiscountPrice(price1));

//客户端选择合适的VIP打折策略

dc.setDiscount(new VipDiscount());

double price2 = 89;

//使用VIP打折得到打折价格

System.out.println("89元的书对VIP用户的价格是："

+ dc.getDiscountPrice(price2));

}

6.观察者模式

观察者模式定义了对象间的一对多依赖关系，让一个或多个观察者对象观察一个主题对象。当主题对象的状态发生变化时，系统能通知所有的依赖于此对象的观察者对象，从而使得观察者对象能够自动更新。

观察者：观察者也是一个接口，该接口规定了具体观察者用来更新数据的方法.

public interface Observer {

void update(Observable o, Object arg);

}

主题：主题是一个接口，该接口规定了具体主题需要实现的方法，比如添加、删除观察者以及通知观察者更新数据的方法

import java.util.ArrayList;

import java.util.List;

import java.util.Iterator;

public abstract class Observable {

// 用一个List来保存该对象上所有绑定的事件监听器

List<Observer> observers = new ArrayList<Observer>();

// 定义一个方法，用于从该主题上注册观察者

public void registObserver(Observer o) {

observers.add(o);

}

// 定义一个方法，用于从该主题中删除观察者

public void removeObserver(Observer o) {

observers.add(o);

// 通知该主题上注册的所有观察者

public void notifyObservers(Object value) {

// 遍历注册到该被观察者上的所有观察者

for (Iterator it = observers.iterator(); it.hasNext();) {

Observer o = (Observer) it.next();

// 显式每个观察者的update方法

o.update(this, value);

}

}

}

具体主题：具体主题是一个实现主题接口的类，该类包含了会经常发生变化的数据。而且还有一个集合，该集合存放的是观察者的引用。

public class Product extends Observable {

// 定义两个属性

private String name;

private double price;

// 无参数的构造器

public Product() {

}

public Product(String name, double price) {

this.name = name;

this.price = price;

}

public String getName() {

return name;

}

// 当程序调用name的setter方法来修改Product的name属性时

// 程序自然触发该对象上注册的所有观察者

public void setName(String name) {

this.name = name;

notifyObservers(name);

}

public double getPrice() {

return price;

}

// 当程序调用price的setter方法来修改Product的price属性时

// 程序自然触发该对象上注册的所有观察者

public void setPrice(double price) {

this.price = price;

notifyObservers(price);

}

}

具体观察者：具体观察者是实现了观察者接口的一个类。具体观察者包含有可以存放具体主题引用的主题接口变量，以便具体观察者让具体主题将自己的引用添加到具体主题的集合中，让自己成为它的观察者，或者让这个具体主题将自己从具体主题的集合中删除，使自己不在时它的观察者.

import javax.swing.JFrame;

import javax.swing.JLabel;

public class NameObserver implements Observer {

// 实现观察者必须实现的update方法

public void update(Observable o, Object arg) {

if (arg instanceof String) {

// 产品名称改变值在name中

String name = (String) arg;

// 启动一个JFrame窗口来显示被观察对象的状态改变

JFrame f = new JFrame("观察者");

JLabel l = new JLabel("名称改变为：" + name);

f.add(l);

f.pack();

f.setVisible(true);

System.out.println("名称观察者:" + o + "物品名称已经改变为: " + name);

}

}

}

public class PriceObserver implements Observer {

// 实现观察者必须实现的update方法

public void update(Observable o, Object arg) {

if (arg instanceof Double) {

System.out.println("价格观察者:" + o + "物品价格已经改变为: " + arg);

}

}

}

测试：

public class Test {

public static void main(String[] args) {

// 创建一个被观察者对象

Product p = new Product("电视机", 176);

// 创建两个观察者对象

NameObserver no = new NameObserver();

PriceObserver po = new PriceObserver();

// 向被观察对象上注册两个观察者对象

p.registObserver(no);

p.registObserver(po);

// 程序调用setter方法来改变Product的name和price属性

p.setName("书桌");

p.setPrice(345f);

}

}

7.代理模式

代理模式是一种应用非常广泛的设计模式，当客户端代码需要调用某个对象时，客户端实际上不关心是否准确得到该对象，它只要一个能提供该功能的对象即可，此时我们就可返回该对象的代理（Proxy）。

代理就是一个Java对象代表另一个Java对象来采取行动。如：

public class ImageProxy implements Image

{

//组合一个image实例，作为被代理的对象

private Image image;

//使用抽象实体来初始化代理对象

public ImageProxy(Image image)

{

this.image = image;

}

/**

* 重写Image接口的show()方法

* 该方法用于控制对被代理对象的访问，

* 并根据需要负责创建和删除被代理对象

*/

public void show()

{

//只有当真正需要调用image的show方法时才创建被代理对象

if (image == null)

{

image = new BigImage();

}

image.show();

}

}

如：Hibernate默认启用延迟加载，当系统加载A实体时，A实体关联的B实体并未被加载出来，A实体所关联的B实体全部是代理对象——只有等到A实体真正需要访问B实体时，系统才会去数据库里抓取B实体所对应的记录。

8.命令模式：

某个方法需要完成某一个功能，完成这个功能的大部分步骤已经确定了，但可能有少量具体步骤无法确定，必须等到执行该方法时才可以确定。（在某些编程语言如Ruby、Perl里，允许传入一个代码块作为参数。但Jara暂时还不支持代码块作为参数）。

在Java中，传入该方法的是一个对象，该对象通常是某个接口的匿名实现类的实例，该接口通常被称为命令接口，这种设计方式也被称为命令模式。

public interface Command

{

//接口里定义的process方法用于封装“处理行为”

void process(int[] target);

}

public class ProcessArray

{

//定义一个each()方法，用于处理数组，

publicv oid each(int[] target , Command cmd)

{

cmd.process(target);

}

}

public class TestCommand

{

public static void main(String[] args)

{

ProcessArray pa = new ProcessArray();

int[] target = {3, -4, 6, 4};

//第一次处理数组，具体处理行为取决于Command对象

pa.each(target , new Command()

{

//重写process()方法，决定具体的处理行为

public void process(int[] target)

{

for (int tmp : target )

{

System.out.println("迭代输出目标数组的元素:" + tmp);

}

}

});

System.out.println("------------------");

//第二次处理数组，具体处理行为取决于Command对象

pa.each(target , new Command()

{

//重写process方法，决定具体的处理行为

public void process(int[] target)

{

int sum = 0;

for (int tmp : target )

{

sum += tmp;

}

System.out.println("数组元素的总和是:" + sum);

}

});

}

}

9.桥接模式

由于实际的需要，某个类具有两个以上的维度变化，如果只是使用继承将无法实现这种需要，或者使得设计变得相当臃肿。而桥接模式的做法是把变化部分抽象出来，使变化部分与主类分离开来，从而将多个的变化彻底分离。最后提供一个管理类来组合不同维度上的变化，通过这种组合来满足业务的需要。

Peppery口味风格接口：

public interface Peppery

{

String style();

}

口味之一

public class PepperySytle implements Peppery

{

//实现"辣味"风格的方法

public String style()

{

return"辣味很重，很过瘾...";

}

}

口味之二

public class PlainStyle implements Peppery

{

//实现"不辣"风格的方法

public String style()

{

return"味道清淡，很养胃...";

}

}

口味的桥梁

public abstract class AbstractNoodle

{

//组合一个Peppery变量，用于将该维度的变化独立出来

protected Peppery style;

//每份Noodle必须组合一个Peppery对象

public AbstractNoodle(Peppery style)

{

this.style = style;

}

public abstract void eat();

}

材料之一，继承口味

public class PorkyNoodle extends AbstractNoodle

{

public PorkyNoodle(Peppery style)

{

super(style);

}

//实现eat()抽象方法

public void eat()

{

System.out.println("这是一碗稍嫌油腻的猪肉面条。"

+ super.style.style());

}

}

材料之二，继承口味

public class BeefMoodle extends AbstractNoodle

{

public BeefMoodle(Peppery style)

{

super(style);

}

//实现eat()抽象方法

public void eat()

{

System.out.println("这是一碗美味的牛肉面条。"

+ super.style.style());

}

}

主程序

public class Test

{

public static void main(String[] args)

{

//下面将得到“辣味”的牛肉面

AbstractNoodle noodle1 = new BeefMoodle(

new PepperySytle());

noodle1.eat();

//下面将得到“不辣”的牛肉面

AbstractNoodle noodle2 = new BeefMoodle(

new PlainStyle());

noodle2.eat();

//下面将得到“辣味”的猪肉面

AbstractNoodle noodle3 = new PorkyNoodle(

new PepperySytle());

noodle3.eat();

//下面将得到“不辣”的猪肉面

AbstractNoodle noodle4 = new PorkyNoodle(

new PlainStyle());

noodle4.eat();

}

}