设计模式
设计模式是很多程序员总结出来的最佳实践。曾经在刚开始写项目的时候学习过设计模式,在开发过程中,也主动或者被动的使用过。现在写代码虽说不会特意明确在用哪种设计模式,但潜移默化的写出来公认的最佳实践代码,毕竟看的比较清爽。为什么再看一遍设计模式,主要有几个原因:第一,很多优秀的源码基本都使用了设计模式,明确设计模式能够更好的看源码。第二,很多中间件设计理念也是基于设计模式的,还有其他的语言,都有自己的设计最佳实践。对于我来说,设计模式始于java,不止于java。第三,有了这种规范,可以更好的和他人沟通,言简意赅
设计模式原则
1.单一职责原则,就是一个类只负责做一件事情。这样就可以做到解耦合的效果,让代码看起来比较清爽,也体现了java的封装性。还有个原则叫迪米特法则,就是一个对象对另一个对象有尽量少的了解,说的也是解耦合的事情。
2.里氏替换原则和依赖导致原则,说的是继承的事情。父类可以做的事情,子类都可以去做,子类可以尽量去依赖父类去做事情;但是反过来,父类不能依赖子类去做一些事情。体现了java的继承特性。
3.接口隔离原则,接口也应该尽可能的隔离开来。其实类写多了,的确耦合性低,为了让他们交流起来,用的最多的就是接口,毕竟只需要知道做什么,怎么做,去访问那个具体的类吧。
4.开闭原则,对修改关闭,对拓展开放。就是代码需要有很好的延展性,对原有代码结构不能破坏。
创建者模式
创建者模式就是为了用优雅的方式创建我们使用的类。
1.简单工厂模式
这个用的比较少,就是有个工厂,告诉你我要什么东西,你造好了给我就行。
示例
public interface Ball{
public String create();
}
public class Soccer implements Ball{
@Override
public String create(){
return "give you a scoccer";
}
}
public class Basketball implements Ball{
@Overide
public String create(){
return "give you basketball";
}
}
public class EasyBallFactory{
public static Ball createBall(String name){
if(name.equals("basketball")){
return new BasketBall();
}else if(name.equals("soccer")){
return new Soccer();
}else{
return null;
}
}
public static void main(String[] args){
Ball soccer = EasyBallFactory.createBall("soccer");
Ball basketball = EasyBallFactory.createBall("basketball");
System.out.println(soccer.create());
System.out.println(basketball.create());
}
}
2.工厂模式
这个其实和简单工厂模式差不太多,就是将工厂继续拆分,比如说刚刚EasyBallFactory是一个总工厂,我们现在拆分成SoccerFactory和BasketBallFactory分别生产足球和篮球。某个工厂内部可以根据需求生产不同的产品,比如说soccer可以生产不同大小的出来。
示例
public interface BallFactory{
public Ball create();
}
public class SoccerFactory implements BallFactory{
@Override
public Ball create(){
return null;
}
}
public class BasketBallFactory implements BallFactory{
@Override
public Ball create(){
return null;
}
}
3.抽象工厂模式
抽象工厂模式主要设计产品组的概念,就是某一个工厂生产出配套的一系列产品。例如,在生产足球的同时,SoccerFactory还可以生产与之配套的足球杂志。
示例
public interface Journal{
public String create();
}
public class SoccerJournal implements Journal{
@Override
public String create(){
return "give you a Soccer Journal";
}
}
public class SoccerFactory implements BallFactory{
@Override
public Ball create(){
return new Soccer;
}
public Journal createJournal(){
return new SoccerJournal();
}
}
4.单例模式
单例模式有很多种形式,最佳实践应该是两重判断,保证只new出来一个。单例可以说是非常普遍的设计模式了。单例就是指在服务容器的生命周期中只能有这么一个。比如说Servlet、Spring中注入的Bean等等都是单例的。
示例
public class ShiroUtils{
public static Session session;
public static Session getSession(){
if(session == null){
synchronized(ShiroUtils.class){
if(session == null){
session = SecurityUtils.getSubject().getSession();
}
}
}
return session;
}
}
5.建造者模式
将一个复杂对象分布创建。如果一个超大的类的属性特别多,我们可以把属性分门别类,不同属性组成一个稍微小一点的类,再把好几个稍微小点的类窜起来。比方说一个电脑,可以分成不同的稍微小点的部分CPU、主板、显示器。CPU、主板、显示器分别有更多的组件,不再细分。
示例
@Data
public class Computer{
private CPU cpu; // cpu是一个接口,有不同实现如InterCPU AMDCPU等
private MainBoard mainBoard; // mainBoard是个接口,有不同的实现
private DisPlayer disPlayer; // diaPlay是一个接口,有不同的实现
}
public abstract class Builder{
abstract void buildCPU();
abstract void buildMainBoard();
abstract void buildDisPlayer();
abstract Computer createComputer();
}
public class ZhangBuilder extends Builder{
private Computer computer = new Computer();
@Override
void buildCPU(){
computer.setCpu(new InterCPU());
}
@Override
void buildMainBoard(){
computer.setMainBoard(new AMainBoard());
}
@Override
void buildDisPlayer(){
computer.setDisPlayer(new ADisPlayer());
}
@Override
Computer createComputer(){
return computer;
}
}
SpringBoot几乎将所有的配置都写到了java代码中,大量的配置不得不让配置类采用建造者模式,这样层次比较清晰。
6.原型模式
原型模式用的比较少,用于创建重复对象。需要实现Cloneable 可以选择重写clone()方法。clone分为浅克隆和深克隆。浅克隆只是克隆引用,对象还是一个。深克隆是对象也新创建了一个。
示例
@Data
@Builder
public class User implements Cloneable{
private String name;
private int age;
@Override
protected User clone() throws CloneNotSupportedException{
return new User(this.name,this.age);
}
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException{
User user1 = new User("dksa",28);
User user2 = user1.clone();
user1.setAge(19);
System.out.println(user2.getAge()); //28
}
}
结构型模式
上面的设计模式可以帮助我们轻松的创建出对象,下面看几个对象之间的模型。
7.代理模式
Spring的AOP用的是动态代理,何为动态不看了,用过Spring的小伙伴都知道吧。单纯看一下最基础代理模式是什么样的。代理就是,一个对象辅助另一个对象去做某件事,同时还可以增加一点辅助功能。例如,你买车,的确是你花钱把车买到了,但是你不可能直接去和厂家谈吧,你应该通过4S店购买,同时4S店帮助你入保险扣税等操作,最终你才得到了你想要的车。
示例
public interface Buy{
public void buyCar();
}
public class People implements Buy{
@Override
public void buyCar(){
System.out.println("we have a car");
}
}
public class ProxyPeople implements Buy{
private People people;
public ProxyPeople(People people){
this.people=people;
}
@Override
public void buyCar(){
System.out.println("4s店帮你交税,上保险等");
people.buyCar();
}
public static void main(String[] args){
Buy buy = new ProxyPeople(new People);
buy.buyCar();
}
}
8.适配器模式
适配器,顾名思义,是让两个不兼容的东西可以一起工作。例如插座的电源是220V,手机直接给他220V 50HZ的交流电我相信一般都会直接炸了(除了诺基亚…)手机充电器就进行了适配,将电压变小,交流电变成直流电。除了这种需要改变属性的操作(比较好说,不举例子了),适配器还用于在接口继承方面。假设一个顶级接口有一大堆方法需要实现类实现,我新写了个类只是想选择的实现一两个接口,那其他的方法我是不是都需要实现一下,即使是空实现(单纯实现,不进行任何逻辑操作),这是我们就需要一个适配器类,空实现那些方法,我的新类只需要继承这个适配器类就好了,要是想实现某个方法,只需要重写掉配置类中对应的方法就好。
示例
public interface ATopIntf{
public void one();
public void two();
public void three();
}
public class Adapter implements ATopIntf{
@Override
public void one(){}
@Override
public void two(){}
@Override
public void three(){}
}
public class You extends Adapter{
@Override
public void one(){
super.one();
System.out.println("one");
}
}
9.桥接模式
就是用于抽象化和实现化的解耦。又是解耦,貌似设计模式就是教我们如何优雅的解耦。提高了代码的拓展性,并且可以实现代码的动态切换。 最开始的Ball、Soccer、BasketBall接着用,增加新的类。
示例
public class BallCut{
private Ball ball;
public Ball getBall(){
return ball;
}
public void setBall(Ball ball){
this.ball = ball;
}
public void create(){
System.out.println(ball.create());
}
public static void main(String[] args) {
BallCut ballCut = new BallCut();
ballCut.setBall(new Soccer());
ballCut.create();
ballCut.setBall(new BasketBall());
ballCut.create();
}
}
10.装饰模式
一个装饰类,在原来类的基础上增加一点功能。是不是和代理模式很像,我甚至可以将整个代码搬过来照样可以说的通的。这两个模式意思上有点差别,代理模式是原对象做不了那件事,必须让代理对象去做,主导侧重于代理对象,比如说买车。装饰模式是说,就是让原对象直接去做这件事,只是功能上增强一点,主导在于原对象。比如说炒菜的时候撒点盐。
11.外观模式
又称门面模式,就是一个门面,一个操作无需让对象知道其内部实现的复杂度,尽量让用户感知到是非常简单的。这就是为什么我们controller层尽量(或者说一定)少些业务逻辑,让controller层只是起到一个传参和通用性参数校验的功能,剩下的全交给service去做吧。我们还需要在代码中不断将“长得”特别长的代码封装成一个方法,“让处处都有好看的外观”。看一下我们曾写过的代码,这里只起到了传参的作用,究竟这个足球是怎么创建出来的,客户端不必担心。
示例
public static void main(String[] args) {
Ball soccer = EasyBallFactory.createBall("soccer");
System.out.println(soccer.create());
}
12.组合模式
组合模式是将存在某种包含关系的数据组织在一起,典型的例子就是树状结构。例如菜单功能,一个菜单除了自己该有的属性,还可能包含子菜单,创建的时候可以使用递归的方法。
示例
@Data
public class Menu{
private String name;
private int type;
private List<Menu> childMenus;
}
13.享元模式
享元模式尽可能的让用户复用已经有的对象,从而避免造成反复创建对象的资源浪费。首先就会想到数据库连接池还有String常量池,延伸一下,几乎所有和缓存有关的代码,多少都会用到享元模式。享元模式要求大部分的对象可以外部化。这边要说两个概念,享元模式对象的属性可以分为两个部分,内部状态和外部状态,内部状态是指不会随环境而改变的值,比如说个人信息,外部状态是指随环境改变的值,不能进行共享的信息,如某大学生选修的课程。
示例
public abstract class Flyweight{
//内部信息
private String name;
private String age;
//外部信息
private final String subject;
protected Flyweight(String subject){
this.subject = subject;
}
//行为
public abstract void exam();
public String getSubject(){
return subject;
}
}
public class RealFlyweight extends Flyweight{
@Override
public void exam(){
System.out.println(this.getSubject()+" is examing...");
}
public RealFlyweight(String subject){
super(subject);
}
}
public class FlyweightFactory{
private static HashMap<String,Flyweight> pool = new HashMap();
public static Flyweight getFlyweight(String subject){
Flyweight flyweight = null;
if(pool.containsKey(subject)){
flyweight=pool.get(subject);
}else{
flyweight = new RealFlyweight(subject);
pool.put(subject, flyweight);
}
return flyweight;
}
public static void main(String[] args) {
System.out.println(pool.size());
getFlyweight("math");
System.out.println(pool.size());
getFlyweight("english");
System.out.println(pool.size());
getFlyweight("math");
System.out.println(pool.size());
}
}
行为型模式
创建了对象,对象之间有了结构关系,就要看下如何相互作用了。
14.策略模式
定义一组算法, 将每个算法都封装起来, 并且使它们之间可以互换。可以说是一组算法的封装,根据客户端给出的不同要求,进行不同的运算。比如下面这个简易计算器。
示例
public interface Stategy{
public int doOperation(int num1, int num2);
}
public class OperationAdd implements Stategy{
@Override
public int doOperation(int num1, int num2){
return num1 + num2;
}
}
public class OperationSubstract implements Stategy{
@Override
public int doOperation(int num1, int num2){
return num1 - num2;
}
}
public class Context{
private Strategy strategy;
public Context(Strategy strategy){
this.strategy = strategy;
}
public int executeStrategy(int num1, int num2){
return strategy.doOperation(num1,num2);
}
}
public class StrategyPatternDemo{
public static void main(String[] args){
Context context = new Context(new OperationAdd());
System.out.println("10 + 8 =" + context.executeStrategy(10,8));
context = new Context(new OperationSubstract);
System.out.println("10 - 8 = " + context.executeStrategy(10,8));
}
}
15.观察者模式
定义了一种一对多的依赖关系,当一个对象(被观察者)状态改变的时候,所有依赖于该对象的观察者都会被通知,从而进行相关操作。很多中间件都依赖于观察者模式,例如RabbitMQ,还有那些事件驱动模型(好像node就是)。
示例
@Data
public class Student{
public String name;
public Student(String name){
this.name=name;
}
public void dosomething(){
System.out.println(getName()+"交卷");
}
}
public class Teacher{
private Set<Student> students = new HashSet<>();
public void addStudent(Student student){
student.add(student);
}
public void doNotify(){
for(Student student:students){
student.dosomething();
}
}
public static void main(String[] args) {
Teacher teacher = new Teacher();
Student student = new Student("小明");
Student student1 = new Student("小红");
teacher.addStudent(student1);
teacher.doNotify();
}
}
16.责任链模式
责任链模式为请求创建一个接收者对象的链,对发送者和接受者进行解耦合。filter链就是责任链模式。
示例
public abstract class Handler{
private Handler nextHandler;
public final Response handleMessage(Request request){
Reponse reponse = null;
if(this.getHandlerLevel().equals(request.getRequestLeval())){
reponse = this.echo(request);
}else{
if(this.nextHandler != null){
reponse = this.nextHandler.handleMessage(request);
}else{
reponse = new Reponse();
}
}
return reponse;
}
public Handle getNextHandler(){
return nextHandler;
}
public void setNextHandler(Handler nextHandler){
this.nextHandler = nextHandler;
}
protected abstract Level getHandleLevel();
protected abstract Response echo(Request request);
}
17.模板方式模式
一个抽象类公开定义了执行它的方法的方式/模板。它的子类可以按需要重写方法实现,但调用将以抽象类中定义的方式进行。
SpringBoot为用户封装了很多继承代码,都用到了模板方式。
示例
public abstract class DBTemplate{
abstract void open();
abstract void select();
abstract void close();
public final void selectTemplate(){
open();
select();
close();
}
}
public class MysqlDB extends DBTemplate{
@Override
void open(){
System.out.println("MYsql open...");
}
@Override
void select(){
System.out.println("MYsql select...");
}
@Override
void close(){
System.out.println("MYsql close...");
}
public static void main(String[] args){
DBTemplate mysql = new MysqlDB();
mysql.selectTemplate();
}
}
18.状态模式
简单来说,就是一个对象有不同的状态,根据状态不同,可能有不同的行为。
示例
public interface State {
public void doaction(Context context);
}
public class Startstate implements State {
public void doaction(Context context) {
System.out.println("Player is in start state");
context.setstate(this);
}
public String tostring(){
return"Start State"
}
}
public class Stopstate implements State {
public void doaction(Context context){
System. out. println("Player is in stop state")
context. setstate(this):
}
public String tostring() {
return " stop state";
}
}
public class Context{
private State state;
public Context(){
state = null;
}
public void setState(State state){
this.state = state;
}
public State getState(){
return state;
}
}
public class StatePatternDemo{
public static void main(String[] args){
Context context = new Context();
StartState startState = new StartState();
startState.doAction(context);
System.out.println(context.getState().toString());
StopState stopState = new Stop State();
stopState.doAction(context);
System.out.println(context.getState().toString());
}
}
19.迭代器模式
提供一个方法,可以顺序访问一个对象内部的各个元素,不需要知道内部构造。现在基本很少自己实现迭代器了,基本成熟的框架或者强大的JDK都会给出访问的方法,比如说java中iterator。这样做主要是进一步封装对象内部的结构,让行为和结构想耦合。
20.命令模式
命令模式是将请求以命令的形式包裹在对象中,并传递给对象,调用对象寻找到处理该命令的合适的对象,并将该命令传递给相应的对象,该对象执行。简单点说就是不同请求都封装成一个对象,不同的请求调用不同的执行者。
示例
//干活的对象
public class Receiver{
public void doSomething(){
System.out.println("Receiver干活");
}
}
//命令对象
public abstract class Command{
public abstract void exectue();
}
//命令实现
public class ConcreateComand extends Command{
//干活人
private Receiver receiver;
public ConcreateCommand(Receiver receiver){
this.receiver = receiver;
}
@Override
public void exectue(){
this.receiver.doSomething();
}
public static void main(String[] args) {
Receiver receiver = new Receiver();
Command command = new ConcreateCommand(receiver);
command.exectue();
}
}
21.备忘录模式
相当于做一个快照,在不破坏对象本身结构的情况下,记录对象的一个状态,合适的时候可以恢复到这种状态。数据库做事务回滚的时候就用了这种方式。这里需要注意的是,对象不与备忘录本身耦合,而是跟备忘录管理类耦合(就是List<备忘录>)。
示例
@Data//备忘录
public class Memento{
private String state;
}
@Date//某对象
public class Originator{
private String state;
public Memento saveStateToMemento(){
return new Memento(state);
}
public void getStateFromMemento(Memento Menmento){
state = Memento.getState();
}
}
//备忘录管理
public class CareTaker{
private List<Memento> mementoList = new ArrayList<Memento>();
public void add(Memento state){
mementoList.add(state);
}
public Memento get(int index){
return mementoList.get(index);
}
public static void main(String[] args) {
Originator originator = new Originator();
CareTaker careTaker = new CareTaker();
originator.setState("State *1");
originator.setState("State *2");
careTaker.add(originator.saveStateToMemento());
originator.setState("State *3");
careTaker.add(originator.saveStateToMemento());
originator.setState("State *4");
System.out.println("Current State:" + originator.getState());
originator.getStateFromMemento(careTaker.get(0));
System.out.println("First saved State:" + originator.getState());
originator.getStateFromMemento(careTaker.get(1));
System.out.println("Second saved State:" + originator.getState());
}
}
22.访问者模式
当对特定角色进行访问的时候,需要通过访问者进行访问。一个对象不太方便被你直接访问的时候,你需要将自己的引用交给访问者,通过访问者去访问该对象。
23.中介者模式
降低对象或者说事物之间通讯的复杂性,降低耦合。比如说分布式系统中,不是需要实时反馈的操作,我们无需直接对接,只需将想做的事告诉中间件,中间件告诉另外一个系统。比如说,访问(用户点击)一条新闻操作,同时需要记录是谁访问了什么新闻,同时给新闻浏览次数加1,还要实时更新用户喜好…总之要更新n个数据库表,甚至还要操作像ES,Mongo等多个中间件数据。但是对于用户来说,我只是做了一个点击操作,希望得到的结果就是看条新闻啊,你这么多操作,搞这么慢,用户体验很差啊,而且并发量也很低,那不如做成两个小系统,A系统,拉取新闻,推送,并组装一个信息扔给MQ中间件,ok,结束,用户看到新闻。然后B系统监听,得到这个消息,进行各种更新,这里,这个中间件就是我们的中介。
示例
public class ChatRoom{
public static void showMessage(User user, String message){
System.out.println(new Date().toString() + "{" + user.getName() + "} :" + message);
}
}
@Data
public class User{
private String name;
public User(String name){
this.name = name;
}
public void sendMessage(String message){
ChatRoom.showMessage(this, message);
}
public static void main(String[] args) {
User robert = new User("Robert");
User tom = new User("Tom");
robert.sendMessage("你好 tom");
tom.sendMessage("你好 robert");
}
}
24.解释器模式
构建一种翻译方式,将某种语言或描述翻译成我们很好理解的语言或者描述。这里很好理解的意思是看得懂,看的快。我们可以将Map看作一个很好的编译器,key你可以存放一个非常小的字符串,value理论上你可以存放任何东西。