大神详解,最全最详细的Java设计模式,值得收藏

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引子

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

很多优秀的文章和书籍都讲的很明白了,我说下自己的体会。 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。比如说:

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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。

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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。

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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。

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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。

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SpringBoot实现了0配置,几乎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,如下:

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结构型模式

上面的设计模式可以帮助我们非常优雅的创建出来对象,下面看几个对象关系之间的模型。

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。

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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。这种模式基本都会用到,毕竟谁的代码还没个顶级接口啊。

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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

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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。

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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。

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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。

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行为型模式

创建了对象,对象之间有了结构关系,就要看下怎么更加优雅的相互作用了。

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。

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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)。下面举个例子,被观察者是监考老师,考试时间结束,通知所有观察者学生上交试卷。

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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。

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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,例如那一堆XXXtemplate。

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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。

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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。这个不举例子了,用过iterator这个的小伙伴应该都清楚,就是不停的next,去访问下一个元素。

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。

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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>),这个好理解,毕竟快照不止一个嘛。

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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。比如说,化学课,想看一个细胞结构,由于肉眼无法直接看到微观世界的玩意,需要通过显微镜间接访问。

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。再比如说,MVC中的控制层就是展示层和模型层的中介。再比如说,下面这个聊天室:

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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。本来我也想举什么编译器这种高大上的,将底层语言甚至机械语言和我们使用的高级编程语言。后来想了想,其实Map就可以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,所以代码就不写了。

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