Java的23種設(shè)計(jì)模式，詳細(xì)講解（三）

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1. 適配器（Adapter）

Intent

把一個(gè)類接口轉(zhuǎn)換成另一個(gè)用戶需要的接口。

創(chuàng)新互聯(lián)從2013年成立，先為零陵等服務(wù)建站，零陵等地企業(yè)，進(jìn)行企業(yè)商務(wù)咨詢服務(wù)。為零陵企業(yè)網(wǎng)站制作PC+手機(jī)+微官網(wǎng)三網(wǎng)同步一站式服務(wù)解決您的所有建站問(wèn)題。

Java的23種設(shè)計(jì)模式，詳細(xì)講解（三）

Class Diagram

Java的23種設(shè)計(jì)模式，詳細(xì)講解（三）

Implementation

鴨子（Duck）和火雞（Turkey）擁有不同的叫聲，Duck 的叫聲調(diào)用 quack() 方法，而 Turkey 調(diào)用 gobble() 方法。

要求將 Turkey 的 gobble() 方法適配成 Duck 的 quack() 方法，從而讓火雞冒充鴨子！

public?interface?Duck?{
????void?quack();}public?interface?Turkey?{
????void?gobble();}public?class?WildTurkey?implements?Turkey?{
????@Override
????public?void?gobble()?{
????????System.out.println("gobble!");
????}}public?class?TurkeyAdapter?implements?Duck?{
????Turkey?turkey;

????public?TurkeyAdapter(Turkey?turkey)?{
????????this.turkey?=?turkey;
????}

????@Override
????public?void?quack()?{
????????turkey.gobble();
????}}public?class?Client?{
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????Turkey?turkey?=?new?WildTurkey();
????????Duck?duck?=?new?TurkeyAdapter(turkey);
????????duck.quack();
????}}

JDK

java.util.Arrays#asList()
java.util.Collections#list()
java.util.Collections#enumeration()
javax.xml.bind.annotation.adapters.XMLAdapter

2. 橋接（Bridge）

Intent

將抽象與實(shí)現(xiàn)分離開來(lái)，使它們可以獨(dú)立變化。

Class Diagram

Abstraction：定義抽象類的接口
Implementor：定義實(shí)現(xiàn)類接口

Java的23種設(shè)計(jì)模式，詳細(xì)講解（三）

Implementation

RemoteControl 表示遙控器，指代 Abstraction。

TV 表示電視，指代 Implementor。

橋接模式將遙控器和電視分離開來(lái)，從而可以獨(dú)立改變遙控器或者電視的實(shí)現(xiàn)。

public?abstract?class?TV?{
????public?abstract?void?on();

????public?abstract?void?off();

????public?abstract?void?tuneChannel();}public?class?Sony?extends?TV?{
????@Override
????public?void?on()?{
????????System.out.println("Sony.on()");
????}

????@Override
????public?void?off()?{
????????System.out.println("Sony.off()");
????}

????@Override
????public?void?tuneChannel()?{
????????System.out.println("Sony.tuneChannel()");
????}}public?class?RCA?extends?TV?{
????@Override
????public?void?on()?{
????????System.out.println("RCA.on()");
????}

????@Override
????public?void?off()?{
????????System.out.println("RCA.off()");
????}

????@Override
????public?void?tuneChannel()?{
????????System.out.println("RCA.tuneChannel()");
????}}public?abstract?class?RemoteControl?{
????protected?TV?tv;

????public?RemoteControl(TV?tv)?{
????????this.tv?=?tv;
????}

????public?abstract?void?on();

????public?abstract?void?off();

????public?abstract?void?tuneChannel();}public?class?ConcreteRemoteControl1?extends?RemoteControl?{
????public?ConcreteRemoteControl1(TV?tv)?{
????????super(tv);
????}

????@Override
????public?void?on()?{
????????System.out.println("ConcreteRemoteControl1.on()");
????????tv.on();
????}

????@Override
????public?void?off()?{
????????System.out.println("ConcreteRemoteControl1.off()");
????????tv.off();
????}

????@Override
????public?void?tuneChannel()?{
????????System.out.println("ConcreteRemoteControl1.tuneChannel()");
????????tv.tuneChannel();
????}}public?class?ConcreteRemoteControl2?extends?RemoteControl?{
????public?ConcreteRemoteControl2(TV?tv)?{
????????super(tv);
????}

????@Override
????public?void?on()?{
????????System.out.println("ConcreteRemoteControl2.on()");
????????tv.on();
????}

????@Override
????public?void?off()?{
????????System.out.println("ConcreteRemoteControl2.off()");
????????tv.off();
????}

????@Override
????public?void?tuneChannel()?{
????????System.out.println("ConcreteRemoteControl2.tuneChannel()");
????????tv.tuneChannel();
????}}public?class?Client?{
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????RemoteControl?remoteControl1?=?new?ConcreteRemoteControl1(new?RCA());
????????remoteControl1.on();
????????remoteControl1.off();
????????remoteControl1.tuneChannel();
????????RemoteControl?remoteControl2?=?new?ConcreteRemoteControl2(new?Sony());
?????????remoteControl2.on();
?????????remoteControl2.off();
?????????remoteControl2.tuneChannel();
????}}

JDK

AWT (It provides an abstraction layer which maps onto the native OS the windowing support.)
JDBC

3. 組合（Composite）

Intent

將對(duì)象組合成樹形結(jié)構(gòu)來(lái)表示“整體/部分”層次關(guān)系，允許用戶以相同的方式處理單獨(dú)對(duì)象和組合對(duì)象。

Class Diagram

組件（Component）類是組合類（Composite）和葉子類（Leaf）的父類，可以把組合類看成是樹的中間節(jié)點(diǎn)。

組合對(duì)象擁有一個(gè)或者多個(gè)組件對(duì)象，因此組合對(duì)象的操作可以委托給組件對(duì)象去處理，而組件對(duì)象可以是另一個(gè)組合對(duì)象或者葉子對(duì)象。

Java的23種設(shè)計(jì)模式，詳細(xì)講解（三）

Implementation

public?abstract?class?Component?{
????protected?String?name;

????public?Component(String?name)?{
????????this.name?=?name;
????}

????public?void?print()?{
????????print(0);
????}

????abstract?void?print(int?level);

????abstract?public?void?add(Component?component);

????abstract?public?void?remove(Component?component);}public?class?Composite?extends?Component?{

????private?List<Component>?child;

????public?Composite(String?name)?{
????????super(name);
????????child?=?new?ArrayList<>();
????}

????@Override
????void?print(int?level)?{
????????for?(int?i?=?0;?i?<?level;?i++)?{
????????????System.out.print("--");
????????}
????????System.out.println("Composite:"?+?name);
????????for?(Component?component?:?child)?{
????????????component.print(level?+?1);
????????}
????}

????@Override
????public?void?add(Component?component)?{
????????child.add(component);
????}

????@Override
????public?void?remove(Component?component)?{
????????child.remove(component);
????}}public?class?Leaf?extends?Component?{
????public?Leaf(String?name)?{
????????super(name);
????}

????@Override
????void?print(int?level)?{
????????for?(int?i?=?0;?i?<?level;?i++)?{
????????????System.out.print("--");
????????}
????????System.out.println("left:"?+?name);
????}

????@Override
????public?void?add(Component?component)?{
????????throw?new?UnsupportedOperationException();?//?犧牲透明性換取單一職責(zé)原則，這樣就不用考慮是葉子節(jié)點(diǎn)還是組合節(jié)點(diǎn)????}

????@Override
????public?void?remove(Component?component)?{
????????throw?new?UnsupportedOperationException();
????}}public?class?Client?{
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????Composite?root?=?new?Composite("root");
????????Component?node1?=?new?Leaf("1");
????????Component?node2?=?new?Composite("2");
????????Component?node3?=?new?Leaf("3");
????????root.add(node1);
????????root.add(node2);
????????root.add(node3);
????????Component?node21?=?new?Leaf("21");
????????Component?node22?=?new?Composite("22");
????????node2.add(node21);
????????node2.add(node22);
????????Component?node221?=?new?Leaf("221");
????????node22.add(node221);
????????root.print();
????}}Composite:root--left:1--Composite:2----left:21----Composite:22------left:221--left:3

JDK

javax.swing.JComponent#add(Component)
java.awt.Container#add(Component)
java.util.Map#putAll(Map)
java.util.List#addAll(Collection)
java.util.Set#addAll(Collection)

4. 裝飾（Decorator）

Intent

為對(duì)象動(dòng)態(tài)添加功能。

Class Diagram

裝飾者（Decorator）和具體組件（ConcreteComponent）都繼承自組件（Component），具體組件的方法實(shí)現(xiàn)不需要依賴于其它對(duì)象，而裝飾者組合了一個(gè)組件，這樣它可以裝飾其它裝飾者或者具體組件。所謂裝飾，就是把這個(gè)裝飾者套在被裝飾者之上，從而動(dòng)態(tài)擴(kuò)展被裝飾者的功能。裝飾者的方法有一部分是自己的，這屬于它的功能，然后調(diào)用被裝飾者的方法實(shí)現(xiàn)，從而也保留了被裝飾者的功能。可以看到，具體組件應(yīng)當(dāng)是裝飾層次的最低層，因?yàn)橹挥芯唧w組件的方法實(shí)現(xiàn)不需要依賴于其它對(duì)象。

Java的23種設(shè)計(jì)模式，詳細(xì)講解（三）

Implementation

設(shè)計(jì)不同種類的飲料，飲料可以添加配料，比如可以添加牛奶，并且支持動(dòng)態(tài)添加新配料。每增加一種配料，該飲料的價(jià)格就會(huì)增加，要求計(jì)算一種飲料的價(jià)格。

下圖表示在 DarkRoast 飲料上新增新添加 Mocha 配料，之后又添加了 Whip 配料。DarkRoast 被 Mocha 包裹，Mocha 又被 Whip 包裹。它們都繼承自相同父類，都有 cost() 方法，外層類的 cost() 方法調(diào)用了內(nèi)層類的 cost() 方法。

Java的23種設(shè)計(jì)模式，詳細(xì)講解（三）

public?interface?Beverage?{
????double?cost();}public?class?DarkRoast?implements?Beverage?{
????@Override
????public?double?cost()?{
????????return?1;
????}}public?class?HouseBlend?implements?Beverage?{
????@Override
????public?double?cost()?{
????????return?1;
????}}public?abstract?class?CondimentDecorator?implements?Beverage?{
????protected?Beverage?beverage;}public?class?Milk?extends?CondimentDecorator?{

????public?Milk(Beverage?beverage)?{
????????this.beverage?=?beverage;
????}

????@Override
????public?double?cost()?{
????????return?1?+?beverage.cost();
????}}public?class?Mocha?extends?CondimentDecorator?{

????public?Mocha(Beverage?beverage)?{
????????this.beverage?=?beverage;
????}

????@Override
????public?double?cost()?{
????????return?1?+?beverage.cost();
????}}public?class?Client?{

????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????Beverage?beverage?=?new?HouseBlend();
????????beverage?=?new?Mocha(beverage);
????????beverage?=?new?Milk(beverage);
????????System.out.println(beverage.cost());
????}}3.0

設(shè)計(jì)原則

類應(yīng)該對(duì)擴(kuò)展開放，對(duì)修改關(guān)閉：也就是添加新功能時(shí)不需要修改代碼。飲料可以動(dòng)態(tài)添加新的配料，而不需要去修改飲料的代碼。

不可能把所有的類設(shè)計(jì)成都滿足這一原則，應(yīng)當(dāng)把該原則應(yīng)用于最有可能發(fā)生改變的地方。

JDK

java.io.BufferedInputStream(InputStream)
java.io.DataInputStream(InputStream)
java.io.BufferedOutputStream(OutputStream)
java.util.zip.ZipOutputStream(OutputStream)
java.util.Collections#checkedList|Map|Set|SortedSet|SortedMap

5. 外觀（Facade）

Intent

提供了一個(gè)統(tǒng)一的接口，用來(lái)訪問(wèn)子系統(tǒng)中的一群接口，從而讓子系統(tǒng)更容易使用。

Class Diagram

Java的23種設(shè)計(jì)模式，詳細(xì)講解（三）

Implementation

觀看電影需要操作很多電器，使用外觀模式實(shí)現(xiàn)一鍵看電影功能。

public?class?SubSystem?{
????public?void?turnOnTV()?{
????????System.out.println("turnOnTV()");
????}

????public?void?setCD(String?cd)?{
????????System.out.println("setCD(?"?+?cd?+?"?)");
????}

????public?void?startWatching(){
????????System.out.println("startWatching()");
????}}public?class?Facade?{
????private?SubSystem?subSystem?=?new?SubSystem();

????public?void?watchMovie()?{
????????subSystem.turnOnTV();
????????subSystem.setCD("a?movie");
????????subSystem.startWatching();
????}}public?class?Client?{
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????Facade?facade?=?new?Facade();
????????facade.watchMovie();
????}}

設(shè)計(jì)原則

最少知識(shí)原則：只和你的密友談話。也就是說(shuō)客戶對(duì)象所需要交互的對(duì)象應(yīng)當(dāng)盡可能少。

6. 享元（Flyweight）

Intent

利用共享的方式來(lái)支持大量細(xì)粒度的對(duì)象，這些對(duì)象一部分內(nèi)部狀態(tài)是相同的。

Class Diagram

Flyweight：享元對(duì)象
IntrinsicState：內(nèi)部狀態(tài)，享元對(duì)象共享內(nèi)部狀態(tài)
ExtrinsicState：外部狀態(tài)，每個(gè)享元對(duì)象的外部狀態(tài)不同

Java的23種設(shè)計(jì)模式，詳細(xì)講解（三）

Implementation

public?interface?Flyweight?{
????void?doOperation(String?extrinsicState);}public?class?ConcreteFlyweight?implements?Flyweight?{

????private?String?intrinsicState;

????public?ConcreteFlyweight(String?intrinsicState)?{
????????this.intrinsicState?=?intrinsicState;
????}

????@Override
????public?void?doOperation(String?extrinsicState)?{
????????System.out.println("Object?address:?"?+?System.identityHashCode(this));
????????System.out.println("IntrinsicState:?"?+?intrinsicState);
????????System.out.println("ExtrinsicState:?"?+?extrinsicState);
????}}public?class?FlyweightFactory?{

????private?HashMap<String,?Flyweight>?flyweights?=?new?HashMap<>();

????Flyweight?getFlyweight(String?intrinsicState)?{
????????if?(!flyweights.containsKey(intrinsicState))?{
????????????Flyweight?flyweight?=?new?ConcreteFlyweight(intrinsicState);
????????????flyweights.put(intrinsicState,?flyweight);
????????}
????????return?flyweights.get(intrinsicState);
????}}public?class?Client?{

????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????FlyweightFactory?factory?=?new?FlyweightFactory();
????????Flyweight?flyweight1?=?factory.getFlyweight("aa");
????????Flyweight?flyweight2?=?factory.getFlyweight("aa");
????????flyweight1.doOperation("x");
????????flyweight2.doOperation("y");
????}}Object?address:?1163157884IntrinsicState:?aaExtrinsicState:?xObject?address:?1163157884IntrinsicState:?aaExtrinsicState:?y

JDK

Java 利用緩存來(lái)加速大量小對(duì)象的訪問(wèn)時(shí)間。

java.lang.Integer#valueOf(int)
java.lang.Boolean#valueOf(boolean)
java.lang.Byte#valueOf(byte)
java.lang.Character#valueOf(char)

7. 代理（Proxy）

Intent

控制對(duì)其它對(duì)象的訪問(wèn)。

Class Diagram

代理有以下四類：

遠(yuǎn)程代理（Remote Proxy）：控制對(duì)遠(yuǎn)程對(duì)象（不同地址空間）的訪問(wèn)，它負(fù)責(zé)將請(qǐng)求及其參數(shù)進(jìn)行編碼，并向不同地址空間中的對(duì)象發(fā)送已經(jīng)編碼的請(qǐng)求。
虛擬代理（Virtual Proxy）：根據(jù)需要?jiǎng)?chuàng)建開銷很大的對(duì)象，它可以緩存實(shí)體的附加信息，以便延遲對(duì)它的訪問(wèn)，例如在網(wǎng)站加載一個(gè)很大圖片時(shí)，不能馬上完成，可以用虛擬代理緩存圖片的大小信息，然后生成一張臨時(shí)圖片代替原始圖片。
保護(hù)代理（Protection Proxy）：按權(quán)限控制對(duì)象的訪問(wèn)，它負(fù)責(zé)檢查調(diào)用者是否具有實(shí)現(xiàn)一個(gè)請(qǐng)求所必須的訪問(wèn)權(quán)限。
智能代理（Smart Reference）：取代了簡(jiǎn)單的指針，它在訪問(wèn)對(duì)象時(shí)執(zhí)行一些附加操作：記錄對(duì)象的引用次數(shù)；當(dāng)?shù)谝淮我靡粋€(gè)對(duì)象時(shí)，將它裝入內(nèi)存；在訪問(wèn)一個(gè)實(shí)際對(duì)象前，檢查是否已經(jīng)鎖定了它，以確保其它對(duì)象不能改變它。

Java的23種設(shè)計(jì)模式，詳細(xì)講解（三）

Implementation

以下是一個(gè)虛擬代理的實(shí)現(xiàn)，模擬了圖片延遲加載的情況下使用與圖片大小相等的臨時(shí)內(nèi)容去替換原始圖片，直到圖片加載完成才將圖片顯示出來(lái)。

public?interface?Image?{
????void?showImage();}public?class?HighResolutionImage?implements?Image?{

????private?URL?imageURL;
????private?long?startTime;
????private?int?height;
????private?int?width;

????public?int?getHeight()?{
????????return?height;
????}

????public?int?getWidth()?{
????????return?width;
????}

????public?HighResolutionImage(URL?imageURL)?{
????????this.imageURL?=?imageURL;
????????this.startTime?=?System.currentTimeMillis();
????????this.width?=?600;
????????this.height?=?600;
????}

????public?boolean?isLoad()?{
????????//?模擬圖片加載，延遲?3s?加載完成????????long?endTime?=?System.currentTimeMillis();
????????return?endTime?-?startTime?>?3000;
????}

????@Override
????public?void?showImage()?{
????????System.out.println("Real?Image:?"?+?imageURL);
????}}public?class?ImageProxy?implements?Image?{

????private?HighResolutionImage?highResolutionImage;

????public?ImageProxy(HighResolutionImage?highResolutionImage)?{
????????this.highResolutionImage?=?highResolutionImage;
????}

????@Override
????public?void?showImage()?{
????????while?(!highResolutionImage.isLoad())?{
????????????try?{
????????????????System.out.println("Temp?Image:?"?+?highResolutionImage.getWidth()?+?"?"?+?highResolutionImage.getHeight());
????????????????Thread.sleep(100);
????????????}?catch?(InterruptedException?e)?{
????????????????e.printStackTrace();
????????????}
????????}
????????highResolutionImage.showImage();
????}}public?class?ImageViewer?{

????public?static?void?main(String[]?args)?throws?Exception?{
????????String?image?=?"http://image.jpg";
????????URL?url?=?new?URL(image);
????????HighResolutionImage?highResolutionImage?=?new?HighResolutionImage(url);
????????ImageProxy?imageProxy?=?new?ImageProxy(highResolutionImage);
????????imageProxy.showImage();
????}}

JDK

java.lang.reflect.Proxy
RMI

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1. 適配器（Adapter）

Intent

Class Diagram

Implementation

JDK

2. 橋接（Bridge）

Intent

Class Diagram

Implementation

JDK

3. 組合（Composite）

Intent

Class Diagram

Implementation

JDK

4. 裝飾（Decorator）

Intent

Class Diagram

Implementation

設(shè)計(jì)原則

JDK

5. 外觀（Facade）

Intent

Class Diagram

Implementation

設(shè)計(jì)原則

6. 享元（Flyweight）

Intent

Class Diagram

Implementation

JDK

7. 代理（Proxy）

Intent

Class Diagram

Implementation

JDK

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Class Diagram

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Intent

Class Diagram

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Intent

Class Diagram

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Intent

Class Diagram

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