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Java 23种设计模式全归纳 | 已打包请带走

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。

设计模式分为三种类型,共23种:

GitHub:youlookwhat/DesignPattern

参照Hongyang、菜鸟教程等处文章所写。如有错误欢迎指正,如有侵权,请联系我删除。


Blog Catalogue:

Source Code

Project Picture

Pattern Analysis

1. 观察者模式

定义了对象之间的一对多的依赖,这样一来,当一个对象改变时,它的所有的依赖者都会收到通知并自动更新。

  • 对于JDK或者Andorid中都有很多地方实现了观察者模式,比如XXXView.addXXXListenter , 当然了 XXXView.setOnXXXListener不一定是观察者模式,因为观察者模式是一种一对多的关系,对于setXXXListener是1对1的关系,应该叫回调。

  • 专题接口:Subject.java ;

    /**
     * 注册一个观察者
     */
    public void registerObserver(Observer observer);
    
    /**
     * 移除一个观察者
     */
    public void removeObserver(Observer observer);
    
    /**
     * 通知所有观察者
     */
    public void notifyObservers();
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  • 3D服务号的实现类:ObjectFor3D.java

    @Override
    public void registerObserver(Observer observer) {
        observers.add(observer);
    }
    @Override
    public void removeObserver(Observer observer) {
        int index = observers.indexOf(observer);
        if (index >= 0) {
            observers.remove(index);
        }
    }
    @Override
    public void notifyObservers() {
        for (Observer observer : observers) {
            observer.update(msg);
        }
    }
    /**
     * 主题更新信息
     */
    public void setMsg(String msg) {
        this.msg = msg;
        notifyObservers();
    }
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  • 所有观察者需要实现此接口:Observer.java

     public ObserverUser1(Subject subject) {
        subject.registerObserver(this);
    }
    @Override
    public void update(String msg) {
        Log.e("-----ObserverUser1 ", "得到 3D 号码:" + msg + ", 我要记下来。");
    }
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  • 最后测试:ObserverActivity.java

    // 创建服务号
    objectFor3D = new ObjectFor3D();
    // 创建两个订阅者
    observerUser1 = new ObserverUser1(objectFor3D);
    observerUser2 = new ObserverUser2(objectFor3D);
    // 两个观察者,发送两条信息
    objectFor3D.setMsg("201610121 的3D号为:127");
    objectFor3D.setMsg("20161022 的3D号为:000");
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2. 工厂模式

简单列一下这个模式的家族:

  • 1、静态工厂模式

    • 这个最常见了,项目中的辅助类,TextUtil.isEmpty等,类+静态方法。
  • 2、简单工厂模式(店里买肉夹馍)

    • 定义:通过专门定义一个类来负责创建其他类的实例,被创建的实例通常都具有共同的父类。
    • 根据类型直接创建肉夹馍:SimpleRoujiaMoFactory.java
    public RoujiaMo creatRoujiaMo(String type) {
        RoujiaMo roujiaMo = null;
        switch (type) {
            case "Suan":
                roujiaMo = new ZSuanRoujiaMo();
                break;
            case "La":
                roujiaMo = new ZLaRoujiaMo();
                break;
            case "Tian":
                roujiaMo = new ZTianRoujiaMo();
                break;
            default:// 默认为酸肉夹馍
                roujiaMo = new ZSuanRoujiaMo();
                break;
        }
        return roujiaMo;
    }
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  • 3、工厂方法模式(开分店)

    • 定义:定义一个创建对象的接口,但由子类决定要实例化的类是哪一个。工厂方法模式把类实例化的过程推迟到子类。
    • 对比定义:
    • 1、定义了创建对象的一个接口:public abstract RouJiaMo sellRoujiaMo(String type);
    • 2、由子类决定实例化的类,可以看到我们的馍是子类生成的。
  • 提供创建肉夹馍店抽象方法:RoujiaMoStore.java

    public abstract RoujiaMo sellRoujiaMo(String type);
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  • 具体实现抽象方法:XianRoujiaMoStore.java

  • 分店依旧使用简单工厂模式:XianSimpleRoujiaMoFactory.java

  • 4、抽象工厂模式(使用官方提供的原料)

    • 定义:提供一个接口,用于创建相关的或依赖对象的家族,而不需要明确指定具体类。
    • 对比定义:
      • 1、提供一个接口:public interface RouJiaMoYLFactroy
      • 2、用于创建相关的或依赖对象的家族 public Meat createMeat();public YuanLiao createYuanliao();我们接口用于创建一系列的原材料。
    • 创建用于提供原料的接口工厂:RoujiaMoYLFactory.java
    • 各自分店实现接口,完成原料提供:XianRoujiaMoYLFoctory.java
    • 准备时,使用官方的原料:RoujiaMo.java
    /**
    * 准备工作
    */
    public void prepare(RoujiaMoYLFactory roujiaMoYLFactory) {
       	Meet meet = roujiaMoYLFactory.creatMeet();
       	YuanLiao yuanLiao = roujiaMoYLFactory.creatYuanLiao();
       	Log.e("---RoujiaMo:", "使用官方的原料 ---" + name + ": 揉面-剁肉-完成准备工作 yuanLiao:"+meet+"yuanLiao:"+yuanLiao);
    }
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3. 单例设计模式

单例模式主要是为了避免因为创建了多个实例造成资源的浪费,且多个实例由于多次调用容易导致结果出现错误,而使用单例模式能够保证整个应用中有且只有一个实例

  • 定义:只需要三步就可以保证对象的唯一性

    • (1) 不允许其他程序用new对象
    • (2) 在该类中创建对象
    • (3) 对外提供一个可以让其他程序获取该对象的方法
  • 对比定义:

    • (1) 私有化该类的构造函数
    • (2) 通过new在本类中创建一个本类对象
    • (3) 定义一个公有的方法,将在该类中所创建的对象返回
  • 饿汉式[可用]:SingletonEHan.java

  • 含懒汉式[双重校验锁 推荐用]:SingletonLanHan.java

    private SingletonLanHan() {}
    private static SingletonLanHan singletonLanHanFour;
    public static SingletonLanHan getSingletonLanHanFour() {
   	    if (singletonLanHanFour == null) {
   		synchronized (SingletonLanHan.class) {
   		    if (singletonLanHanFour == null) {
   			singletonLanHanFour = new SingletonLanHan();
   		    }
   		}
   	    }
   	    return singletonLanHanFour;
   }
   
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4. 策略模式

策略模式:定义了算法族,分别封装起来,让它们之间可相互替换,此模式让算法的变化独立于使用算法的客户。

  • 以创建游戏角色为例子:
    • 最初的游戏角色的父类:Role.java
    • 发现有重复代码后,重构后的父类:Role.java
  • 总结:
    • 1、封装变化(把可能变化的代码封装起来)
    • 2、多用组合,少用继承(我们使用组合的方式,为客户设置了算法)
    • 3、针对接口编程,不针对实现(对于Role类的设计完全的针对角色,和技能的实现没有关系)
  • 最后测试:创建角色:
RoleA roleA = new RoleA("---A");
roleA.setiDisplayBehavior(new DisplayYZ())
      .setiAttackBehavior(new AttackXL())
      .setiDefendBehavior(new DefendTMS())
      .setiRunBehavior(new RunJCTQ());
roleA.display();// 样子
roleA.attack();// 攻击
roleA.run();// 逃跑
roleA.defend();// 防御
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5. 适配器模式

定义:将一个类的接口转换成客户期望的另一个接口,适配器让原本接口不兼容的类可以相互合作。这个定义还好,说适配器的功能就是把一个接口转成另一个接口。

  • 以充电器为实例: 手机充电器一般都是5V左右吧,咱天朝的家用交流电压220V,所以手机充电需要一个适配器(降压器)

  • 一部手机: Mobile.java

  • 手机依赖一个提供5V电压的接口: V5Power.java

  • 我们拥有的是220V家用交流电: V220Power.java

  • 适配器,完成220V转5V的作用V5PowerAdapter.java

  • 最后测试:给手机冲个电:

    Mobile mobile = new Mobile();
    V5Power v5Power = new V5PowerAdapter(new V200Power());
    mobile.inputPower(v5Power);
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6. 命令模式

定义:将“请求”封装成对象,以便使用不同的请求、队列或者日志来参数化其他对象。命令模式也支持可撤销的操作。(简化: 将请求封装成对象,将动作请求者和动作执行者解耦。)

  • 需求:最近智能家电很火热,假设现在有电视、电脑、电灯等家电,现在需要你做个遥控器控制所有家电的开关,要求做到每个按钮对应的功能供用户个性化,对于新买入家电要有非常强的扩展性。
  • 1、家电的API:Door.java
  • 2、把命令封装成类:
  • 3、遥控器:ControlPanel.java
  • 4、定义一个命令,可以干一系列的事情:QuickCommand.java
QuickCommand quickCloseCommand = new QuickCommand(new Command[]{new LightOffCommand(light), new ComputerOffCommand(computer), new DoorCloseCommand(door)});
controlPanel.setCommands(6, quickOpenCommand);
controlPanel.keyPressed(6);
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controlPanel.setCommands(0, new DoorOpenCommand(door));// 开门
controlPanel.keyPressed(0);
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7. 装饰者模式

装饰者模式:若要扩展功能,装饰者提供了比集成更有弹性的替代方案,动态地将责任附加到对象上。

  • 先简单描述下装饰者模式发挥作用的地方,当我们设计好了一个类,我们需要给这个类添加一些辅助的功能,并且不希望改变这个类的代码,这时候就是装饰者模式大展雄威的时候了。这里还体现了一个原则:类应该对扩展开放,对修改关闭。

  • 需求:设计游戏的装备系统,基本要求,要可以计算出每种装备在镶嵌了各种宝石后的攻击力和描述:

  • 1、装备的超类:IEquip.java

  • 2、各个装备的实现类:

  • 3、装饰品的超类(装饰品也属于装备):IEquipDecorator.java

  • 4、装饰品的实现类:

  • 5、最后测试:计算攻击力和查看描述:

    Log.e("---", "一个镶嵌2颗红宝石,1颗蓝宝石的靴子: ");
    IEquip iEquip = new RedGemDecotator(new RedGemDecotator(new BlueGemDecotator(new ShoeEquip())));
    Log.e("---", "攻击力:" + iEquip.caculateAttack());
    Log.e("---", "描述语:" + iEquip.description());
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8. 外观模式

定义:提供一个统一的接口,用来访问子系统中的一群接口,外观定义了一个高层的接口,让子系统更容易使用。其实就是为了方便客户的使用,把一群操作,封装成一个方法。

  • 需求:我比较喜欢看电影,于是买了投影仪、电脑、音响、设计了房间的灯光、买了爆米花机,然后我想看电影的时候,我需要一键观影和一键关闭。

  • 每个设备类的开关等操作:

  • eg: 爆米花机:PopcornPopper.java

  • 电影院类:HomeTheaterFacade.java

    /**
     * 一键观影
     */
    public void watchMovie() {
        computer.on();
        light.down();
        popcornPopper.on();
        popcornPopper.makePopcorn();
        projector.on();
        projector.open();
        player.on();
        player.make3DListener();
    }
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  • 最后测试:一键观影:

    new HomeTheaterFacade(computer, light, player, popcornPopper, projector).watchMovie();
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9. 模板方法模式

定义:定义了一个算法的骨架,而将一些步骤延迟到子类中,模版方法使得子类可以在不改变算法结构的情况下,重新定义算法的步骤。

  • 需求:简单描述一下:本公司有程序猿、测试、HR、项目经理等人,下面使用模版方法模式,记录下所有人员的上班情况

  • 模板方法模式中的三类角色

  • 1、具体方法(Concrete Method)

  • 2、抽象方法(Abstract Method)

  • 3、钩子方法(Hook Method)

  • 工人的超类:Worker.java

    // 具体方法
    public final void workOneDay() {
        Log.e("workOneDay", "-----------------work start----------------");
        enterCompany();
        work();
        exitCompany();
        Log.e("workOneDay", "-----------------work end----------------");
    }
    // 工作  抽象方法
    public abstract void work();
    // 钩子方法
    public boolean isNeedPrintDate() {
        return false;
    }
    private void exitCompany() {
        if (isNeedPrintDate()) {
            Log.e("exitCompany", "---" + new Date().toLocaleString() + "--->");
        }
        Log.e("exitCompany", name + "---离开公司");
    }
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  • 程序员实现类(可得知时间):ITWorker.java

    /**
     * 重写父类的此方法,使可以查看离开公司时间
     */
    @Override
    public boolean isNeedPrintDate() {
        return true;
    }
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  • 最后测试:

    • 查看所有人员的工作情况:

      QAWorker qaWorker = new QAWorker("测试人员");
      qaWorker();
      HRWorker hrWorker = new HRWorker("莉莉姐");
      hrWorker.workOneDay();
      ...
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    • 查看程序猿离开公司的时间:

      ITWorker itWorker = new ITWorker("jingbin");
      itWorker.workOneDay();
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10. 状态模式

定义:允许对象在内部状态改变时改变它的行为,对象看起来好像修改了它的类。

  • 定义又开始模糊了,理一下,当对象的内部状态改变时,它的行为跟随状态的改变而改变了,看起来好像重新初始化了一个类似的。

  • 需求:已自动售货机为例(有已投币、未投币等状态和投币、投币等方法)

  • 最初实现待改进的售货机:VendingMachine.java

  • 改进后的售货机(更具有延展性):VendingMachineBetter.java

    // 放钱
    public void insertMoney() {
        currentState.insertMoney();
    }
    // 退钱
    public void backMoney() {
        currentState.backMoney();
    }
    // 转动曲柄
    public void turnCrank() {
        currentState.turnCrank();
        if (currentState == soldState || currentState == winnerState) {
            currentState.dispense();//两种情况会出货
        }
    }
    // 出商品
    public void dispense() {
        Log.e("VendingMachineBetter", "---发出一件商品");
        if (count > 0) {
            count--;
        }
    }
    // 设置对应状态
    public void setState(State state) {
        this.currentState = state;
    }
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  • 状态的接口:State.java

  • 对应状态的接口实现类:

  • 改进后的售货机测试:

    // 初始化售货机,且里面有3个商品
    VendingMachineBetter machineBetter = new VendingMachineBetter(3);
    machineBetter.insertMoney();
    machineBetter.turnCrank();
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11. 建造者模式

建造模式是对象的创建模式。建造模式可以将一个产品的内部表象(internal representation)与产品的生产过程分割开来,从而可以使一个建造过程生成具有不同的内部表象的产品对象。

  • 需求:用户去汽车店购买汽车。

  • 分析:汽车店根据每个用户的需求提取对应汽车

  • 建造者超类:Builder

    public abstract class Builder {
    
        public abstract void setPart(String name, String type);
    
        public abstract Product getProduct();
    }
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  • 建造者对应实现类:ConcreteBuilder

    public class ConcreteBuilder extends Builder {
    
        private Product product = new Product();
    
        @Override
        public void setPart(String name, String type) {
            product.setName(name);
            product.setType(type);
        }
    
        @Override
        public Product getProduct() {
            return product;
        }
    }
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  • 店长Director取汽车:

    // 店长
    Director director = new Director();
    // 得到宝马汽车,内部实现提取宝马汽车的详情操作
    Product product = director.getBProduct();
    // 展示汽车信息
    product.showProduct();
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12. 原型模式

原型模式是用于创建重复的对象,同时又能保证性能。这种类型的设计模式属于创建型模式,它提供了一种创建对象的最佳方式。

这种模式是实现了一个原型接口,该接口用于创建当前对象的克隆。当直接创建对象的代价比较大时,则采用这种模式。例如,一个对象需要在一个高代价的数据库操作之后被创建。我们可以缓存该对象,在下一个请求时返回它的克隆,在需要的时候更新数据库,以此来减少数据库调用。

以获取多种形状为例,共分四步:

  • 1、创建一个实现了 Cloneable 接口的抽象类。Shape(implements Cloneable)

    public abstract class Shape implements Cloneable {
    
        private String id;
        protected String type;
    
        public abstract void draw();
    
        public String getId() {
            return id;
        }
    
        public void setId(String id) {
            this.id = id;
        }
    
        @Override
        public Object clone() {
            Object object = null;
            try {
                object = super.clone();
            } catch (CloneNotSupportedException e) {
                Log.e("--", e.getMessage());
            }
            return object;
        }
    }
    复制代码
  • 2、创建扩展了上面抽象类的实体类。CircleRectangleSquare

    public class Circle extends Shape {
    
        public Circle() {
            type = "Circle";
        }
    
        @Override
        public void draw() {
            Log.e("---", "Inside Circle::draw() method.");
        }
        
    }
    复制代码
  • 3、创建一个类,从数据库获取实体类,并把它们存储在一个 Hashtable 中。ShapeCache

    public class ShapeCache {
    
        private static Hashtable<String, Shape> shapeMap = new Hashtable<String, Shape>();
    
        public static Shape getShape(String shapeId) {
            Shape shapeCache = shapeMap.get(shapeId);
            return (Shape) shapeCache.clone();
        }
    
        // 对每种形状都运行数据库查询,并创建该形状
        // shapeMap.put(shapeKey, shape);
        // 例如,我们要添加三种形状
        public static void loadCache() {
            Circle circle = new Circle();
            circle.setId("1");
            shapeMap.put(circle.getId(), circle);
    
            Rectangle rectangle = new Rectangle();
            rectangle.setId("2");
            shapeMap.put(rectangle.getId(), rectangle);
    
            Square square = new Square();
            square.setId("3");
            shapeMap.put(square.getId(), square);
        }
    }
    复制代码
  • 4、使用 ShapeCache 类来获取存储在 Hashtable 中的形状的克隆。

    // 使用 ShapeCache 类来获取存储在 Hashtable 中的形状的克隆。
    ShapeCache.loadCache();
    Shape shapeCache1 = ShapeCache.getShape("1");
    Shape shapeCache2 = ShapeCache.getShape("2");
    Shape shapeCache3 = ShapeCache.getShape("3");
    复制代码

13. 享元模式

主要用于减少创建对象的数量,以减少内存占用和提高性能。这种类型的设计模式属于结构型模式,它提供了减少对象数量从而改善应用所需的对象结构的方式。

享元模式尝试重用现有的同类对象,如果未找到匹配的对象,则创建新对象。我们将通过创建 5 个对象来画出 20 个分布于不同位置的圆来演示这种模式。由于只有 5 种可用的颜色,所以 color 属性被用来检查现有的 Circle 对象。

  • 主要解决:在有大量对象时,有可能会造成内存溢出,我们把其中共同的部分抽象出来,如果有相同的业务请求,直接返回在内存中已有的对象,避免重新创建。

以随机获取多种形状为例,共分四步:

  • 1、创建一个接口。

    public interface Shape {
        void draw();
    }
    复制代码
  • 2、创建实现接口的实体类。

    public class Circle implements Shape {
    
        private String color;
        private int x;
        private int y;
        private int radius;
    
        public Circle(String color) {
            this.color = color;
        }
    
        public void setX(int x) {
            this.x = x;
        }
    
        public void setY(int y) {
            this.y = y;
        }
    
        public void setRadius(int radius) {
            this.radius = radius;
        }
    
        @Override
        public void draw() {
            Log.e("---", "Circle: Draw() [Color : " + color
                    + ", x : " + x + ", y :" + y + ", radius :" + radius);
        }
    }
    复制代码
  • 3、创建一个工厂,生成基于给定信息的实体类的对象。

    public class ShapeFactory {
    
        private static final HashMap<String, Shape> circleMap = new HashMap<String, Shape>();
    
        public static Shape getShape(String color) {
            Shape shape = circleMap.get(color);
            if (shape == null) {
                shape = new Circle(color);
                circleMap.put(color, shape);
                Log.e("getShape", "Creating circle of color : " + color);
            }
            return shape;
        }
    
    }
    复制代码
  • 4、使用该工厂,通过传递颜色信息来获取实体类的对象。

    for (int i = 0; i < 20; i++) {
        Circle circle = (Circle) ShapeFactory.getShape(getRandomColor());
        circle.setX(getRandomX());
        circle.setY(getRandomY());
        circle.setRadius(100);
        circle.draw();
    }
    复制代码

14. 代理模式

一个类代表另一个类的功能。在代理模式中,我们创建具有现有对象的对象,以便向外界提供功能接口。可以理解为内存中没有这个对象就创建,有就直接返回这个对象。

  • 主要解决:在直接访问对象时带来的问题,比如说:要访问的对象在远程的机器上。在面向对象系统中,有些对象由于某些原因(比如对象创建开销很大,或者某些操作需要安全控制,或者需要进程外的访问),直接访问会给使用者或者系统结构带来很多麻烦,我们可以在访问此对象时加上一个对此对象的访问层。

以获取磁盘中的图片为例,总共分三步:

  • 1、创建一个接口。

    public interface Image {
       void display();
    }
    复制代码
  • 2、创建实现接口的实体类 RealImage。对应代理类:ProxyImage。

    public class RealImage implements Image {
    
        private String fileName;
    
        public RealImage(String fileName) {
            this.fileName = fileName;
            loadFromDisk(fileName);
        }
    
        private void loadFromDisk(String fileName) {
            Log.e("RealImage", "loading " + fileName);
        }
    
        @Override
        public void display() {
            Log.e("RealImage", "Displaying " + fileName);
        }
    }
    复制代码
    public class ProxyImage implements Image {
    
        private String fileName;
        private RealImage realImage;
    
        public ProxyImage(String fileName) {
            this.fileName = fileName;
        }
    
        @Override
        public void display() {
            if (realImage == null) {
                realImage = new RealImage(fileName);
            }
            realImage.display();
        }
    }
    复制代码
  • 3、当被请求时,使用 ProxyImage 来获取 RealImage 类的对象。

    Image image = new ProxyImage("test_10mb.png");
    // 第一次是new的,图像从磁盘加载
    image.display();
    // 第二次取缓存,图像不需要从磁盘加载
    image.display();
    复制代码

15. 桥接模式

桥接(Bridge)是用于把抽象化与实现化解耦,使得二者可以独立变化。这种类型的设计模式属于结构型模式,它通过提供抽象化和实现化之间的桥接结构,来实现二者的解耦。

  • 主要解决:在有多种可能会变化的情况下,用继承会造成类爆炸问题,扩展起来不灵活。

以画不同颜色的圆为例,实现共分五步:

  • 1、创建桥接实现接口。

    public interface DrawAPI {
        void drawCircle(int radius, int x, int y);
    }
    复制代码
  • 2、创建实现了 DrawAPI 接口的实体桥接实现类。RedCircleGreenCircle

    public class RedCircle implements DrawAPI {
    
        @Override
        public void drawCircle(int radius, int x, int y) {
            Log.e("---", "Drawing Circle[ color: red, radius: "
                    + radius + ", x: " + x + ", " + y + "]");
        }
    }
    复制代码
  • 3、使用 DrawAPI 接口创建抽象类 Shape

    public abstract class Shape {
    
        protected DrawAPI drawAPI;
    
        protected Shape(DrawAPI drawAPI) {
            this.drawAPI = drawAPI;
        }
    
        public abstract void draw();
    }
    复制代码
  • 4、创建实现了 Shape 接口的实体类。

    public class Circle extends Shape {
    
        private int x, y, radius;
    
        protected Circle(int x, int y, int radius, DrawAPI drawAPI) {
            super(drawAPI);
            this.x = x;
            this.y = y;
            this.radius = radius;
        }
    
        @Override
        public void draw() {
            drawAPI.drawCircle(radius, x, y);
        }
    }
    复制代码
  • 5、使用 Shape 和 DrawAPI 类画出不同颜色的圆。

    // 画红圆
    Circle circle = new Circle(10, 10, 100, new RedCircle());s
    circle.draw();
    // 画绿圆
    Circle circle2 = new Circle(20, 20, 100, new GreenCircle());
    circle2.draw();
    复制代码

16. 组合模式

又叫部分整体模式,是用于把一组相似的对象当作一个单一的对象。组合模式依据树形结构来组合对象,用来表示部分以及整体层次。这种类型的设计模式属于结构型模式,它创建了对象组的树形结构。

  • 主要解决:它在我们树型结构的问题中,模糊了简单元素和复杂元素的概念,客户程序可以像处理简单元素一样来处理复杂元素,从而使得客户程序与复杂元素的内部结构解耦。

以创建和打印员工的层次结构为例,最小单元示例:

  • 1、创建 Employee 类,该类带有 Employee 对象的列表。

    public class Employee {
    
        private String name;
        // 部门
        private String dept;
        // 工资
        private int salary;
        // 员工 list
        private List<Employee> subordinates;
    
        public Employee(String name, String dept, int salary) {
            this.name = name;
            this.dept = dept;
            this.salary = salary;
            this.subordinates = new ArrayList<Employee>();
        }
    
        public void add(Employee e) {
            subordinates.add(e);
        }
    
        public void remove(Employee e) {
            subordinates.remove(e);
        }
    
        public List<Employee> getSubordinates() {
            return subordinates;
        }
    
        @Override
        public String toString() {
            return "Employee{" +
                    "name='" + name + '\'' +
                    ", dept='" + dept + '\'' +
                    ", salary=" + salary +
                    ", subordinates=" + subordinates +
                    '}';
        }
    }
    复制代码
  • 2.使用 Employee 类来创建和打印员工的层次结构。

    final Employee ceo = new Employee("John", "CEO", 30000);
    
    Employee headSales = new Employee("Robert", "Head sales", 20000);
    
    Employee headMarketing = new Employee("Michel", "Head Marketing", 20000);
    
    Employee clerk1 = new Employee("Laura", "Marketing", 10000);
    Employee clerk2 = new Employee("Bob", "Marketing", 10000);
    
    Employee salesExecutive1 = new Employee("Richard", "Sales", 10000);
    Employee salesExecutive2 = new Employee("Rob", "Sales", 10000);
    
    ceo.add(headSales);
    ceo.add(headMarketing);
    
    headSales.add(salesExecutive1);
    headSales.add(salesExecutive2);
    
    headMarketing.add(clerk1);
    headMarketing.add(clerk2);
    
    Log.e("---", ceo.toString());
    
    // 打印
    /*
     * Employee{name='John', dept='CEO', salary=30000,
     * subordinates=[Employee{name='Robert', dept='Head sales', salary=20000,
     * subordinates=[
     * Employee{name='Richard', dept='Sales', salary=10000, subordinates=[]},
     * Employee{name='Rob', dept='Sales', salary=10000, subordinates=[]}]},
     * Employee{name='Michel', dept='Head Marketing', salary=20000,
     * subordinates=[Employee{name='Laura', dept='Marketing', salary=10000, subordinates=[]},
     * Employee{name='Bob', dept='Marketing', salary=10000, subordinates=[]}]}]}
     */
    复制代码

17. 迭代器模式

Java 和 .Net 编程环境中非常常用的设计模式。这种模式用于顺序访问集合对象的元素,不需要知道集合对象的底层表示。迭代器模式属于行为型模式。

  • 主要解决:不同的方式来遍历整个整合对象。

以使用迭代器打印名字为例,总共分三步:

  • 1、创建接口:

    public interface Iterator {
    
        public boolean hasNext();
    
        public Object next();
    }
    复制代码
    public interface Container {
        public Iterator getIterator();
    }
    复制代码
  • 2、创建实现了 Container 接口的实体类。该类有实现了 Iterator 接口的内部类 NameIterator。

    public class NameRepository implements Container {
    
        private String names[] = {"John", "jingbin", "youlookwhat", "lookthis"};
    
        @Override
        public Iterator getIterator() {
            return new NameIterator();
        }
    
        private class NameIterator implements Iterator {
    
            int index;
    
            @Override
            public boolean hasNext() {
                if (index < names.length) {
                    return true;
                }
                return false;
            }
    
            @Override
            public Object next() {
                if (hasNext()) {
                    return names[index++];
                }
                return null;
            }
        }
    
    }
    复制代码
  • 3、使用 NameRepository 来获取迭代器,并打印名字。

    NameRepository nameRepository = new NameRepository();
    for (Iterator iterator = nameRepository.getIterator(); iterator.hasNext(); ) {
        String name = (String) iterator.next();
        Log.e("---", name);
        /*
         * /---: John
         * /---: jingbin
         * /---: youlookwhat
         * /---: lookthis
         */
    }
    复制代码

18. 中介者模式

用来降低多个对象和类之间的通信复杂性。这种模式提供了一个中介类,该类通常处理不同类之间的通信,并支持松耦合,使代码易于维护。中介者模式属于行为型模式。

  • 主要解决:对象与对象之间存在大量的关联关系,这样势必会导致系统的结构变得很复杂,同时若一个对象发生改变,我们也需要跟踪与之相关联的对象,同时做出相应的处理。

以公共聊天室为例,最小单元示例步骤:

  • 1、创建中介类。

    public class CharRoom {
        public static void showMessage(User user, String message) {
            Log.e("---", new Date().toString()
                    + " [" + user.getName() + "] : " + message);
        }
    }
    复制代码
  • 2、创建 user 类。

    public class User {
        private String name;
    
        public User(String name) {
            this.name = name;
        }
    
        public String getName() {
            return name;
        }
    
        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
    
        public void sendMessage(String message) {
        	  // 使用中介类
            CharRoom.showMessage(this, message);
        }
    }
    复制代码
  • 3、使用 User 对象来显示他们之间的通信。

        User jingbin = new User("jingbin");
        jingbin.sendMessage("Hi~ youlookwhat!");
        //---: Sun Feb 02 08:11:47 GMT+00:00 2020 [jingbin] : Hi~ youlookwhat!
        
        User jingbin = new User("youlookwhat");
        jingbin.sendMessage("Hi~ jingbin!");
        //---: Sun Feb 02 08:11:49 GMT+00:00 2020 [youlookwhat] : Hi~ jingbin!
    复制代码

19. 备忘录模式

保存一个对象的某个状态,以便在适当的时候恢复对象。备忘录模式属于行为型模式。

  • 主要解决:所谓备忘录模式就是在不破坏封装的前提下,捕获一个对象的内部状态,并在该对象之外保存这个状态,这样可以在以后将对象恢复到原先保存的状态。

以使用备忘录为例,最小单元步骤:

  • 1、创建 备忘录 Memento 类。

    public class Memento {
    
    	private String state;
    	
    	public Memento(String state) {
    	    this.state = state;
    	}
    	
    	public String getState() {
    	    return state;
    	}
    	
    	public void setState(String state) {
    	    this.state = state;
    	}
    }
    复制代码
  • 2、创建 Originator 类。

    public class Originator {
    
        private String state;
    
        public String getState() {
            return state;
        }
    
        public void setState(String state) {
            this.state = state;
        }
    
        public Memento setSateToMemento() {
            return new Memento(state);
        }
    
        public String getStateFromMemento(Memento memento) {
            return memento.getState();
        }
    }
    复制代码
  • 3、创建 CareTaker 类。

    public class CareTaker {
    
        private List<Memento> mementoList = new ArrayList<Memento>();
    
        public void add(Memento memento) {
            mementoList.add(memento);
        }
    
        public Memento get(int index) {
            return mementoList.get(index);
        }
    }
    复制代码
  • 4、使用 CareTaker 和 Originator 对象。

    // 管理者
    CareTaker careTaker = new CareTaker();
    
    Originator originator = new Originator();
    originator.setState("State #1");
    originator.setState("State #2");
    
    // 保存状态
    careTaker.add(originator.setSateToMemento());
    
    originator.setState("State #3");
    
    // 保存状态
    careTaker.add(originator.setSateToMemento());
    
    originator.setState("State #4");
    
    Log.e("---", "Current State: " + originator.getState());
    // 得到保存的状态
    String fromMemento1 = originator.getStateFromMemento(careTaker.get(0));
    Log.e("---", "First Saved State: " + fromMemento1);
    String fromMemento2 = originator.getStateFromMemento(careTaker.get(1));
    Log.e("---", "Second Saved State: " + fromMemento2);
    
    /*
     * /---: Current State: State #4
     * /---: First Saved State: State #2
     * /---: Second Saved State: State #3
     */
    复制代码

20. 解释器模式

提供了评估语言的语法或表达式的方式,它属于行为型模式。这种模式实现了一个表达式接口,该接口解释一个特定的上下文。这种模式被用在 SQL 解析、符号处理引擎等。

  • 主要解决:对于一些固定文法构建一个解释句子的解释器。

以解释一句话为例,最小单元步骤:

  • 1、创建一个表达式接口 Expression。

    public interface Expression {
        public boolean interpreter(String content);
    }
    复制代码
  • 2、创建实现了上述接口的实体类。TerminalExpression、OrExpression、AndExpression。

    public class TerminalExpression implements Expression {
    
    	private String data;
    	
    	public TerminalExpression(String data) {
    	    this.data = data;
    	}
    	
    	@Override
    	public boolean interpreter(String content) {
    	   // 是包含判断
    	    return content.contains(data);
    	}
    }
    复制代码
    public class OrExpression implements Expression {
    
        private Expression expression1;
        private Expression expression2;
    
        public OrExpression(Expression expression1, Expression expression2) {
            this.expression1 = expression1;
            this.expression2 = expression2;
        }
    
        @Override
        public boolean interpreter(String content) {
            return expression1.interpreter(content) || expression2.interpreter(content);
        }
    }
    复制代码
    public class AndExpression implements Expression {
    
        private Expression expression1;
        private Expression expression2;
    
        public AndExpression(Expression expression1, Expression expression2) {
            this.expression1 = expression1;
            this.expression2 = expression2;
        }
    
        @Override
        public boolean interpreter(String content) {
            return expression1.interpreter(content) && expression2.interpreter(content);
        }
    }
    复制代码
  • 3、使用 Expression 类来创建规则,并解析它们。

    /**
     * 规则:jingbin 和 youlookwhat 是男性
     */
    public static Expression getMaleExpression() {
        TerminalExpression jingbin = new TerminalExpression("jingbin");
        TerminalExpression youlookwhat = new TerminalExpression("youlookwhat");
        return new OrExpression(jingbin, youlookwhat);
    }
    
    /**
     * 规则:Julie 是一个已婚的女性
     */
    public static Expression getMarriedWomanExpression() {
        TerminalExpression julie = new TerminalExpression("Julie");
        TerminalExpression married = new TerminalExpression("Married");
        return new AndExpression(julie, married);
    }
    
    Expression maleExpression = getMaleExpression();
    // jingbin is male: true
    Log.e("---", "jingbin is male: " + maleExpression.interpreter("jingbin"));
    
    Expression womanExpression = getMarriedWomanExpression();
    // Julie is married woman: true
    Log.e("---", "Julie is married woman: " + womanExpression.interpreter("Married Julie"));
    
    复制代码

21. 责任链模式

责任链模式(Chain of Responsibility Pattern)为请求创建了一个接收者对象的链。这种模式给予请求的类型,对请求的发送者和接收者进行解耦。这种类型的设计模式属于行为型模式。在这种模式中,通常每个接收者都包含对另一个接收者的引用。如果一个对象不能处理该请求,那么它会把相同的请求传给下一个接收者,依此类推。

  • 主要解决:职责链上的处理者负责处理请求,客户只需要将请求发送到职责链上即可,无须关心请求的处理细节和请求的传递,所以职责链将请求的发送者和请求的处理者解耦了。

以Android Studio中打印日志为例,最小单元步骤:

  • 1、创建抽象的记录器类 AbstractLogger。

    public abstract class AbstractLogger {
    
        public static int INFO = 1;
        public static int DEBUG = 2;
        public static int ERROR = 3;
    
        protected int level;
    
        // 责任链中的下一个元素
        protected AbstractLogger nextLogger;
    
        public void setNextLogger(AbstractLogger nextLogger) {
            this.nextLogger = nextLogger;
        }
    
        public void logMessage(int level, String message) {
            if (this.level <= level) {
                write(message);
            }
            // 递归效果,不断调用下一级 logMessage
            if (nextLogger != null) {
                nextLogger.logMessage(level, message);
            }
        }
    
        protected abstract void write(String message);
    }
    复制代码
  • 2、创建扩展了该记录器类的实体类。

    public class ConsoleLogger extends AbstractLogger {
    
        public ConsoleLogger(int level) {
            this.level = level;
        }
    
        @Override
        protected void write(String message) {
            Log.e("---", "Standard Console::Logger  " + message);
        }
    }
    复制代码
    public class FileLogger extends AbstractLogger {
    
        public FileLogger(int level) {
            this.level = level;
        }
    
        @Override
        protected void write(String message) {
            Log.e("---", "File::Logger  " + message);
        }
    }
    复制代码
    public class ErrorLogger extends AbstractLogger {
    
        public ErrorLogger(int level) {
            this.level = level;
        }
    
        @Override
        protected void write(String message) {
            Log.e("---", "Error Console::Logger  " + message);
        }
    }
    复制代码
  • 3、创建不同类型的记录器。赋予它们不同的错误级别,并在每个记录器中设置下一个记录器。每个记录器中的下一个记录器代表的是链的一部分。

    public static AbstractLogger getChainOfLoggers() {
        ErrorLogger errorLogger = new ErrorLogger(AbstractLogger.ERROR);
        FileLogger fileLogger = new FileLogger(AbstractLogger.DEBUG);
        ConsoleLogger consoleLogger = new ConsoleLogger(AbstractLogger.INFO);
        errorLogger.setNextLogger(fileLogger);
        fileLogger.setNextLogger(consoleLogger);
        return errorLogger;
    }
    
    AbstractLogger logger = getChainOfLoggers();
    
    // ---: Standard Console::Logger  this is an information.
    logger.logMessage(AbstractLogger.INFO, "this is an information.");
    
    // ---: File::Logger  this is a debug level information.
    // ---: Standard Console::Logger  this is a debug level information.
    logger.logMessage(AbstractLogger.DEBUG, "this is a debug level information.");
    
    // ---: Error Console::Logger  this is a error level information.
    // ---: File::Logger  this is a error level information.
    // ---: Standard Console::Logger  this is a error level information.
    logger.logMessage(AbstractLogger.ERROR, "this is a error level information.");
    
    复制代码

22. 访问者模式

在访问者模式中,我们使用了一个访问者类,它改变了元素类的执行算法。通过这种方式,元素的执行算法可以随着访问者改变而改变。这种类型的设计模式属于行为型模式。根据模式,元素对象已接受访问者对象,这样访问者对象就可以处理元素对象上的操作。

  • 主要解决:稳定的数据结构和易变的操作耦合问题。

以显示计算机的组成部分为例,主要分五步实现:

  • 1、定义一个表示元素的接口。

    public interface ComputerPart {
        public void accept(ComputerPartVisitor computerPartVisitor);
    }
    复制代码
  • 2、创建扩展了上述类的实体类。KeyboardMonitorMouseComputer

    public class Computer implements ComputerPart {
    
        private ComputerPart[] parts;
    
        public Computer() {
            this.parts = new ComputerPart[]{new Mouse(), new Keyboard(), new Monitor()};
        }
    
        @Override
        public void accept(ComputerPartVisitor computerPartVisitor) {
            for (ComputerPart part : parts) {
                part.accept(computerPartVisitor);
            }
            computerPartVisitor.visit(this);
        }
    }
    复制代码
    public class Mouse implements ComputerPart {
        @Override
        public void accept(ComputerPartVisitor computerPartVisitor) {
            computerPartVisitor.visit(this);
        }
    }
    复制代码
  • 3、定义一个表示访问者的接口。

    public interface ComputerPartVisitor {
    
        public void visit(Computer computer);
    
        public void visit(Mouse mouse);
    
        public void visit(Keyboard keyboard);
    
        public void visit(Monitor monitor);
    }
    复制代码
  • 4、创建实现了上述类的实体访问者。

    public class ComputerPartDisplayVisitor implements ComputerPartVisitor {
    
        @Override
        public void visit(Computer computer) {
            Log.e("---", "Displaying Computer.");
        }
    
        @Override
        public void visit(Mouse mouse) {
            Log.e("---", "Displaying Mouse.");
        }
    
        @Override
        public void visit(Keyboard keyboard) {
            Log.e("---", "Displaying Keyboard.");
        }
    
        @Override
        public void visit(Monitor monitor) {
            Log.e("---", "Displaying Monitor.");
        }
    }
    复制代码
  • 5、使用 ComputerPartDisplayVisitor 来显示 Computer 的组成部分。

        ComputerPart computer = new Computer();
        computer.accept(new ComputerPartDisplayVisitor());
        /*
         *打印:
         *---: Displaying Mouse.
         *---: Displaying Keyboard.
         *---: Displaying Monitor.
         *---: Displaying Computer.
         */
    复制代码

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