首页 > 代码库 > JAVA：23种设计模式详解（转）2

JAVA：23种设计模式详解（转）2

2024-07-18 04:05:59   224人阅读

我们接着讨论设计模式，上篇文章我讲完了5种创建型模式，这章开始，我将讲下7种结构型模式：适配器模式、装饰模式、代理模式、外观模式、桥接模式、组合模式、享元模式。其中对象的适配器模式是各种模式的起源，我们看下面的图：

 适配器模式将某个类的接口转换成客户端期望的另一个接口表示，目的是消除由于接口不匹配所造成的类的兼容性问题。主要分为三类：类的适配器模式、对象的适配器模式、接口的适配器模式。首先，我们来看看类的适配器模式，先看类图：

核心思想就是：有一个Source类，拥有一个方法，待适配，目标接口时Targetable，通过Adapter类，将Source的功能扩展到Targetable里，看代码：

[java] view plaincopy
  1. public class Source {  
  2.   
  3.     public void method1() {  
  4.         System.out.println("this is original method!");  
  5.     }  
  6. }  
[java] view plaincopy
  1. public interface Targetable {  
  2.   
  3.     /* 与原类中的方法相同 */  
  4.     public void method1();  
  5.   
  6.     /* 新类的方法 */  
  7.     public void method2();  
  8. }  
[java] view plaincopy
  1. public class Adapter extends Source implements Targetable {  
  2.   
  3.     @Override  
  4.     public void method2() {  
  5.         System.out.println("this is the targetable method!");  
  6.     }  
  7. }  

Adapter类继承Source类，实现Targetable接口，下面是测试类：

[java] view plaincopy
  1. public class AdapterTest {  
  2.   
  3.     public static void main(String[] args) {  
  4.         Targetable target = new Adapter();  
  5.         target.method1();  
  6.         target.method2();  
  7.     }  
  8. }  

输出：

this is original method!
this is the targetable method!

这样Targetable接口的实现类就具有了Source类的功能。

对象的适配器模式

基本思路和类的适配器模式相同，只是将Adapter类作修改，这次不继承Source类，而是持有Source类的实例，以达到解决兼容性的问题。看图：

 

只需要修改Adapter类的源码即可：

[java] view plaincopy
  1. public class Wrapper implements Targetable {  
  2.   
  3.     private Source source;  
  4.       
  5.     public Wrapper(Source source){  
  6.         super();  
  7.         this.source = source;  
  8.     }  
  9.     @Override  
  10.     public void method2() {  
  11.         System.out.println("this is the targetable method!");  
  12.     }  
  13.   
  14.     @Override  
  15.     public void method1() {  
  16.         source.method1();  
  17.     }  
  18. }  

测试类：

[java] view plaincopy
  1. public class AdapterTest {  
  2.   
  3.     public static void main(String[] args) {  
  4.         Source source = new Source();  
  5.         Targetable target = new Wrapper(source);  
  6.         target.method1();  
  7.         target.method2();  
  8.     }  
  9. }  

输出与第一种一样，只是适配的方法不同而已。

第三种适配器模式是接口的适配器模式，接口的适配器是这样的：有时我们写的一个接口中有多个抽象方法，当我们写该接口的实现类时，必须实现该接口的所有方法，这明显有时比较浪费，因为并不是所有的方法都是我们需要的，有时只需要某一些，此处为了解决这个问题，我们引入了接口的适配器模式，借助于一个抽象类，该抽象类实现了该接口，实现了所有的方法，而我们不和原始的接口打交道，只和该抽象类取得联系，所以我们写一个类，继承该抽象类，重写我们需要的方法就行。看一下类图：

这个很好理解，在实际开发中，我们也常会遇到这种接口中定义了太多的方法，以致于有时我们在一些实现类中并不是都需要。看代码：

[java] view plaincopy
  1. public interface Sourceable {  
  2.       
  3.     public void method1();  
  4.     public void method2();  
  5. }  

抽象类Wrapper2：

[java] view plaincopy
  1. public abstract class Wrapper2 implements Sourceable{  
  2.       
  3.     public void method1(){}  
  4.     public void method2(){}  
  5. }  
[java] view plaincopy
  1. public class SourceSub1 extends Wrapper2 {  
  2.     public void method1(){  
  3.         System.out.println("the sourceable interface‘s first Sub1!");  
  4.     }  
  5. }  
[java] view plaincopy
  1. public class SourceSub2 extends Wrapper2 {  
  2.     public void method2(){  
  3.         System.out.println("the sourceable interface‘s second Sub2!");  
  4.     }  
  5. }  
[java] view plaincopy
  1. public class WrapperTest {  
  2.   
  3.     public static void main(String[] args) {  
  4.         Sourceable source1 = new SourceSub1();  
  5.         Sourceable source2 = new SourceSub2();  
  6.           
  7.         source1.method1();  
  8.         source1.method2();  
  9.         source2.method1();  
  10.         source2.method2();  
  11.     }  
  12. }  

测试输出：

the sourceable interface‘s first Sub1!
the sourceable interface‘s second Sub2!

达到了我们的效果！

 讲了这么多，总结一下三种适配器模式的应用场景：

类的适配器模式：当希望将一个类转换成满足另一个新接口的类时，可以使用类的适配器模式，创建一个新类，继承原有的类，实现新的接口即可。

对象的适配器模式：当希望将一个对象转换成满足另一个新接口的对象时，可以创建一个Wrapper类，持有原类的一个实例，在Wrapper类的方法中，调用实例的方法就行。

接口的适配器模式：当不希望实现一个接口中所有的方法时，可以创建一个抽象类Wrapper，实现所有方法，我们写别的类的时候，继承抽象类即可。

7、装饰模式（Decorator）

顾名思义，装饰模式就是给一个对象增加一些新的功能，而且是动态的，要求装饰对象和被装饰对象实现同一个接口，装饰对象持有被装饰对象的实例，关系图如下：

Source类是被装饰类，Decorator类是一个装饰类，可以为Source类动态的添加一些功能，代码如下：

[java] view plaincopy
  1. public interface Sourceable {  
  2.     public void method();  
  3. }  
[java] view plaincopy
  1. public class Source implements Sourceable {  
  2.   
  3.     @Override  
  4.     public void method() {  
  5.         System.out.println("the original method!");  
  6.     }  
  7. }  
[java] view plaincopy
  1. public class Decorator implements Sourceable {  
  2.   
  3.     private Sourceable source;  
  4.       
  5.     public Decorator(Sourceable source){  
  6.         super();  
  7.         this.source = source;  
  8.     }  
  9.     @Override  
  10.     public void method() {  
  11.         System.out.println("before decorator!");  
  12.         source.method();  
  13.         System.out.println("after decorator!");  
  14.     }  
  15. }  

测试类：

[java] view plaincopy
  1. public class DecoratorTest {  
  2.   
  3.     public static void main(String[] args) {  
  4.         Sourceable source = new Source();  
  5.         Sourceable obj = new Decorator(source);  
  6.         obj.method();  
  7.     }  
  8. }  

输出：

before decorator!
the original method!
after decorator!

装饰器模式的应用场景：

1、需要扩展一个类的功能。

2、动态的为一个对象增加功能，而且还能动态撤销。（继承不能做到这一点，继承的功能是静态的，不能动态增删。）

缺点：产生过多相似的对象，不易排错！

8、代理模式（Proxy）

其实每个模式名称就表明了该模式的作用，代理模式就是多一个代理类出来，替原对象进行一些操作，比如我们在租房子的时候回去找中介，为什么呢？因为你对该地区房屋的信息掌握的不够全面，希望找一个更熟悉的人去帮你做，此处的代理就是这个意思。再如我们有的时候打官司，我们需要请律师，因为律师在法律方面有专长，可以替我们进行操作，表达我们的想法。先来看看关系图：

 

根据上文的阐述，代理模式就比较容易的理解了，我们看下代码：

[java] view plaincopy
  1. public interface Sourceable {  
  2.     public void method();  
  3. }  
[java] view plaincopy
  1. public class Source implements Sourceable {  
  2.   
  3.     @Override  
  4.     public void method() {  
  5.         System.out.println("the original method!");  
  6.     }  
  7. }  
[java] view plaincopy
  1. public class Proxy implements Sourceable {  
  2.   
  3.     private Source source;  
  4.     public Proxy(){  
  5.         super();  
  6.         this.source = new Source();  
  7.     }  
  8.     @Override  
  9.     public void method() {  
  10.         before();  
  11.         source.method();  
  12.         atfer();  
  13.     }  
  14.     private void atfer() {  
  15.         System.out.println("after proxy!");  
  16.     }  
  17.     private void before() {  
  18.         System.out.println("before proxy!");  
  19.     }  
  20. }  

测试类：

[java] view plaincopy
  1. public class ProxyTest {  
  2.   
  3.     public static void main(String[] args) {  
  4.         Sourceable source = new Proxy();  
  5.         source.method();  
  6.     }  
  7.   
  8. }  

输出：

before proxy!
the original method!
after proxy!

代理模式的应用场景：

如果已有的方法在使用的时候需要对原有的方法进行改进，此时有两种办法：

1、修改原有的方法来适应。这样违反了“对扩展开放，对修改关闭”的原则。

2、就是采用一个代理类调用原有的方法，且对产生的结果进行控制。这种方法就是代理模式。

使用代理模式，可以将功能划分的更加清晰，有助于后期维护！

9、外观模式（Facade）

外观模式是为了解决类与类之家的依赖关系的，像spring一样，可以将类和类之间的关系配置到配置文件中，而外观模式就是将他们的关系放在一个Facade类中，降低了类类之间的耦合度，该模式中没有涉及到接口，看下类图：（我们以一个计算机的启动过程为例）

我们先看下实现类：

[java] view plaincopy
  1. public class CPU {  
  2.       
  3.     public void startup(){  
  4.         System.out.println("cpu startup!");  
  5.     }  
  6.       
  7.     public void shutdown(){  
  8.         System.out.println("cpu shutdown!");  
  9.     }  
  10. }  
[java] view plaincopy
  1. public class Memory {  
  2.       
  3.     public void startup(){  
  4.         System.out.println("memory startup!");  
  5.     }  
  6.       
  7.     public void shutdown(){  
  8.         System.out.println("memory shutdown!");  
  9.     }  
  10. }  
[java] view plaincopy
  1. public class Disk {  
  2.       
  3.     public void startup(){  
  4.         System.out.println("disk startup!");  
  5.     }  
  6.       
  7.     public void shutdown(){  
  8.         System.out.println("disk shutdown!");  
  9.     }  
  10. }  
[java] view plaincopy
  1. public class Computer {  
  2.     private CPU cpu;  
  3.     private Memory memory;  
  4.     private Disk disk;  
  5.       
  6.     public Computer(){  
  7.         cpu = new CPU();  
  8.         memory = new Memory();  
  9.         disk = new Disk();  
  10.     }  
  11.       
  12.     public void startup(){  
  13.         System.out.println("start the computer!");  
  14.         cpu.startup();  
  15.         memory.startup();  
  16.         disk.startup();  
  17.         System.out.println("start computer finished!");  
  18.     }  
  19.       
  20.     public void shutdown(){  
  21.         System.out.println("begin to close the computer!");  
  22.         cpu.shutdown();  
  23.         memory.shutdown();  
  24.         disk.shutdown();  
  25.         System.out.println("computer closed!");  
  26.     }  
  27. }  

User类如下：

[java] view plaincopy
  1. public class User {  
  2.   
  3.     public static void main(String[] args) {  
  4.         Computer computer = new Computer();  
  5.         computer.startup();  
  6.         computer.shutdown();  
  7.     }  
  8. }  

输出：

start the computer!
cpu startup!
memory startup!
disk startup!
start computer finished!
begin to close the computer!
cpu shutdown!
memory shutdown!
disk shutdown!
computer closed!

如果我们没有Computer类，那么，CPU、Memory、Disk他们之间将会相互持有实例，产生关系，这样会造成严重的依赖，修改一个类，可能会带来其他类的修改，这不是我们想要看到的，有了Computer类，他们之间的关系被放在了Computer类里，这样就起到了解耦的作用，这，就是外观模式！

10、桥接模式（Bridge）

桥接模式就是把事物和其具体实现分开，使他们可以各自独立的变化。桥接的用意是：将抽象化与实现化解耦，使得二者可以独立变化，像我们常用的JDBC桥DriverManager一样，JDBC进行连接数据库的时候，在各个数据库之间进行切换，基本不需要动太多的代码，甚至丝毫不用动，原因就是JDBC提供统一接口，每个数据库提供各自的实现，用一个叫做数据库驱动的程序来桥接就行了。我们来看看关系图：

实现代码：

先定义接口：

[java] view plaincopy
  1. public interface Sourceable {  
  2.     public void method();  
  3. }  

分别定义两个实现类：

[java] view plaincopy
  1. public class SourceSub1 implements Sourceable {  
  2.   
  3.     @Override  
  4.     public void method() {  
  5.         System.out.println("this is the first sub!");  
  6.     }  
  7. }  
[java] view plaincopy
  1. public class SourceSub2 implements Sourceable {  
  2.   
  3.     @Override  
  4.     public void method() {  
  5.         System.out.println("this is the second sub!");  
  6.     }  
  7. }  

定义一个桥，持有Sourceable的一个实例：

[java] view plaincopy
  1. public abstract class Bridge {  
  2.     private Sourceable source;  
  3.   
  4.     public void method(){  
  5.         source.method();  
  6.     }  
  7.       
  8.     public Sourceable getSource() {  
  9.         return source;  
  10.     }  
  11.   
  12.     public void setSource(Sourceable source) {  
  13.         this.source = source;  
  14.     }  
  15. }  
[java] view plaincopy
  1. public class MyBridge extends Bridge {  
  2.     public void method(){  
  3.         getSource().method();  
  4.     }  
  5. }  

测试类：

[java] view plaincopy
  1. public class BridgeTest {  
  2.       
  3.     public static void main(String[] args) {  
  4.           
  5.         Bridge bridge = new MyBridge();  
  6.           
  7.         /*调用第一个对象*/  
  8.         Sourceable source1 = new SourceSub1();  
  9.         bridge.setSource(source1);  
  10.         bridge.method();  
  11.           
  12.         /*调用第二个对象*/  
  13.         Sourceable source2 = new SourceSub2();  
  14.         bridge.setSource(source2);  
  15.         bridge.method();  
  16.     }  
  17. }  

output：

this is the first sub!
this is the second sub!

这样，就通过对Bridge类的调用，实现了对接口Sourceable的实现类SourceSub1和SourceSub2的调用。接下来我再画个图，大家就应该明白了，因为这个图是我们JDBC连接的原理，有数据库学习基础的，一结合就都懂了。

11、组合模式（Composite）

组合模式有时又叫部分-整体模式在处理类似树形结构的问题时比较方便，看看关系图：

直接来看代码：

[java] view plaincopy
  1. public class TreeNode {  
  2.       
  3.     private String name;  
  4.     private TreeNode parent;  
  5.     private Vector<TreeNode> children = new Vector<TreeNode>();  
  6.       
  7.     public TreeNode(String name){  
  8.         this.name = name;  
  9.     }  
  10.   
  11.     public String getName() {  
  12.         return name;  
  13.     }  
  14.   
  15.     public void setName(String name) {  
  16.         this.name = name;  
  17.     }  
  18.   
  19.     public TreeNode getParent() {  
  20.         return parent;  
  21.     }  
  22.   
  23.     public void setParent(TreeNode parent) {  
  24.         this.parent = parent;  
  25.     }  
  26.       
  27.     //添加孩子节点  
  28.     public void add(TreeNode node){  
  29.         children.add(node);  
  30.     }  
  31.       
  32.     //删除孩子节点  
  33.     public void remove(TreeNode node){  
  34.         children.remove(node);  
  35.     }  
  36.       
  37.     //取得孩子节点  
  38.     public Enumeration<TreeNode> getChildren(){  
  39.         return children.elements();  
  40.     }  
  41. }  
[java] view plaincopy
  1. public class Tree {  
  2.   
  3.     TreeNode root = null;  
  4.   
  5.     public Tree(String name) {  
  6.         root = new TreeNode(name);  
  7.     }  
  8.   
  9.     public static void main(String[] args) {  
  10.         Tree tree = new Tree("A");  
  11.         TreeNode nodeB = new TreeNode("B");  
  12.         TreeNode nodeC = new TreeNode("C");  
  13.           
  14.         nodeB.add(nodeC);  
  15.         tree.root.add(nodeB);  
  16.         System.out.println("build the tree finished!");  
  17.     }  
  18. }  

使用场景：将多个对象组合在一起进行操作，常用于表示树形结构中，例如二叉树，数等。

12、享元模式（Flyweight）

享元模式的主要目的是实现对象的共享，即共享池，当系统中对象多的时候可以减少内存的开销，通常与工厂模式一起使用。

FlyWeightFactory负责创建和管理享元单元，当一个客户端请求时，工厂需要检查当前对象池中是否有符合条件的对象，如果有，就返回已 经存在的对象，如果没有，则创建一个新对象，FlyWeight是超类。一提到共享池，我们很容易联想到Java里面的JDBC连接池，想想每个连接的特 点，我们不难总结出：适用于作共享的一些个对象，他们有一些共有的属性，就拿数据库连接池来说，url、driverClassName、 username、password及dbname，这些属性对于每个连接来说都是一样的，所以就适合用享元模式来处理，建一个工厂类，将上述类似属性作 为内部数据，其它的作为外部数据，在方法调用时，当做参数传进来，这样就节省了空间，减少了实例的数量。

看个例子：

看下数据库连接池的代码：

[java] view plaincopy
  1. public class ConnectionPool {  
  2.       
  3.     private Vector<Connection> pool;  
  4.       
  5.     /*公有属性*/  
  6.     private String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/test";  
  7.     private String username = "root";  
  8.     private String password = "root";  
  9.     private String driverClassName = "com.mysql.jdbc.Driver";  
  10.   
  11.     private int poolSize = 100;  
  12.     private static ConnectionPool instance = null;  
  13.     Connection conn = null;  
  14.   
  15.     /*构造方法，做一些初始化工作*/  
  16.     private ConnectionPool() {  
  17.         pool = new Vector<Connection>(poolSize);  
  18.   
  19.         for (int i = 0; i < poolSize; i++) {  
  20.             try {  
  21.                 Class.forName(driverClassName);  
  22.                 conn = DriverManager.getConnection(url, username, password);  
  23.                 pool.add(conn);  
  24.             } catch (ClassNotFoundException e) {  
  25.                 e.printStackTrace();  
  26.             } catch (SQLException e) {  
  27.                 e.printStackTrace();  
  28.             }  
  29.         }  
  30.     }  
  31.   
  32.     /* 返回连接到连接池 */  
  33.     public synchronized void release() {  
  34.         pool.add(conn);  
  35.     }  
  36.   
  37.     /* 返回连接池中的一个数据库连接 */  
  38.     public synchronized Connection getConnection() {  
  39.         if (pool.size() > 0) {  
  40.             Connection conn = pool.get(0);  
  41.             pool.remove(conn);  
  42.             return conn;  
  43.         } else {  
  44.             return null;  
  45.         }  
  46.     }  
  47. }  
 
通过连接池的管理，实现了数据库连接的共享，不需要每一次都重新创建连接，节省了数据库重新创建的开销，提升了系统的性能！本章讲解了7种结构型模式，因为篇幅的问题，剩下的11种行为型模式，

本章是关于设计模式的最后一讲，会讲到第三种设计模式——行为型模式，共11种：策略模式、模板方法模式、观察者模式、迭代子模式、责任链模式、命 令模式、备忘录模式、状态模式、访问者模式、中介者模式、解释器模式。这段时间一直在写关于设计模式的东西，终于写到一半了，写博文是个很费时间的东西， 因为我得为读者负责，不论是图还是代码还是表述，都希望能尽量写清楚，以便读者理解，我想不论是我还是读者，都希望看到高质量的博文出来，从我本人出发， 我会一直坚持下去，不断更新，源源动力来自于读者朋友们的不断支持，我会尽自己的努力，写好每一篇文章！希望大家能不断给出意见和建议，共同打造完美的博 文！


联系
我们