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Java软件开发常用的设计模式汇总

单例模式

 

简单点说,就是一个应用程序中,某个类的实例对象只有一个,你没有办法去new,因为构造器是被private修饰的,一般通过getInstance()的方法来获取它们的实例。

 

getInstance()的返回值是一个对象的引用,并不是一个新的实例,所以不要错误的理解成多个对象。单例模式实现起来也很容易,直接看demo吧:

 

Java软件开发设计模式-单例模式

 

上面的是最基本的写法,也叫懒汉写法(线程不安全),下面再公布五种单例模式的写法:

 

1、懒汉式写法(线程安全)

 

Java软件开发设计模式-单例模式懒汉写法

 

2、饿汉式写法

 

Java软件开发设计模式-单例模式饿汉式写法

 

3、静态内部类

 

Java软件开发设计模式-单例模式静态内部类写法

 

4、枚举

 

Java软件开发设计模式-枚举写法

 

这种方式是Effective Java作者Josh Bloch 提倡的方式,它不仅能避免多线程同步问题,而且还能防止反序列化重新创建新的对象,可谓是很坚强的壁垒啊,不过,个人认为由于1.5中才加入enum特性,用这种方式写不免让人感觉生疏。

 

5、双重校验锁

 

Java软件开发设计模式-单例模式双重校验锁写法

 

总结:我个人比较喜欢静态内部类写法和饿汉式写法,其实这两种写法能够应付绝大多数情况了。其他写法也可以选择,主要还是看业务需求吧。

 

观察者模式

 

对象间一对多的依赖关系,当一个对象的状态发生改变时,所有依赖于它的对象都得到通知并被自动更新。

 

Java软件开发设计模式-观察者模式

观察者模式UML图

 

看不懂图的人端着小板凳到这里来,给你举个栗子:假设有三个人,小美(女,22),小王和小李。小美很漂亮,小王和小李是两个程序猿,时刻关注着小美的一举一动。有一天,小美说了一句:“谁来陪我打游戏啊。”这句话被小王和小李听到了,结果乐坏了,蹭蹭蹭,没一会儿,小王就冲到小美家门口了,在这里,小美是被观察者,小王和小李是观察者,被观察者发出一条信息,然后观察者们进行相应的处理,看代码:

 

Java软件开发设计模式-观察者模式

 

这个接口相当于小王和小李的电话号码,小美发送通知的时候就会拨打getMessage这个电话,拨打电话就是调用接口,看不懂没关系,先往下看

 

Java软件开发设计模式-观察者模式

 

代码很简单,我们再看看小美的代码:

 

Java软件开发设计模式-观察者模式

 

我们写一个测试类来看一下结果对不对

 

Java软件开发设计模式-观察者模式

 

完美~

 

装饰者模式

 

对已有的业务逻辑进一步的封装,使其增加额外的功能,如Java中的IO流就使用了装饰者模式,用户在使用的时候,可以任意组装,达到自己想要的效果。 举个栗子,我想吃三明治,首先我需要一根大大的香肠,我喜欢吃奶油,在香肠上面加一点奶油,再放一点蔬菜,最后再用两片面包夹一下,很丰盛的一顿午饭,营养又健康。(ps:不知道上海哪里有卖好吃的三明治的,求推荐~)那我们应该怎么来写代码呢? 首先,我们需要写一个Food类,让其他所有食物都来继承这个类,看代码:

 

Java软件开发设计模式-装饰者模式

 

代码很简单,我就不解释了,然后我们写几个子类继承它:

 

Java软件开发设计模式-装饰者模式

Java软件开发设计模式-装饰者模式


这几个类都是差不多的,构造方法传入一个Food类型的参数,然后在make方法中加入一些自己的逻辑,如果你还是看不懂为什么这么写,不急,你看看我的Test类是怎么写的,一看你就明白了

 

Java软件开发设计模式-装饰者模式

 

看到没有,一层一层封装,我们从里往外看:最里面我new了一个香肠,在香肠的外面我包裹了一层奶油,在奶油的外面我又加了一层蔬菜,最外面我放的是面包,是不是很形象,哈哈~ 这个设计模式简直跟现实生活中一摸一样,看懂了吗? 我们看看运行结果吧

 

Java软件开发设计模式-装饰者模式运行结果

运行结果

 

一个三明治就做好了~

 

适配器模式

 

将两种完全不同的事物联系到一起,就像现实生活中的变压器。假设一个手机充电器需要的电压是20V,但是正常的电压是220V,这时候就需要一个变压器,将220V的电压转换成20V的电压,这样,变压器就将20V的电压和手机联系起来了。

 

Java软件开发设计模式-适配器模式


Java软件开发设计模式-适配器模式

 

工厂模式

 

1、简单工厂模式:一个抽象的接口,多个抽象接口的实现类,一个工厂类,用来实例化抽象的接口

 

Java软件开发设计模式-工厂模式-简单工厂模式

Java软件开发设计模式-工厂模式-简单工厂模式

 

2、工厂方法模式:有四个角色,抽象工厂模式,具体工厂模式,抽象产品模式,具体产品模式。不再是由一个工厂类去实例化具体的产品,而是由抽象工厂的子类去实例化产品

 

Java软件开发设计模式-工厂模式-工厂方法模式

Java软件开发设计模式-工厂模式-工厂方法模式

 

3、抽象工厂模式:与工厂方法模式不同的是,工厂方法模式中的工厂只生产单一的产品,而抽象工厂模式中的工厂生产多个产品

 

Java软件开发设计模式-工厂模式-抽象工厂模式

 

代理模式(proxy)

 

简单说即是在不改变源码的情况下,实现对目标对象的功能扩展。比如有个歌手对象叫Singer,这个对象有一个唱歌方法叫sing()。

 

Java软件开发设计模式-代理模式

 

假如你希望,通过你的某种方式生产出来的歌手对象,在唱歌前后还要想观众问好和答谢,也即对目标对象Singer的sing方法进行功能扩展。

 

Java软件开发设计模式-代理模式

 

但是往往你又不能直接对源代码进行修改,可能是你希望原来的对象还保持原来的样子,又或许你提供的只是一个可插拔的插件,甚至你有可能都不知道你要对哪个目标对象进行扩展。这时就需要用到java的代理模式了。网上好多用生活中的经理人的例子来解释“代理”,看似通俗易懂,但我觉得不适合程序员去理解。程序员应该从代码的本质入手。

 

想要实现以上的需求有三种方式:

 

1、静态代理

 

Java软件开发设计模式-代理模式-静态代理

 

测试

 

Java软件开发设计模式-代理模式-静态代理测试

 

总结:其实这里做的事情无非就是,创建一个代理类SingerProxy,继承了ISinger接口并实现了其中的方法。只不过这种实现特意包含了目标对象的方法,正是这种特征使得看起来像是“扩展”了目标对象的方法。假使代理对象中只是简单地对sing方法做了另一种实现而没有包含目标对象的方法,也就不能算作代理模式了。所以这里的包含是关键。

 

缺点:这种实现方式很直观也很简单,但其缺点是代理对象必须提前写出,如果接口层发生了变化,代理对象的代码也要进行维护。如果能在运行时动态地写出代理对象,不但减少了一大批代理类的代码,也少了不断维护的烦恼,不过运行时的效率必定受到影响。这种方式就是接下来的动态代理。

 

2、动态代理(也叫JDK代理)

 

 跟静态代理的前提一样,依然是对Singer对象进行扩展。

 

Java软件开发设计模式-代理模式-动态代理

 

这回直接上测试,由于java底层封装了实现细节,所以代码非常简单,格式也基本上固定。

 

调用Proxy类的静态方法newProxyInstance即可,该方法会返回代理类对象。

 

Java软件开发设计模式-代理模式-动态代理

 

接收的三个参数依次为:

 

● ClassLoader loader:指定当前目标对象使用类加载器,写法固定

● Class

● InvocationHandler h:事件处理接口,需传入一个实现类,一般直接使用匿名内部类

 

测试代码

 

Java软件开发设计模式-代理模式-动态代理测试代码

 

总结:以上代码只有标黄的部分是需要自己写出,其余部分全都是固定代码。由于java封装了newProxyInstance这个方法的实现细节,所以使用起来才能这么方便。

 

缺点:可以看出静态代理和JDK代理有一个共同的缺点,就是目标对象必须实现一个或多个接口,加入没有,则可以使用Cglib代理。

 

3、Cglib代理

 

前提条件:

 

● 需要引入cglib的jar文件,由于Spring的核心包中已经包括了Cglib功能,所以也可以直接引入spring-core-3.2.5.jar

● 目标类不能为final

● 目标对象的方法如果为final/static,那么就不会被拦截,即不会执行目标对象额外的业务方法

 

Java软件开发设计模式-代理模式-Cglib代理


Java软件开发设计模式-代理模式-Cglib代理

 

这里的代码也非常固定,只有标黄部分是需要自己写出

 

测试

 

Java软件开发设计模式-代理模式-Cglib代理测试代码

 

总结:三种代理模式各有优缺点和相应的适用范围,主要看目标对象是否实现了接口。以Spring框架所选择的代理模式举例

 

Java软件开发设计模式-代理模式举例


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