选择不一样的参数,生成不一样的产品 可用switch()来做参数选择
public class FoodFactory { public static Food makeFood(String name) { if (name.equals("noodle")) { Food noodle = new LanZhouNoodle(); noodle.addSpicy("more"); return noodle; } else if (name.equals("chicken")) { Food chicken = new HuangMenChicken(); chicken.addCondiment("potato"); return chicken; } else { return null; } }}(需要两个或者两个以上的工厂) 客户端根据不同的参数生成对应的工厂实例 , 该工厂再生成不用的产品
public interface FoodFactory { Food makeFood(String name);}public class ChineseFoodFactory implements FoodFactory { @Override public Food makeFood(String name) { if (name.equals("A")) { return new ChineseFoodA(); } else if (name.equals("B")) { return new ChineseFoodB(); } else { return null; } }}public class AmericanFoodFactory implements FoodFactory { @Override public Food makeFood(String name) { if (name.equals("A")) { return new AmericanFoodA(); } else if (name.equals("B")) { return new AmericanFoodB(); } else { return null; } }}public class APP { public static void main(String[] args) { // 先选择一个具体的工厂 FoodFactory factory = new ChineseFoodFactory(); // 由第一步的工厂产生具体的对象,不同的工厂造出不一样的对象 Food food = factory.makeFood("A"); }}当涉及到 产品族 的时候,就需要引入抽象工厂模式了。
一个经典的例子是造一台电脑。我们先不引入抽象工厂模式,看看怎么实现。
因为电脑是由许多的构件组成的,我们将 CPU 和主板进行抽象,然后 CPU 由 CPUFactory 生产,主板由 MainBoardFactory
生产,然后,我们再将 CPU 和主板搭配起来组合在一起,如下图:
factory-1
这个时候的客户端调用是这样的:
// 得到 Intel 的 CPUCPUFactory cpuFactory = new IntelCPUFactory();CPU cpu = intelCPUFactory.makeCPU();// 得到 AMD 的主板MainBoardFactory mainBoardFactory = new AmdMainBoardFactory();MainBoard mainBoard = mainBoardFactory.make();// 组装 CPU 和主板Computer computer = new Computer(cpu, mainBoard);单独看 CPU 工厂和主板工厂,它们分别是前面我们说的 工厂模式 。这种方式也容易扩展,因为要给电脑加硬盘的话,只需要加一个
HardDiskFactory 和相应的实现即可,不需要修改现有的工厂。
但是,这种方式有一个问题,那就是如果 Intel 家产的 CPU 和 AMD 产的主板不能兼容使用
,那么这代码就容易出错,因为客户端并不知道它们不兼容,也就会错误地出现随意组合。
下面就是我们要说的 产品族 的概念,它代表了组成某个产品的一系列附件的集合:
abstract-factory-2
当涉及到这种产品族的问题的时候,就需要抽象工厂模式来支持了。我们不再定义 CPU
工厂、主板工厂、硬盘工厂、显示屏工厂等等,我们直接定义电脑工厂,每个电脑工厂负责生产所有的设备,这样能保证肯定不存在兼容问题。
abstract-factory-3
这个时候,对于客户端来说,不再需要单独挑选
CPU厂商、主板厂商、硬盘厂商等,直接选择一家品牌工厂,品牌工厂会负责生产所有的东西,而且能保证肯定是兼容可用的。
public static void main(String[] args) { // 第一步就要选定一个“大厂” ComputerFactory cf = new AmdFactory(); // 从这个大厂造 CPU CPU cpu = cf.makeCPU(); // 从这个大厂造主板 MainBoard board = cf.makeMainBoard(); // 从这个大厂造硬盘 HardDisk hardDisk = cf.makeHardDisk(); // 将同一个厂子出来的 CPU、主板、硬盘组装在一起 Computer result = new Computer(cpu, board, hardDisk);}当然,抽象工厂的问题也是显而易见的,比如我们要加个显示器,就需要修改所有的工厂,给所有的工厂都加上制造显示器的方法。这有点违反了
对修改关闭,对扩展开放 这个设计原则。
饿汉模式最简单:
public class Singleton { // 首先,将 new Singleton() 堵死 private Singleton() {}; // 创建私有静态实例,意味着这个类第一次使用的时候就会进行创建 private static Singleton instance = new Singleton(); public static Singleton getInstance() { return instance; } // 瞎写一个静态方法。这里想说的是,如果我们只是要调用 Singleton.getDate(...), // 本来是不想要生成 Singleton 实例的,不过没办法,已经生成了 public static Date getDate(String mode) {return new Date();}}很多人都能说出饿汉模式的缺点,可是我觉得生产过程中,很少碰到这种情况:你定义了一个单例的类,不需要其实例,可是你却把一个或几个你会用到的静态方法塞到这个类中。
饱汉模式最容易出错:
public class Singleton { // 首先,也是先堵死 new Singleton() 这条路 private Singleton() {} // 和饿汉模式相比,这边不需要先实例化出来,注意这里的 volatile,它是必须的 private static volatile Singleton instance = null; public static Singleton getInstance() { if (instance == null) { // 加锁 synchronized (Singleton.class) { // 这一次判断也是必须的,不然会有并发问题 if (instance == null) { instance = new Singleton(); } } } return instance; }}双重检查,指的是两次检查 instance 是否为 null。
volatile 在这里是需要的,希望能引起读者的关注。
很多人不知道怎么写,直接就在 getInstance() 方法签名上加上 synchronized,这就不多说了,性能太差。
嵌套类最经典,以后大家就用它吧:
public class Singleton3 { private Singleton3() {} // 主要是使用了 嵌套类可以访问外部类的静态属性和静态方法 的特性 private static class Holder { private static Singleton3 instance = new Singleton3(); } public static Singleton3 getInstance() { return Holder.instance; }}注意,很多人都会把这个 嵌套类 说成是 静态内部类 ,严格地说,内部类和嵌套类是不一样的,它们能访问的外部类权限也是不一样的。
最后,我们说一下枚举,枚举很特殊,它在类加载的时候会初始化里面的所有的实例,而且 JVM 保证了它们不会再被实例化,所以它天生就是单例的。
虽然我们平时很少看到用枚举来实现单例,但是在 RxJava 的源码中,有很多地方都用了枚举来实现单例。
经常碰见的 XxxBuilder 的类,通常都是建造者模式的产物。建造者模式其实有很多的变种,但是对于客户端来说,我们的使用通常都是一个模式的:
Food food = new FoodBuilder().a().b().c().build();Food food = Food.builder().a().b().c().build();套路就是先 new 一个 Builder,然后可以链式地调用一堆方法,最后再调用一次 build() 方法,我们需要的对象就有了。
package com.wxx.pattern;class User { // 下面是“一堆”的属性 private String name; private String password; private String nickName; private int age; private User(String name, String password, String nickName, int age) { this.name = name; this.password = password; this.nickName = nickName; this.age = age; } public static UserBuilder build(){ return new UserBuilder(); } public static class UserBuilder{ // 下面是和 User 一模一样的一堆属性 private String name; private String password; private String nickName; private int age; private UserBuilder() { } // 链式调用设置各个属性值,返回 this,即 UserBuilder public UserBuilder name(String name) { this.name = name; return this; } public UserBuilder password(String password) { this.password = password; return this; } public UserBuilder nickName(String nickName) { this.nickName = nickName; return this; } public UserBuilder age(int age) { this.age = age; return this; } // build() 方法负责将 UserBuilder 中设置好的属性“复制”到 User 中 // 当然,可以在 “复制” 之前做点检验 public User build(){ if(name == null || password == null){ throw new RuntimeException("用户名和密码不能为空"); } if (age <= 0 || age >= 150) { throw new RuntimeException("年龄不合法"); } // 还可以做赋予”默认值“的功能 if (nickName == null) { nickName = name; } return new User(name, password, nickName, age); } }}//客户端中的调用 public static void main(String[] args) { User d = User.build().name("foo").password("1244").age(25).build(); }原型模式很简单:有一个原型 实例 ,基于这个原型实例产生新的实例,也就是“克隆”了。
Object 类中有一个 clone() 方法,它用于生成一个新的对象,当然,如果我们要调用这个方法,java 要求我们的类必须先 **实现
Cloneable 接口** ,此接口没有定义任何方法,但是不这么做的话,在 clone() 的时候,会抛出
CloneNotSupportedException 异常。
protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;java 的克隆是浅克隆,碰到对象引用的时候,克隆出来的对象和原对象中的引用将指向同一个对象。通常实现深克隆的方法是将对象进行序列化,然后再进行反序列化。
创建型模式用于创建一个对象,而结构型模式旨在通过改变代码结构来达到解耦的目的,使得我们的代码更容易扩展和解耦。
既然说是 代理
,那就要对客户端隐藏真实实现,由代理来负责客户端的所有请求。当然,代理只是个代理,它不会完成实际的业务逻辑,而是一层皮而已,但是对于客户端来说,它必须表现得就是客户端需要的真实实现。
public interface FoodService { Food makeChicken(); Food makeNoodle();}public class FoodServiceImpl implements FoodService { public Food makeChicken() { Food f = new Chicken() f.setChicken("1kg"); f.setSpicy("1g"); f.setSalt("3g"); return f; } public Food makeNoodle() { Food f = new Noodle(); f.setNoodle("500g"); f.setSalt("5g"); return f; }}// 代理要表现得“就像是”真实实现类,所以需要实现 FoodServicepublic class FoodServiceProxy implements FoodService { // 内部一定要有一个真实的实现类,当然也可以通过构造方法注入 private FoodService foodService = new FoodServiceImpl(); public Food makeChicken() { System.out.println("我们马上要开始制作鸡肉了"); // 如果我们定义这句为核心代码的话,那么,核心代码是真实实现类做的, // 代理只是在核心代码前后做些“无足轻重”的事情 Food food = foodService.makeChicken(); System.out.println("鸡肉制作完成啦,加点胡椒粉"); // 增强 food.addCondiment("pepper"); return food; } public Food makeNoodle() { System.out.println("准备制作拉面~"); Food food = foodService.makeNoodle(); System.out.println("制作完成啦") return food; }}客户端调用,注意,我们要用代理来实例化接口:
// 这里用代理类来实例化FoodService foodService = new FoodServiceProxy();foodService.makeChicken();proxy
代理模式说白了就是做 “方法包装” 或做 “方法增强” 。在面向切面编程中,其实就是动态代理的过程。比如 Spring
中,我们自己不定义代理类,但是 Spring 会帮我们动态来定义代理,然后把我们定义在 @Before、@After、@Around
中的代码逻辑动态添加到代理中。
说到动态代理,又可以展开说,Spring 中实现动态代理有两种,一种是如果我们的类定义了接口,如 UserService 接口和
UserServiceImpl 实现,那么采用 JDK 的动态代理,感兴趣的读者可以去看看 java.lang.reflect.Proxy
类的源码;另一种是我们自己没有定义接口的,Spring 会采用 CGLIB 进行动态代理,它是一个 jar 包,性能还不错。
适配器模式总体来说分三种:默认适配器模式、对象适配器模式、类适配器模式。先不急着分清楚这几个,先看看例子再说。
首先,我们先看看最简单的适配器模式 默认适配器模式(Default Adapter) 是怎么样的。
我们用 Appache commons-io 包中的 FileAlterationListener
做例子,此接口定义了很多的方法,用于对文件或文件夹进行监控,一旦发生了对应的操作,就会触发相应的方法。
public interface FileAlterationListener { void onStart(final FileAlterationObserver observer); void onDirectoryCreate(final File directory); void onDirectoryChange(final File directory); void onDirectoryDelete(final File directory); void onFileCreate(final File file); void onFileChange(final File file); void onFileDelete(final File file); void onStop(final FileAlterationObserver observer);}此接口的一大问题是抽象方法太多了,如果我们要用这个接口,意味着我们要实现每一个抽象方法,如果我们只是想要监控文件夹中的 文件创建 和
文件删除 事件,可是我们还是不得不实现所有的方法,很明显,这不是我们想要的。
所以,我们需要下面的一个 适配器 ,它用于实现上面的接口,但是 所有的方法都是空方法
,这样,我们就可以转而定义自己的类来继承下面这个类即可。
public class FileAlterationListenerAdaptor implements FileAlterationListener { public void onStart(final FileAlterationObserver observer) { } public void onDirectoryCreate(final File directory) { } public void onDirectoryChange(final File directory) { } public void onDirectoryDelete(final File directory) { } public void onFileCreate(final File file) { } public void onFileChange(final File file) { } public void onFileDelete(final File file) { } public void onStop(final FileAlterationObserver observer) { }}比如我们可以定义以下类,我们仅仅需要实现我们想实现的方法就可以了:
public class FileMonitor extends FileAlterationListenerAdaptor { public void onFileCreate(final File file) { // 文件创建 doSomething(); } public void onFileDelete(final File file) { // 文件删除 doSomething(); }}当然,上面说的只是适配器模式的其中一种,也是最简单的一种,无需多言。下面,再介绍 “正统的” 适配器模式。
来看一个《Head First
设计模式》中的一个例子,我稍微修改了一下,看看怎么将鸡适配成鸭,这样鸡也能当鸭来用。因为,现在鸭这个接口,我们没有合适的实现类可以用,所以需要适配器。
public interface Duck { public void quack(); // 鸭的呱呱叫 public void fly(); // 飞}public interface Cock { public void gobble(); // 鸡的咕咕叫 public void fly(); // 飞}public class WildCock implements Cock { public void gobble() { System.out.println("咕咕叫"); } public void fly() { System.out.println("鸡也会飞哦"); }}鸭接口有 fly() 和 quare() 两个方法,鸡 Cock 如果要冒充鸭,fly() 方法是现成的,但是鸡不会鸭的呱呱叫,没有 quack()
方法。这个时候就需要适配了:
// 毫无疑问,首先,这个适配器肯定需要 implements Duck,这样才能当做鸭来用public class CockAdapter implements Duck { Cock cock; // 构造方法中需要一个鸡的实例,此类就是将这只鸡适配成鸭来用 public CockAdapter(Cock cock) { this.cock = cock; } // 实现鸭的呱呱叫方法 @Override public void quack() { // 内部其实是一只鸡的咕咕叫 cock.gobble(); } @Override public void fly() { cock.fly(); }}客户端调用很简单了:
public static void main(String[] args) { // 有一只野鸡 Cock wildCock = new WildCock(); // 成功将野鸡适配成鸭 Duck duck = new CockAdapter(wildCock); ...}到这里,大家也就知道了适配器模式是怎么回事了。无非是我们需要一只鸭,但是我们只有一只鸡,这个时候就需要定义一个适配器,由这个适配器来充当鸭,但是适配器里面的方法还是由鸡来实现的。
adapter-1
释义:我现在手中只有SomeThing 但是我想用Target对象 我该如何是好?
废话少说,直接上图:
adapter-1
看到这个图,大家应该很容易理解的吧,通过继承的方法,适配器自动获得了所需要的大部分方法。这个时候,客户端使用更加简单,直接 `Target t = new
SomeAdapter();` 就可以了。
一个采用继承,一个采用组合;
类适配属于静态实现,对象适配属于组合的动态实现,对象适配需要多实例化一个对象。
总体来说,对象适配用得比较多。
比较这两种模式,其实是比较对象适配器模式和代理模式,在代码结构上,它们很相似,都需要一个具体的实现类的实例。但是它们的目的不一样,代理模式做的是增强原方法的活;适配器做的是适配的活,为的是提供“把鸡包装成鸭,然后当做鸭来使用”,而鸡和鸭它们之间原本没有继承关系。
adapter-5
首先,我们先看一个简单的图,看这个图的时候,了解下层次结构就可以了:
decorator-1
我们来说说装饰模式的出发点,从图中可以看到,接口 Component 其实已经有了 ConcreteComponentA 和
ConcreteComponentB 两个实现类了,但是,如果我们要 增强 这两个实现类的话,我们就可以采用装饰模式,用具体的装饰器来
装饰 实现类,以达到增强的目的。
最近大街上流行起来了“快乐柠檬”,我们把快乐柠檬的饮料分为三类:红茶、绿茶、咖啡,在这三大类的基础上,又增加了许多的口味,什么金桔柠檬红茶、金桔柠檬珍珠绿茶、芒果红茶、芒果绿茶、芒果珍珠红茶、烤珍珠红茶、烤珍珠芒果绿茶、椰香胚芽咖啡、焦糖可可咖啡等等,每家店都有很长的菜单,但是仔细看下,其实原料也没几样,但是可以搭配出很多组合,如果顾客需要,很多没出现在菜单中的饮料他们也是可以做的。
在这个例子中,红茶、绿茶、咖啡是最基础的饮料,其他的像金桔柠檬、芒果、珍珠、椰果、焦糖等都属于装饰用的。当然,在开发中,我们确实可以像门店一样,开发这些类:LemonBlackTea、LemonGreenTea、MangoBlackTea、MangoLemonGreenTea......但是,很快我们就发现,这样子干肯定是不行的,这会导致我们需要组合出所有的可能,而且如果客人需要在红茶中加双份柠檬怎么办?三份柠檬怎么办?
不说废话了,上代码。
首先,定义饮料抽象基类:
public abstract class Beverage { // 返回描述 public abstract String getDescription(); // 返回价格 public abstract double cost();}然后是三个基础饮料实现类,红茶、绿茶和咖啡:
public class BlackTea extends Beverage { public String getDescription() { return "红茶"; } public double cost() { return 10; }}public class GreenTea extends Beverage { public String getDescription() { return "绿茶"; } public double cost() { return 11; }}...// 咖啡省略定义调料,也就是装饰者的基类,此类必须继承自 Beverage:
// 调料public abstract class Condiment extends Beverage {}然后我们来定义柠檬、芒果等具体的调料,它们属于装饰者,毫无疑问,这些调料肯定都需要继承调料 Condiment 类:
public class Lemon extends Condiment { private Beverage bevarage; // 这里很关键,需要传入具体的饮料,如需要传入没有被装饰的红茶或绿茶, // 当然也可以传入已经装饰好的芒果绿茶,这样可以做芒果柠檬绿茶 public Lemon(Beverage bevarage) { this.bevarage = bevarage; } public String getDescription() { // 装饰 return bevarage.getDescription() + ", 加柠檬"; } public double cost() { // 装饰 return beverage.cost() + 2; // 加柠檬需要 2 元 }}public class Mango extends Condiment { private Beverage bevarage; public Mango(Beverage bevarage) { this.bevarage = bevarage; } public String getDescription() { return bevarage.getDescription() + ", 加芒果"; } public double cost() { return beverage.cost() + 3; // 加芒果需要 3 元 }}...// 给每一种调料都加一个类看客户端调用:
public static void main(String[] args) { // 首先,我们需要一个基础饮料,红茶、绿茶或咖啡 Beverage beverage = new GreenTea(); // 开始装饰 beverage = new Lemon(beverage); // 先加一份柠檬 beverage = new Mongo(beverage); // 再加一份芒果 System.out.println(beverage.getDescription() + " 价格:¥" + beverage.cost()); //"绿茶, 加柠檬, 加芒果 价格:¥16"}如果我们需要 芒果-珍珠-双份柠檬-红茶 :
Beverage beverage = new Mongo(new Pearl(new Lemon(new Lemon(new BlackTea()))));是不是很变态?
看看下图可能会清晰一些:
decorator-2
到这里,大家应该已经清楚装饰模式了吧。
门面模式(也叫外观模式,Facade Pattern)在许多源码中有使用,比如 slf4j
就可以理解为是门面模式的应用。这是一个简单的设计模式,我们直接上代码再说吧。
首先,我们定义一个接口:
public interface Shape { void draw();}定义几个实现类:
public class Circle implements Shape { @Override public void draw() { System.out.println("Circle::draw()"); }}public class Rectangle implements Shape { @Override public void draw() { System.out.println("Rectangle::draw()"); }}客户端调用:
public static void main(String[] args) { // 画一个圆形 Shape circle = new Circle(); circle.draw(); // 画一个长方形 Shape rectangle = new Rectangle(); rectangle.draw();}我们先定义一个门面:
public class ShapeMaker { private Shape circle; private Shape rectangle; private Shape square; public ShapeMaker() { circle = new Circle(); rectangle = new Rectangle(); square = new Square(); } /** * 下面定义一堆方法,具体应该调用什么方法,由这个门面来决定
*/ public void drawCircle(){ circle.draw(); } public void drawRectangle(){ rectangle.draw(); } public void drawSquare(){ square.draw(); }}看看现在客户端怎么调用:
public static void main(String[] args) { ShapeMaker shapeMaker = new ShapeMaker(); // 客户端调用现在更加清晰了 shapeMaker.drawCircle(); shapeMaker.drawRectangle(); shapeMaker.drawSquare(); }门面模式的优点显而易见,客户端不再需要关注实例化时应该使用哪个实现类,直接调用门面提供的方法就可以了,因为门面类提供的方法的方法名对于客户端来说已经很友好了。
行为型模式关注的是各个类之间的相互作用,将职责划分清楚,使得我们的代码更加地清晰。
策略模式太常用了,所以把它放到最前面进行介绍。它比较简单,我就不废话,直接用代码说事吧。
下面设计的场景是,我们需要画一个图形,可选的策略就是用红色笔来画,还是绿色笔来画,或者蓝色笔来画。
首先,先定义一个策略接口:
public interface Strategy { public void draw(int radius, int x, int y);}然后我们定义具体的几个策略:
public class RedPen implements Strategy { @Override public void draw(int radius, int x, int y) { System.out.println("用红色笔画图,radius:" + radius + ", x:" + x + ", y:" + y); }}public class GreenPen implements Strategy { @Override public void draw(int radius, int x, int y) { System.out.println("用绿色笔画图,radius:" + radius + ", x:" + x + ", y:" + y); }}public class BluePen implements Strategy { @Override public void draw(int radius, int x, int y) { System.out.println("用蓝色笔画图,radius:" + radius + ", x:" + x + ", y:" + y); }}使用策略的类:
public class Context { private Strategy strategy; public Context(Strategy strategy){ this.strategy = strategy; } public int executeDraw(int radius, int x, int y){ return strategy.draw(radius, x, y); }}放到一张图上,让大家看得清晰些:
strategy-1
观察者模式对于我们来说,真是再简单不过了。无外乎两个操作,观察者订阅自己关心的主题和主题有数据变化后通知观察者们。
首先,需要定义主题,每个主题需要持有观察者列表的引用,用于在数据变更的时候通知各个观察者:
public class Subject { private List<Observer> observers = new ArrayList<Observer>(); private int state; public int getState() { return state; } public void setState(int state) { this.state = state; // 数据已变更,通知观察者们 notifyAllObservers(); } // 注册观察者 public void attach(Observer observer) { observers.add(observer); } // 通知观察者们 public void notifyAllObservers() { for (Observer observer : observers) { observer.update(); } }}定义观察者接口:
public abstract class Observer { protected Subject subject; public abstract void update();}其实如果只有一个观察者类的话,接口都不用定义了,不过,通常场景下,既然用到了观察者模式,我们就是希望一个事件出来了,会有多个不同的类需要处理相应的信息。比如,订单修改成功事件,我们希望发短信的类得到通知、发邮件的类得到通知、处理物流信息的类得到通知等。
我们来定义具体的几个观察者类:
public class BinaryObserver extends Observer { // 在构造方法中进行订阅主题 public BinaryObserver(Subject subject) { this.subject = subject; // 通常在构造方法中将 this 发布出去的操作一定要小心 this.subject.attach(this); } // 该方法由主题类在数据变更的时候进行调用 @Override public void update() { String result = Integer.toBinaryString(subject.getState()); System.out.println("订阅的数据发生变化,新的数据处理为二进制值为:" + result); }}public class HexaObserver extends Observer { public HexaObserver(Subject subject) { this.subject = subject; this.subject.attach(this); } @Override public void update() { String result = Integer.toHexString(subject.getState()).toUpperCase(); System.out.println("订阅的数据发生变化,新的数据处理为十六进制值为:" + result); }}客户端使用也非常简单:
public static void main(String[] args) { // 先定义一个主题 Subject subject1 = new Subject(); // 定义观察者 new BinaryObserver(subject1); new HexaObserver(subject1); // 模拟数据变更,这个时候,观察者们的 update 方法将会被调用 subject.setState(11);}output:
订阅的数据发生变化,新的数据处理为二进制值为:1011订阅的数据发生变化,新的数据处理为十六进制值为:B原创声明:本文系作者授权腾讯云开发者社区发表,未经许可,不得转载。
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