设计模式

• 介绍
• 六大原则
• 类型
  • 创建型(Creational Patterns)
  • 结构型(Structural Patterns)
  • 行为型(Behavioral Patterns)
• 设计模式
  • 工厂模式(Factory Pattern)
    • 优点
    • 缺点
    • 使用场景
  • 抽象工厂模式(Abstract Factory Pattern)
    • 概念
    • 优点
    • 缺点
  • 单例模式(Singleton Pattern)
    • 优点
    • 缺点
    • 实现
  • 建造者模式(Builder Pattern)
    • 概念
    • 优点
    • 缺点
  • 适配器模式(Adapter Pattern)
    • 概念
    • 优点
    • 缺点
  • 桥接模式(Bridge Pattern)
    • 概念
    • 优点
    • 缺点
  • 装饰器模式(Decorator Pattern)
    • 优点
    • 缺点
  • 外观模式(Facade Pattern)
    • 优点
    • 缺点
  • 享元模式(Flyweight Pattern)
    • 优点
    • 缺点
  • 代理模式(Proxy Pattern)
    • 优点
    • 缺点
  • 命令模式(Command Pattern)
    • 概念
    • 优点
    • 缺点
  • 中介者模式(Mediator Pattern)
    • 优点
    • 缺点
  • 观察者模式(Observer Pattern)
    • 优点
    • 缺点

设计模式(Design Pattern)代表了最佳实践,通常适合面向对象开发时使用. 1994年出版的一本书中提到了面向对象设计原则: 对接口编程而不是对实现编程;优先使用对象组合而不是继承.

介绍

设计模式之间的关系:

六大原则

1. 开闭原则(Open Close Principle): 对扩展开放,对修改关闭.
2. 里氏代换原则(Liskov Substitution Principle): 任何基类可以出现的地方,子类一定可以出现.这是对开闭原则的补充.
3. 依赖倒转原则(Dependence Inversion Principle): 针对接口编程,依赖于接口而不依赖于具体实现.这是开闭原则的基础.(高层模块不依赖于低层模块,而是低层模块依赖于高层模块的抽象,这就是’反转’)
4. 接口隔离原则(Interface Seregation Principle): 使用多个隔离的接口比使用单个的接口好,降低类之间的耦合度.
5. 迪米特法则/最少知道原则(Demeter Principle): 一个实体应该尽量少与其它实体发生相互作用,使功能模块相对独立.
6. 合成复用原则(Composite Reuse Principle): 尽量使用合成/聚合的方式,而不是继承.

类型

创建型(Creational Patterns)

• 工厂模式
• 抽象工厂模式
• 单例模式
• 建造者模式
• 原型模式(此文未做介绍)

结构型(Structural Patterns)

• 适配器模式
• 桥接模式
• 过滤器模式(此文未做介绍)
• 组合模式(此文未做介绍)
• 装饰器模式
• 外观模式
• 享元模式
• 代理模式

行为型(Behavioral Patterns)

• 责任链模式(此文未做介绍)
• 命令模式
• 解释器模式(此文未做介绍)
• 迭代器模式(此文未做介绍)
• 中介者模式
• 备忘录模式(此文未做介绍)
• 观察者模式
• 状态模式(此文未做介绍)
• 空对象模式(此文未做介绍)
• 策略模式(此文未做介绍)
• 模板模式(此文未做介绍)
• 访问者模式(此文未做介绍)

设计模式

工厂模式(Factory Pattern)

优点

1. 屏蔽实现,调用者只需要知道接口
2. 扩展性强,增加一种子类简单

缺点

每增加一种产品都要增加一个具体的子类实现,并且修改工厂方法

使用场景

1. 日志记录器,可以记录在本地硬盘,远程服务器等,用户可以选择记录在哪
2. 数据库访问,可以切换使用的数据库(像hibernate)
3. 设计一个连接服务器的框架,可以使用多个不同的协议

抽象工厂模式(Abstract Factory Pattern)

概念

1. 产品等级: 即产品的继承
2. 产品族: 由同一个工厂生产的,不同产品等级的一组产品.

优点

1. 可以保证始终使用同一个产品族的产品
2. 产品等级扩展简单

缺点

产品族扩展困难

单例模式(Singleton Pattern)

只能有一个实例,并且由单例类自己创建

优点

1. 只有一个实例,减小内存开销
2. 避免对资源的多重占用

缺点

没有接口,不能继承

实现

1. 懒汉式,线程不安全: 效率高,但线程不安全.
2. 懒汉式,线程安全: 效率较低.
3. 饿汉式: 线程安全.类加载时就初始化,比较浪费内存.
4. 双检锁/双重校验锁: 效率高,线程安全.
5. 登记式/静态内部类: 效率高,线程安全.利用classloader加载机制保证初始化instance时只有一个线程.
6. 枚举: 简单,线程安全.

建造者模式(Builder Pattern)

如StringBuilder/StringBuffer

概念

1. Builder: (抽象)建造者
2. ConcreteBuilder: 具体建造者(有时可以省略)
3. Director: 指挥者(有时可以省略)
4. Product: 产品

优点

1. 解耦产品与创建过程
2. 易扩展
3. 便于控制细节

缺点

1. 产品必须有共同点,范围有限制
2. 如内部复杂,会有很多的具体建造者

适配器模式(Adapter Pattern)

作为两个不兼容的接口间的桥梁,通常用来将旧的,已经在运行中的系统兼容新的系统接口.

可分为类适配器(直接继承)与对象适配器(传入适配者对象)两种类型.

概念

1. Target：目标抽象类
2. Adapter：适配器类
3. Adaptee：适配者类

就是对适配者进行适配,当作目标抽象类来用.

优点

1. 让两个不兼容的类一起运行
2. 提高了类的复用
3. 灵活性好

缺点

1. 过多使用会导致零乱(可以考虑重构)
2. 类适配器的目标只能是接口而不能是类,限制大

桥接模式(Bridge Pattern)

用于把抽象与实现解耦.

简单的说,原来是实现直接继承抽象接口,现在解耦了,抽象与实现都可以各自按自己风格心情写代码,写好后,写个桥(继承抽象类,传入实现)来将它们连接在一起.

概念

1. Abstraction: 抽象类
2. Bridge: 桥
3. Implementor: 实现类

优点

1. 抽象与实现分离
2. 优秀的扩展能力
3. 对客户透明,隐藏细节

缺点

1. 增加系统的理解与设计难度
2. 要求正确识别两个独立变化的维度,使用范围有局限

装饰器模式(Decorator Pattern)

允许向一个现有的对象添加新功能,但不改变其结构,如java内的xxxStream那些类.

优点

1. 比继承更灵活,更动态

缺点

1. 多层装饰比较复杂

外观模式(Facade Pattern)

一般将外观类设计为单例,并且注意不要通过外观类为子系统增加新行为,而应该直接修改子系统.

优点

1. 对客户屏蔽子系统组件,更容易使用
2. 实现子系统与客户之间的松耦合

缺点

1. 灵活性降低

享元模式(Flyweight Pattern)

1. 需要分离外部状态与内部状态,外部状态可以由外部设置
2. 它们相对独立,不互相影响
3. 外部状态应该具有固化的性质
4. 享元对象存储在Map中,用唯一标识码判断

优点

1. 减少内存使用
2. 外部状态相对独立,不会影响内部状态,使享元对象可以在不同环境中被共享

缺点

1. 使系统更复杂,需要分离外部状态与内部状态

代理模式(Proxy Pattern)

起到中介与控制的作用. 与适配器模式不同的是,它不改变接口. 与装饰器模式不同的是,它主要为了控制,而装饰主要为了增加功能.

优点

1. 职责清晰
2. 高扩展性

缺点

1. 实现代理需要额外的工作

命令模式(Command Pattern)

将请求与执行解耦

概念

1. 调用者: 里面可以保存调用者的一些信息,如调用的命令历史
2. 命令: 具体的命令
3. 执行者: 实际执行操作的

优点

1. 降低了系统耦合度
2. 添加新命令容易

缺点

1. 会使系统有过多的具体命令类

中介者模式(Mediator Pattern)

将类之间的网状结构变为星状结构

与外观模式的区别: 外观模式主要是外部单向调用内部;中介者模式主要是内部之间互相调用.

优点

1. 降低类的复杂度,将一对多转化为一对一

缺点

1. 中介者会很庞大

观察者模式(Observer Pattern)

优点

1. 观察者与被观察对象是抽象耦合的
2. 建立了一套触发机制,支持广播通信

缺点

1. 如果观察目标有很多直接与间接的观察者,通知会花费大量时间
2. 如果观察者与观察目标之间有循环依赖,容易导致死循环
3. 只能让观察者知道观察目标发生了变化,而没法知道是怎么发生变化的(只知道结果,不知道过程)