设计模式(结构模式)

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结构模式
适配器模式Adapter

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:

public class Source {  
 
    public void method1() {  
        System.out.println("this is original method!");  
    }  
}  
 
public interface Targetable {  
 
    /* 与原类中的方法相同 */  
    public void method1();  
 
    /* 新类的方法 */  
    public void method2();  
}  
 
public class Adapter extends Source implements Targetable {  
 
    @Override  
    public void method2() {  
        System.out.println("this is the targetable method!");  
    }  
}  
 
public class AdapterTest {  
 
    public static void main(String[] args) {  
        Targetable target = new Adapter();  
        target.method1();  
        target.method2();  
    }  
}

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:

public class Wrapper implements Targetable {  
 
    private Source source;  
 
    public Wrapper(Source source){  
        super();  
        this.source = source;  
    }  
    @Override  
    public void method2() {  
        System.out.println("this is the targetable method!");  
    }  
 
    @Override  
    public void method1() {  
        source.method1();  
    }  
}  
 
public class AdapterTest {  
 
    public static void main(String[] args) {  
        Source source = new Source();  
        Targetable target = new Wrapper(source);  
        target.method1();  
        target.method2();  
    }  
}

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:

public interface Sourceable {  
 
    public void method1();  
    public void method2();  
}  
 
public abstract class Wrapper2 implements Sourceable{  
 
    public void method1(){}  
    public void method2(){}  
}  
 
public class SourceSub1 extends Wrapper2 {  
    public void method1(){  
        System.out.println("the sourceable interface's first Sub1!");  
    }  
}  
 
public class SourceSub2 extends Wrapper2 {  
    public void method2(){  
        System.out.println("the sourceable interface's second Sub2!");  
    }  
}  
 
public class WrapperTest {  
 
    public static void main(String[] args) {  
        Sourceable source1 = new SourceSub1();  
        Sourceable source2 = new SourceSub2();  
 
        source1.method1();  
        source1.method2();  
        source2.method1();  
        source2.method2();  
    }  
}

测试输出:

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

达到了我们的效果!
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。

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:

public interface Sourceable {  
    public void method();  
}  
 
public class Source implements Sourceable {  
 
    @Override  
    public void method() {  
        System.out.println("the original method!");  
    }  
}  
 
public class Decorator implements Sourceable {  
 
    private Sourceable source;  
 
    public Decorator(Sourceable source){  
        super();  
        this.source = source;  
    }  
    @Override  
    public void method() {  
        System.out.println("before decorator!");  
        source.method();  
        System.out.println("after decorator!");  
    }  
}  
 
public class DecoratorTest {  
 
    public static void main(String[] args) {  
        Sourceable source = new Source();  
        Sourceable obj = new Decorator(source);  
        obj.method();  
    }  
}

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!

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:

public interface Sourceable {  
    public void method();  
}  
 
public class Source implements Sourceable {  
 
    @Override  
    public void method() {  
        System.out.println("the original method!");  
    }  
}  
 
public class Proxy implements Sourceable {  
 
    private Source source;  
    public Proxy(){  
        super();  
        this.source = new Source();  
    }  
    @Override  
    public void method() {  
        before();  
        source.method();  
        atfer();  
    }  
    private void atfer() {  
        System.out.println("after proxy!");  
    }  
    private void before() {  
        System.out.println("before proxy!");  
    }  
}  
 
public class ProxyTest {  
 
    public static void main(String[] args) {  
        Sourceable source = new Proxy();  
        source.method();  
    }  
 
}

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!

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:

public class CPU {  
 
    public void startup(){  
        System.out.println("cpu startup!");  
    }  
 
    public void shutdown(){  
        System.out.println("cpu shutdown!");  
    }  
}  
 
public class Memory {  
 
    public void startup(){  
        System.out.println("memory startup!");  
    }  
 
    public void shutdown(){  
        System.out.println("memory shutdown!");  
    }  
}  
 
public class Disk {  
 
    public void startup(){  
        System.out.println("disk startup!");  
    }  
 
    public void shutdown(){  
        System.out.println("disk shutdown!");  
    }  
}  
 
public class Computer {  
    private CPU cpu;  
    private Memory memory;  
    private Disk disk;  
 
    public Computer(){  
        cpu = new CPU();  
        memory = new Memory();  
        disk = new Disk();  
    }  
 
    public void startup(){  
        System.out.println("start the computer!");  
        cpu.startup();  
        memory.startup();  
        disk.startup();  
        System.out.println("start computer finished!");  
    }  
 
    public void shutdown(){  
        System.out.println("begin to close the computer!");  
        cpu.shutdown();  
        memory.shutdown();  
        disk.shutdown();  
        System.out.println("computer closed!");  
    }  
}  
 
public class User {  
 
    public static void main(String[] args) {  
        Computer computer = new Computer();  
        computer.startup();  
        computer.shutdown();  
    }  
}

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!

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:

public interface Sourceable {  
    public void method();  
}  
 
public class SourceSub1 implements Sourceable {  
 
    @Override  
    public void method() {  
        System.out.println("this is the first sub!");  
    }  
}  
 
public class SourceSub2 implements Sourceable {  
 
    @Override  
    public void method() {  
        System.out.println("this is the second sub!");  
    }  
}  
 
public abstract class Bridge {  
    private Sourceable source;  
 
    public void method(){  
        source.method();  
    }  
 
    public Sourceable getSource() {  
        return source;  
    }  
 
    public void setSource(Sourceable source) {  
        this.source = source;  
    }  
}  
 
public class MyBridge extends Bridge {  
    public void method(){  
        getSource().method();  
    }  
}  
 
public class BridgeTest {  
 
    public static void main(String[] args) {  
 
        Bridge bridge = new MyBridge();  
 
        /*调用第一个对象*/  
        Sourceable source1 = new SourceSub1();  
        bridge.setSource(source1);  
        bridge.method();  
 
        /*调用第二个对象*/  
        Sourceable source2 = new SourceSub2();  
        bridge.setSource(source2);  
        bridge.method();  
    }  
}

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。

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:

public class TreeNode {  
 
    private String name;  
    private TreeNode parent;  
    private Vector<TreeNode> children = new Vector<TreeNode>();  
 
    public TreeNode(String name){  
        this.name = name;  
    }  
 
    public String getName() {  
        return name;  
    }  
 
    public void setName(String name) {  
        this.name = name;  
    }  
 
    public TreeNode getParent() {  
        return parent;  
    }  
 
    public void setParent(TreeNode parent) {  
        this.parent = parent;  
    }  
 
    //添加孩子节点  
    public void add(TreeNode node){  
        children.add(node);  
    }  
 
    //删除孩子节点  
    public void remove(TreeNode node){  
        children.remove(node);  
    }  
 
    //取得孩子节点  
    public Enumeration<TreeNode> getChildren(){  
        return children.elements();  
    }  
}  
 
public class Tree {  
 
    TreeNode root = null;  
 
    public Tree(String name) {  
        root = new TreeNode(name);  
    }  
 
    public static void main(String[] args) {  
        Tree tree = new Tree("A");  
        TreeNode nodeB = new TreeNode("B");  
        TreeNode nodeC = new TreeNode("C");  
 
        nodeB.add(nodeC);  
        tree.root.add(nodeB);  
        System.out.println("build the tree finished!");  
    }  
}

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。

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:

public class ConnectionPool {  
 
    private Vector<Connection> pool;  
 
    /*公有属性*/  
    private String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/test";  
    private String username = "root";  
    private String password = "root";  
    private String driverClassName = "com.mysql.jdbc.Driver";  
 
    private int poolSize = 100;  
    private static ConnectionPool instance = null;  
    Connection conn = null;  
 
    /*构造方法,做一些初始化工作*/  
    private ConnectionPool() {  
        pool = new Vector<Connection>(poolSize);  
 
        for (int i = 0; i < poolSize; i++) {  
            try {  
                Class.forName(driverClassName);  
                conn = DriverManager.getConnection(url, username, password);  
                pool.add(conn);  
            } catch (ClassNotFoundException e) {  
                e.printStackTrace();  
            } catch (SQLException e) {  
                e.printStackTrace();  
            }  
        }  
    }  
 
    /* 返回连接到连接池 */  
    public synchronized void release() {  
        pool.add(conn);  
    }  
 
    /* 返回连接池中的一个数据库连接 */  
    public synchronized Connection getConnection() {  
        if (pool.size() > 0) {  
            Connection conn = pool.get(0);  
            pool.remove(conn);  
            return conn;  
        } else {  
            return null;  
        }  
    }  
}

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!
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