编程23种设计模式

Java中23种设计模式目录1. 设计模式 31.1 创建型模式 41.1.1 工厂方法 41.1.2 抽象工厂 61.1.3 建造者模式 101.1.4 单态模式 131.1.5 原型模式 151.2 结构型模式 171.2.1 适配器模式 171.2.2 桥接模式 191.2.3 组合模式 231.2.4 装饰模式 261.2.5 外观模式 291.2.6 享元模式 321.2.7 代理模式 341.3 行为型模式 371.3.1 责任链模式 371.3.2 命令模式 401.3.3 解释器模式 431.3.4 迭代器模式 451.3.5 中介者模式 491.3.6 备忘录模式 521.3.7 观察者模式 541.3.8 状态模式 581.3.9 策略模式 611.3.10 模板方法 631.3.11 访问者模式 651. 设计模式(超级详细)1.1 创建型模式AbstractFactory ( 抽象工厂 )FactoryMethod ( 工厂方法 )Singleton ( 单态模式 )Builder ( 建造者模式 )Protot*pe * 原型模式 )1.1.1 工厂方法*义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。FactoryMethod使一个类的实例*延迟到其子类。适用性1.当一个类不知道它所必须创建的对象的类的时候。2.当一个类希望由它的子类来指定它所创建的对象的时候。3.当*将创建对象的职责委托给多个帮助*类中的某一个，并且*希望将哪一个帮助子类是代理者这一信息局部化的时候。参与者1.Product定义工厂方法所创建的对象的接口。2.ConcreteProduct实现Product接口。3.Creator声明工厂方法，该方法返回一个Product类型的对象*Creator也可以定义一个工厂方法的缺省实现，它返回一个缺省的ConcreteProduct对象。可以调用工厂方法以创建一个Product对象。4.ConcreteCreator重定义工厂方法以返回一个ConcreteProduct实例。类图例子*roductpublic interface Work void doWork();ConcreteProductpublic class StudentWork implements Work public void doWork() System.out.println(学生*作业!);public class TeacherWork implements Work public void doWork() System.out.println(老师审批作业!);Creatorpublic interface IWorkFactory Work get*ork();Concre*eCreatorpu*lic class StudentWorkFactory implements IWorkFactory public Work getWork() *eturn new StudentWork();public class TeacherWorkFactory implements IWorkFactory public Work getWork() return new TeacherWork();Testpublic class Test public static void m*in(Strin* args) IWorkFactory studentWorkFactory = new StudentWorkFactory();studentWorkFactory.getWork().d*Work();IWorkFactory teacherWorkFactory * new TeacherWorkFactory();teacherWorkFactory.g*tWork().*oWork();result学生做作业!老师审批作业!1.1.2 抽象工厂提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定它们具体的类。适用性1.一个系统要独立于它的*品的创建、组合和表示时。2.一个系统要由多个产品系列中的一个来配置时。3.当你要强调一系列相关的产品对象的设计以便进行联合使用时*4*当你提供一个产品类库，而只想显示它们*接口而不是实现时。参与者1.Ab*tractFactory声明一个创建抽象产品对象的操作接口。2.ConcreteFactory实现创建具体产品对象的操作。*.AbstractProduct为一类产品对象声明一个接口。4.ConcreteProdu*t定义一个将被相应的具体工厂创建的产品*象。实现*bstractProduct接口。5.Client仅使用由AbstractFactory和AbstractProduc*类声明的接口类图例子*bstractFactorypublic interface IAn*malFactory ICat createCat();IDog cre*teDog();ConcreteFactoryp*blic class BlackAnimalFactory implem*nts IAnimalFactory public ICat createCat() retur* new BlackCat();public IDog createDog() return new BlackDog();public class WhiteAnimalFac*ory imp*ements IAnimalFactory public ICat createCat() return new WhiteCat();public IDog cre*teDog() return new WhiteDog();Abstrac*Productpublic interface ICat void eat();public interface IDog void eat();Concrete*roductpublic class Black*at implements ICat public void eat() System.out.println(The bl*ck cat is eating!);public class WhiteCat implements *Cat public void eat() Sy*tem.out.prin*ln(The w*ite cat is eating!*);public class BlackDog implements IDog public void eat() System.out.println(The black dog is eating);public class WhiteDog implements IDog public void eat() System.out.println(The white dog is eat*ng!);Clientpublic static void main(String args) IAnimalFactory blackAnimalFa*tory = new BlackAnimalFactory();ICat blackCat = blackAnimalFactory.createCat();blackCat.eat();IDog blackD*g = blackAnimalFactory.createDog();blackDog.eat();IAnimalFactory whiteAnimalF*ctory = new WhiteAnimalFactory();ICat whiteCat = whiteAnimalFactory.createCat();whiteCat.eat();IDog *hiteDog = whiteAnimalFactory.createDog();whiteDog.eat();res*ltThe bla*k cat is eating!Th* black dog is eatin*!The white cat is eating!The white dog is *ating!1.1.3 建造者模式将一个复杂对象的构*与它的表示分离，使*同样的构建过程可以创建不同的表示。适用性1.当创建复杂对象的算法应该独立于该对象的组成部分以及它们的装配方式时。*.当构造过程必须允*被构造的对象有不同*表示时。参与者1.Builder为创建一个Product对象的各个部件指定抽象接口。2.ConcreteBuilder实现Buil*er的接口以构造和装配该产品的各个部件。定义并明确它所创建的表示*提供一个检索产品的接口。3.Director构造一个使用Builder接口的对象。4.Product表示被构造的复杂对象。ConcreteBuilder创建该产品的内部表示并定义它的装配过程。包含定义组成部件的类，包括将这些部件装配成最终产品的接口。类图例子Buil*erpublic interface PersonBuilder void buildHead();v*id buildBody();void buildFoot()*Person buildPerson();ConcreteBuilderpublic class ManBuilder implements PersonB*ilder Person person;public ManBuilder() person = ne* Man();publ*c void build*ody() perso*.setBody(建造男人的身体);public void buildFoot() person.setFo*t(建造男人的脚);public void buildHead() pers*n.setHead(建造*人的头);*ublic Person buildPerson() retur* person;Dir*ctorpublic class PersonDirec*or public Person constructPerson(PersonBuilder pb) pb.buildHead();pb.buildBody();pb.buildFoot();return pb.buildPerson();Productpublic class Person private String head;private String body;private String foot;public String getH*ad() return head;public void setHead(String hea*) this.head = head;public String getBody() return body;public void setBody(String body) this.b*dy = body;public String getFoot() return foot;public void setFoot(String foot) t*is.foot = foot;public class Man extends Person Testpubl*c class Testpublic static void main(String ar*s) PersonDirector pd = new PersonDirector();Person person = pd.constructPerson(new ManBuilder();System*out.println(person.getBody();System.out.println(person.getFoot();System.out.println(person.getHead();result建造男人*身体建造男*的脚建造男人的头1.1.4 单态模式保证一个类仅有一个实例，*提供一个访问它的全局访*点。适用性1.当类只能有一个*例而且客户可以从一个众所周知的访问点访问它时。2.当这个唯一实例应该是通过子类化可扩展的，并且客户应该无需更改代码就能使用一个扩展的实例时。参与者Singleton定义一个Instance操作，允许客户访问它的唯一实例。Instance是一个类操作。可能负*创建它自己的唯一实例。类图例子Singletonpublic class Singleton private static Singleton sing;private Singleton() public st*tic Singleton get*nstance() if (sing = null) sing = new Singleto*();return sing;Testpublic class Test public static void *ain(*tring args) Singleton sing = Singleton.getInstance();Singleton si*g2 = Singleton.getI*stance();System.out.println(sing);System.out.pr*ntln(sing2);resultsingleton.Singleton1c78e57singleton.Singleton1c78e571.1.5 原型模式用原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷贝这些原型创建新的对象。适用性1.当一个系统应该独立于它的产品创*、构成和表示时。2.当要实例化的类是在运行时刻指定时，例如，通过动态装载。3.为了避免创建一个与产品类层次平行的工厂*层次时。4.当一个类的实例只能有几个不同状态组合中的一种时。建立相应数目的原型并克隆它们可能比每次用合适的状态手工实例化该类更方便一些。参与者1. Prototype声明一个克隆自身的接口。2. ConcretePrototype实现一个克隆自身的操作。3. Client让一个原型克*自身从而创建一个新的对象。类图例子Prototypepublic class Prototype implements Cloneable private String name;public void setName(String name) this.name = name;public String getName() return this.name;public Object clone()try return super.clone(); catch (Exception e) e.printStackTrace();return null;ConcretePrototypepubl*c class ConcretePrototype extend* Prototype public ConcretePrototype(String name) setName(name);Clientpublic clas* Test public static void main(String args) Prototype pro = new ConcretePrototy*e(prototype);Prototype pro2 = (Prototype)pro.clone();*ystem.out.println(pro.getName()*;System.out.println(pro2.getName();resultprototypeprototype1.2 结构型模式Adapter * 适配器模式 *Bridge ( 桥接模* )Composite ( 组合模式 )Decorator ( 装*模式 )Facade ( 外观模式 )Flyweight ( 享元模式 )Proxy ( 代理模式 )1.2.1 适配器模式将一个类的接口转换成客户希望的另外一个接口。Adapter模式使得原本由于接口*兼容而不能一起工作的那*类可以一起工作。适用性1.你想使*一个已经存在的类，而它的接口不符合你的需求。2.你想创建一个可以复用的类，该类可以与其他不相关的类或不可预见的类（即那*接口可能不一定兼容的类）协同工作。*.（仅适用于对象Adapter）你想使用一些已经存在的子类，但是不可能对每一个都进行子类化以匹配它们的接口。对象适配器可以适配它的父类接口。参与者1.Target定义Client使用的与特定领域相关的接口。2.Client与符合Target接口的对象协同。3.Adapt*e定义一个已经存在的接口，这个接口需要适配。4.Adapter对Adaptee的接口与Target接口进行适配类图例子Targetpublic interface Target void adapteeMethod();void adapterMethod();Adapteepublic class Adaptee public void adapteeMethod() Syste*.out.p*intln(Adaptee method!);Adapt*rpublic clas* Adapter implement* Target private Adap*ee adaptee;public Adapter(Adaptee adaptee) this.adapte* = adaptee;public void adapteeMethod() adaptee.adapteeMethod();public void adapterMethod() *ystem.out.println(Adapter method!);Clientpublic cla*s Test public stati* void main(String args) Target target = new Adapter(new Adaptee();tar*et.adapteeMethod();target.adapterM*thod();resultAdaptee method!Adapter method!1.2.2 桥接模式将抽象部分与它*实现部分分离，使它们都可以独立地变化。适用性1.你不希望在抽*和它的实现部分之间有一个固定的绑定关系。例如这种情况可能是因为，在程序运行时刻实现部分应可以*选择或者切换。2.类的抽象以及它的实现都应该可以通*生成子类的方法加以扩充。这时Bridge模式使你可以对不同的抽象接口和实现部分进行组合，并分别对它们进行扩充。3.对一个抽象的实现部分的修改应对客户不产生影响，即客户的代码不必重新编译。4.正如在意图一节的第一个类图中所示的那样，有许多类要生成。这*一种类层次结构说明你必须将一个对象分解成两个部分。5.*想在多个对象间共享实现（可能使用引用计数），但同时要求客户并不知*这一点。参与者1.Abstraction定义抽象类的接口。维护一个指向Implementor类型对象的指针。2.RefinedAbstraction扩充由Abstraction定义的接口。3.Implementor定义实现类的接口，该接口不一定要与Ab*traction的接口完全一致。事实上这两个接口可以完全不同。*般来讲，Implementor接口仅提供基本操作，而Abstraction则定义了基于这些基本操作的较高层次的操作。4.ConcreteImplementor*现Implementor接口并定义它的具体实现。类图例子Abstr*ctionpublic abstract class Person private Clothing clothing;pr*vate String type;public Clothing getClothing() return clothing;publi* void setClothing() this.clothing = *lothingFactory.getClothing();public void setType(String type) t*is.type = type;public String getType() return this.ty*e;public abstract void dress();RefinedAbstractionpublic class Man extends *erson public Man() setType(男人);public void dress() Clothing clothing = get*lothing();clothing.personDressCloth(this);public class Lady extends Person public Lady() setTyp*(女人);public void dress() Cloth*ng clothing = getClothing();c*othing.personDressCloth(this);Implemento*public abstract class Clothing public abstract void personDressC*oth(*erson person);ConcreteImplemento*public class *ack*t extends Clothing public void personDressCloth(Person person) System.out.println(person.getType() + 穿马甲);public cl*ss Trouser extends Clothing public void personDressCloth(Person person) System.ou*.println(*erson.getType() + 穿裤子);Testpublic class Te*t public s*atic void main(String args) Person man = new Man();Person lady = new Lady();Clothing jacket = new Ja*ket();Clot*ing trouser = new Trouser();jacket.personDressCloth(man);trouser.personDressCloth(man);j*cket.personDressCloth(lady);trouser.personDressCloth(lady);result男人穿马甲男人穿裤子女人穿马甲女人穿裤子1.2.3 组合模式将对象组合成树形结构以表示部分-整体的层次结构。Composite使得用户对单个对象和组合对*的使用具有一致性。适用性1.你想表示对象的部分-整*层次结构。2.你希望用户忽略组合对象与单个对象的不同，用户将统一地使用组合结构中的所有对象。参与者1.Component为组合中的对象声明接口。在适当的情况下，实现所有类共有接口的缺省行为。声明一个接口用于访问和管理Component的子组件。(可选)在递归结构中定义一个接口，用于访问一个父部件，并在合*的情况下实现它。2.Leaf在组合中表示叶节点对象，叶节点没有子节点。在组合中定义节点对象的行为。3.Compos*te定义有子部件的*些部件的行为。存储子部件。在Component接口中实现与子部件有*的操作。4.Client通过Component接*操纵组合部件的对象。类图例子Componentp*blic abstract class Employer private String name;public void setName(String name) this.name = *ame;public String getName() return this.name;public abstract void add(Employer employer*;public abstract void delete(Employer employer);public List employers;public void printInfo*) System.out.println(name);*ublic List getE*ployers() return this.employers;Leafpublic class Programmer extends Employer public Programmer(String name) setNam*(name);employers = null;/程序员, 表示没有下属了public v*id add(Employer employer) public void delete(Employer employer) public class Pro*ectAssistant extends Employer public ProjectAss*stant(String name) setName(name);employers = *ull;/项目助理, 表示没有下属了public void add(Employer employer) public void delet*(Employer employer) Compositepublic class Project*anager extends E*ployer public ProjectManager(String name) setName(name);employers = new A*rayList();public void add(Employer employer) employers.add(employer);public void delete(Emplo*er employer) employers.remove(employer);Clie*tpubl*c class Test public st*tic void main(String args) Employer pm = new ProjectManager(项目经理);Emplo*er pa = new ProjectAssistant(项目助理);Employer progra*mer1 = new Programmer(程序员一);Employer programmer2 = new Programmer(程序员二);pm.add(pa);/为项目经理添加项目助理pm.add(programmer2);/*项目经理*加程序员List ems = pm.getEm*loyers();for (Employer em : ems) System.out.println(em.getNam*();*result项目助理程序员二1.2.4 装饰模式动态地给一个对象添加一些额外的职责。就增加功能来说，Decorator模*相比生成子类更为*活。适用性1.在不影响其他*象的情况下，以动态、透明的方式给单个对象添加职责。2.处理那些可以撤消的职责。3.当不能采用生成子类的方法进行扩充时。参与者1.Component定义一个对象接口，可以给这些对象动态地添加职责。2.ConcreteComponent定义一个对象，可以给这个对象添加一些职责。3.Decorator维持一个指向Component对象的指针，并定义一个与Component接口一致的接口。4.ConcreteDecorator向组件添加职责。类图例子Componentpublic interface Person void eat();ConcreteComponent*ublic class M*n implements Person public void eat() System.out.println(男人在吃);*Decoratorpublic abstrac* class Decorator implements Perso* protected Person person*public void setPerson(Person person) this.person = person;public void eat() person.eat();ConcreteDec*ratorpubli* class ManDecoratorA extends Decorator public void eat() super.eat();reEat();Sy*tem.out.println(ManDecoratorA类);public void reEat() System.out.println(再吃一顿饭);*public class ManDecoratorB extends Decorator *public void eat() super.eat();Syst*m.out.println(=);System.out.println(ManDecoratorB类);Testpublic class Test public st*tic void main(Strin* args) Man man = new Man();ManDecoratorA md1 = new ManDecoratorA();ManDecoratorB md2 = n*w ManDecoratorB();md1.setPerson(man);md2.setPerson(md1);md2.eat();result男人在吃再吃一顿饭ManDecoratorA类=ManDecoratorB类1.2.5 外观模式为子系统中的一组接口提供一个一致的界面，Facade模式定义了一个高层接口，这个接口使得这*子系统更加容易使用。适用性1.当你要为一个*杂子系统提供一个简单接口时。子系统往往因为不断演化而变得越来越复杂。大多数模式使用时都会产生更多更小的类。这使得子系统更具可重用性，也更容易对子系统进行定制，但这也给*些不需要定制子系统的用户带来一些使用上的困难。Fa*ade可以提供一个简单的缺省视图，这一视图对大多数用户来说已经足*，而那些需要更多的可定制性的用户可以越过facade层。2.客户程序与抽象类的实现部分之间存在着很大的依赖性。引入facade将这个子系统与客户以及其他的子系统分离，可以提高子系统的独立性和可移植性。3.当你需要构建一个层次结构的子系统时，使用facade模式定义子系统中每层的入口点。如果子系统之间是相互依赖的，你可以让它们仅通过facade进行通讯，从而简化了它们之间的依赖关系。参与者1.Facade知道哪些子系统类负责处理请求。将客户的请求代理给适当的子系统对象。2.Subsystemclasses实现子系统的功能。处理由Facade对象指派的任务。没有facade的任何相关信息；即没有指向*acade的指针。类图例子Facadepubli* class Facade ServiceA s*;ServiceB sb;ServiceC sc;public Facade() sa = new S*rviceAImpl();sb = new *erviceBImpl();sc = new ServiceCImpl();public void methodA() sa.methodA();sb.methodB();publi* void methodB() s*.methodB();sc.methodC();public void methodC() sc.methodC();sa.methodA();Subsystemclasse*public *lass ServiceAImpl implements ServiceA public void methodA() System.out.println(这是服务A);public class ServiceBImpl implements ServiceB public void methodB() System.out.println(这是服务B);*public class ServiceCImpl implements ServiceC public void methodC() System.out.println(这是服*C);Testpublic class Test public static voi* main(String args) ServiceA sa = new ServiceAImpl();Ser*iceB sb = new ServiceBImpl();sa.metho*A();sb.methodB();System.out.println(=);/facadeFacade facade = new Facade();facade.methodA();facade.methodB();resu*t这是服务A这是*务B=这是服务A这是服务B这是服务B这是服务C1.2.6 享元模式运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。适用性当都具备下列情况时，使用Flyweight模式：1.一个应用程序使用了大量的*象。2.完全由于使用大量的对象，造成很大的存储开销。3.对象*大多数状态都可变为外部状态。4.如果删除对象的外部状态，那么可以*相对较少的共享对象取代很多组对象。5.应用程序不依赖于对象标识。由于Flyweight对象可以被共享，对于*念上明显有别的对象，标识测试将返回真值。参与者1.Flyweight描述一个接口，通过这个接口flyweight可以接受并作用于外部状态。2.ConcreteFlyweight实现Flyweight接口，并为内部状态（如果有的话）增加存储空间。Concrete*lyweight对象必须是可共享的。它所存储的状态必须是内部的；即，它必须独立于ConcreteFlyweight对象的场景。 3.UnsharedConcreteFlyweigh*并非所有的Flywe*ght子类都需要被共享。Flyweight接口使共享成为可能，但它并不强制共*。在Flyweight对象结构的某些层次，UnsharedConcreteFlyweight对象通常将ConcreteFlyweight对象作为子节点。4.Flyweigh*Factory创建并管理flywe*ght对象。确保合理地共享flyweight。当用户请求一个flywei*ht时，Fl*weightFactory对象提供一个已创建的实例或者创建一个（如果不存在的话）。类*例子Flyweightpublic int*rface Flyweight void a*tion(int arg);ConcreteFlyweightpublic class FlyweightImpl implements Flyweight public void action(int arg) / T*DO Auto-genera*ed method stubSystem.out.println(*参数值: + arg);FlyweightFactorypublic class Flyweigh*Factory private static Map flyweights = new HashMap();public FlyweightF*ctory(String arg) flyweights.put(arg, new FlyweightImpl();public static Flyweight getFly*eight(String key) if (flyweights.get(key) = null) flyweights.p*t(key, new FlyweightImpl();return flyweights.get(key);public static int g*tSize() retu*n flyweights.size();Testpublic class Test public static v*id main(String args) / TODO Auto-generated method stubFlyweight fly1 = Flyw*ightFact*ry.getFlyweight(*a);fly1.action(1);Flyweight fly* = FlyweightFactory.getF*yweight(a);System.out.println(fly1 = fly2);Flyweight fl*3 = FlyweightFactory.getFlywei*ht(b);fly3.action(2);Flyweight fly4 = Flyweigh*Factory.getF*yweight(c);fly4.action(3);Flyweigh* fly5 = FlyweightFactory.getFlyweight(d);fly4.action(4);System.out.println(FlyweightFactory.getSize()*result参数值: 1true参数值: 2*数值: 3参数值: 441.2.7 代理模式为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。适用性1.远程代理（RemoteProxy）为一个对象在不同的地址空间提供局部代表。2.虚*理（VirtualProxy）根据需*创建开销很大的对象。3.保护代理（ProtectionProxy）控制对原始对象的访问。4.智能指引（SmartReference）取代了简单的指针，它在访问对象时执行一些附加操作。参与者1.Proxy保存一个引用使得代理可以访问实体。若RealSubject和Subject的接口相同，Proxy会引用Subject。*供一个与Subject的接口相同的接口，这样代理就可以用来替代实体。控制对实体的*取，并可能负责创建和删除它。其他功能依赖于*理的类型：2.RemoteProxy负责对请求及其参数进行编码，并向不同地址空间中的实体发送已编码的请求。*.VirtualProxy可以缓存实体的附加信息，以便延迟对它的访问。4.ProtectionProxy检查调用者是*具有实现一个请求所必需的访问权限。5.Subjec*定义RealSubject和Proxy的共用接口，这样就在任何使用RealSubject的地方都*以使用Proxy。6.RealSubject*义Proxy所代表的实体。类图例子Proxypublic class ProxyObject implements Object Objec* obj;public ProxyObject() System.out.println(这是代理类);o*j = new ObjectImpl();public void ac*ion() System.out.p*intln(代理开始);obj.action*);System.out.println(*代理结束);Subjectpublic interface Obje*t void action();RealSubjectpublic class ObjectImpl implements Object pu*lic void action() System.out.println(=);System.out.println(=);System.out.pr*ntln(这是被代理的类);System.out.println(=);System.out.println(=);Testpublic class Test publi* static void main() Object ob* = new ProxyObject();obj.action();*result这是代理类代理开始=*=这是被代理的类=*=代理结束1.3 行为型模式Chain of Responsibility ( 责任链模式 )Command ( 命令模式 )Interpreter ( 解释器模式 )Iterator ( 迭代器*式 )Mediator ( 中介者模式 )Memento ( 备忘录模式 )Observer ( 观察者模式 )State ( 状*模式 )Strategy ( 策略模式 )TemplateMethod ( 模板方法 )Vis*tor ( 访问者模式 )1.3.1 责任链模式使多个对象都有机会处理请求，从而避免请求的发送者和接收者之间的耦合关系。将这些对象连成一*链，并*着这条链传递该请求，直到有一个对象处理它为止。这一模式的想法是，给多个对象处理一个请求的机会，从而解耦发送者和接受者.适用性1.有多个的对象可以处理一个请求，哪个对象处理该请求运行时刻自动确定。2.你*在不明确指定接收者的情况下，向多个对象中的一个提交一个请求。3.可处理一个请求的对象集合应被动态指定。参与者1.Handler定义一个处理请求的接口。（可选）实现后继链。2.ConcreteHandler处理它所负责的请*。可访问它的后继者。如果可处理该*求，就处理*；否则将该请求转发给它的后继者。3.Client向链上的具体处理者(ConcreteHandler)对象提交请求。类图例子Hand*erpublic interface RequestHandle void handleRequest(R*quest request);ConcreteHandlerpublic class HRRequestHandle implements Req