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设计模式分解java
如果你不理解设计模式，而直接去看java源代码，你肯定有很多无法看懂。
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目录
创建模式
Factory
prototype
Builder
Singleton
结构模式
Facade
Proxy
Adapter
Composite
Decorator
Bridge
Flyweight
行为模式
Template
Memento
Observer
Chain Of Responsibility
Command
State
Strategy
Meidator
Interpreter
Visitor
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创建模式.Factory
定义:提供创建对象的接口.
为何使用?
工厂模式是我们最常用的模式了,著名的Jive论坛 ,就大量使用了工厂模式，
工厂模式在Java程序系统可以说是随处可见。
为什么工厂模式是如此常用？因为工厂模式就相当于创建实例对象的new，
我们经常要根据类Class生成实例对象，如A a=new A() 工厂模式也是用来创建实例对象的，
所以以后new时就要多个心眼，是否可以考虑实用工厂模式，虽然这样做，
可能多做一些工作，但会给你系统带来更大的可扩展性和尽量少的修改量。
我们以类Sample为例， 如果我们要创建Sample的实例对象:
Sample sample=new Sample();
可是，实际情况是，通常我们都要在创建sample实例时做点初始化的工作,比如赋值 查询数据库等。
首先，我们想到的是，可以使用Sample的构造函数，这样生成实例就写成:
Sample sample=new Sample(参数);
但是，如果创建sample实例时所做的初始化工作不是象赋值这样简单的事，
可能是很长一段代码，如果也写入构造函数中，那你的代码很难看了（就需要Refactor重整）。
为什么说代码很难看，初学者可能没有这种感觉，我们分析如下，初始化工作如果是很长一段代码，
说明要做的工作很多，将很多工作装入一个方法中，相当于将很多鸡蛋放在一个篮子里，是很危险的，
这也是有背于Java面向对象的原则，面向对象的封装(Encapsulation)和分派(Delegation)告诉我们，
尽量将长的代码分派“切割”成每段，将每段再“封装”起来(减少段和段之间偶合联系性)，
这样，就会将风险分散，以后如果需要修改，只要更改每段，不会再发生牵一动百的事情。
在本例中，首先，我们需要将创建实例的工作与使用实例的工作分开,
也就是说，让创建实例所需要的大量初始化工作从Sample的构造函数中分离出去。
这时我们就需要Factory工厂模式来生成对象了，不能再用上面简单new Sample(参数)。
还有,如果Sample有个继承如MySample, 按照面向接口编程,我们需要将Sample抽象成一个接口.
现在Sample是接口,有两个子类MySample 和HisSample .我们要实例化他们时,如下:
Sample mysample=new MySample();
Sample hissample=new HisSample();
随着项目的深入,Sample可能还会"生出很多儿子出来", 那么我们要对这些儿子一个个实例化,更糟糕的是,
可能还要对以前的代码进行修改:加入后来生出儿子的实例.这在传统程序中是无法避免的.
但如果你一开始就有意识使用了工厂模式,这些麻烦就没有了.
工厂方法
你会建立一个专门生产Sample实例的工厂:
public class Factory{
public static Sample creator(int which){
//getClass 产生Sample 一般可使用动态类装载装入类。
if (which==1)
return new SampleA();
else if (which==2)
return new SampleB();
}
}
那么在你的程序中,如果要实例化Sample时.就使用
Sample sampleA=Factory.creator(1);
这样,在整个就不涉及到Sample的具体子类,达到封装效果,也就减少错误修改的机会,
这个原理可以用很通俗的话来比喻:就是具体事情做得越多,越容易范错误.
这每个做过具体工作的人都深有体会,相反,官做得越高,说出的话越抽象越笼统,范错误可能性就越少.
好象我们从编程序中也能悟出人生道理?呵呵.
使用工厂方法 要注意几个角色，首先你要定义产品接口，如上面的Sample,
产品接口下有Sample接口的实现类,如SampleA,其次要有一个factory类，用来生成产品Sample，
进一步稍微复杂一点，就是在工厂类上进行拓展，工厂类也有继承它的实现类concreteFactory了。
抽象工厂
工厂模式中有: 工厂方法(Factory Method) 抽象工厂(Abstract Factory).
这两个模式区别在于需要创建对象的复杂程度上。如果我们创建对象的方法变得复杂了,
如上面工厂方法中是创建一个对象Sample,如果我们还有新的产品接口Sample2.
这里假设：Sample有两个concrete类SampleA和SamleB，而Sample2也有两个concrete类Sample2A和SampleB2
那么，我们就将上例中Factory变成抽象类,将共同部分封装在抽象类中,不同部分使用子类实现，
下面就是将上例中的Factory拓展成抽象工厂:
public abstract class Factory{
public abstract Sample creator();
public abstract Sample2 creator(String name);
}
public class SimpleFactory extends Factory{
public Sample creator(){
.........
return new SampleA
}
public Sample2 creator(String name){
.........
return new Sample2A
}
}
public class BombFactory extends Factory{
public Sample creator(){
......
return new SampleB
}
public Sample2 creator(String name){
......
return new Sample2B
}
}
从上面看到两个工厂各自生产出一套Sample和Sample2,
也许你会疑问，为什么我不可以使用两个工厂方法来分别生产Sample和Sample2?
抽象工厂还有另外一个关键要点，是因为 SimpleFactory内，
生产Sample和生产Sample2的方法之间有一定联系，所以才要将这两个方法捆绑在一个类中，
这个工厂类有其本身特征，也许制造过程是统一的，比如：制造工艺比较简单，所以名称叫SimpleFactory。
在实际应用中，工厂方法用得比较多一些，而且是和动态类装入器组合在一起应用，
举例
我们以Jive的ForumFactory为例，这个例子在前面的Singleton模式中我们讨论过，现在再讨论其工厂模式:
public abstract class ForumFactory {
private static Object initLock = new Object();
private static String className = "com.jivesoftware.forum.database.DbForumFactory";
private static ForumFactory factory = null;
public static ForumFactory getInstance(Authorization authorization) {
//If no valid authorization passed in, return null.
if (authorization == null) {
return null;
}
//以下使用了Singleton 单态模式
if (factory == null) {
synchronized(initLock) {
if (factory == null) {
......
try {
//动态转载类
Class c = Class.forName(className);
factory = (ForumFactory)c.newInstance();
}
catch (Exception e) {
return null;
}
}
}
}
//Now, 返回 proxy.用来限制授权对forum的访问
return new ForumFactoryProxy(authorization, factory,
factory.getPermissions(authorization));
}
//真正创建forum的方法由继承forumfactory的子类去完成.
public abstract Forum createForum(String name, String description)
throws UnauthorizedException, ForumAlreadyExistsException;
....
}
因为现在的Jive是通过数据库系统存放论坛帖子等内容数据,
如果希望更改为通过文件系统实现,这个工厂方法ForumFactory就提供了提供动态接口:
private static String className = "com.jivesoftware.forum.database.DbForumFactory";
你可以使用自己开发的创建forum的方法代替com.jivesoftware.forum.database.DbForumFactory就可以.
在上面的一段代码中一共用了三种模式,除了工厂模式外,
还有Singleton单态模式,以及proxy模式,proxy模式主要用来授权用户对forum的访问,
因为访问forum有两种人:一个是注册用户 一个是游客guest,那么那么相应的权限就不一样,
而且这个权限是贯穿整个系统的,因此建立一个proxy,类似网关的概念,可以很好的达到这个效果.
看看Java宠物店中的CatalogDAOFactory:
public class CatalogDAOFactory {
/**
* 本方法制定一个特别的子类来实现DAO模式。
* 具体子类定义是在J2EE的部署描述器中。
*/
public static CatalogDAO getDAO() throws CatalogDAOSysException {
CatalogDAO catDao = null;
try {
InitialContext ic = new InitialContext();
//动态装入CATALOG_DAO_CLASS
//可以定义自己的CATALOG_DAO_CLASS，从而在无需变更太多代码
//的前提下，完成系统的巨大变更。
String className =(String) ic.lookup(JNDINames.CATALOG_DAO_CLASS);
catDao = (CatalogDAO) Class.forName(className).newInstance();
} catch (NamingException ne) {
throw new CatalogDAOSysException("
CatalogDAOFactory.getDAO: NamingException while
getting DAO type : \n" + ne.getMessage());
} catch (Exception se) {
throw new CatalogDAOSysException("
CatalogDAOFactory.getDAO: Exception while getting
DAO type : \n" + se.getMessage());
}
return catDao;
}
}
CatalogDAOFactory是典型的工厂方法，catDao是通过动态类装入器className获得CatalogDAOFactory具体实现子类，
这个实现子类在Java宠物店是用来操作catalog数据库，用户可以根据数据库的类型不同，
定制自己的具体实现子类，将自己的子类名给与CATALOG_DAO_CLASS变量就可以。
由此可见，工厂方法确实为系统结构提供了非常灵活强大的动态扩展机制，
只要我们更换一下具体的工厂方法，系统其他地方无需一点变换，就有可能将系统功能进行改头换面的变化。
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创建模式.prototype
定义:
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.
Prototype模式允许一个对象再创建另外一个可定制的对象，根本无需知道任何如何创建的细节,工作原理是:通过将一个原型对象传给那个要发动创建的对象，这个要发动创建的对象通过请求原型对象拷贝它们自己来实施创建。
如何使用?
因为Java中的提供clone()方法来实现对象的克隆(具体了解clone()按这里),所以Prototype模式实现一下子变得很简单.
以勺子为例：
public abstract class AbstractSpoon implements Cloneable
{
String spoonName;
public void setSpoonName(String spoonName) {this.spoonName = spoonName;}
public String getSpoonName() {return this.spoonName;}
public Object clone()
{
Object object = null;
try {
object = super.clone();
} catch (CloneNotSupportedException exception) {
System.err.println("AbstractSpoon is not Cloneable");
}
return object;
}
}
有两个具体实现(ConcretePrototype):
public class SoupSpoon extends AbstractSpoon
{
public SoupSpoon()
{
setSpoonName("Soup Spoon");
}
}
public class SaladSpoon extends AbstractSpoon
{
public SaladSpoon()
{
setSpoonName("Salad Spoon");
}
}
调用Prototype模式很简单:
AbstractSpoon spoon = new SoupSpoon();
AbstractSpoon spoon = new SaladSpoon();
当然也可以结合工厂模式来创建AbstractSpoon实例。
在Java中Prototype模式变成clone()方法的使用，由于Java的纯洁的面向对象特性，
使得在Java中使用设计模式变得很自然，两者已经几乎是浑然一体了。这反映在很多模式上，如Interator遍历模式。
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创建模式.Builder
Builder模式定义:
将一个复杂对象的构建与它的表示分离,使得同样的构建过程可以创建不同的表示.
Builder模式是一步一步创建一个复杂的对象,它允许用户可以只通过指定复杂对象的类型和内容就可以构建它们.
用户不知道内部的具体构建细节.Builder模式是非常类似抽象工厂模式,
细微的区别大概只有在反复使用中才能体会到.
为何使用?
是为了将构建复杂对象的过程和它的部件解耦.注意: 是解耦过程和部件.
因为一个复杂的对象,不但有很多大量组成部分,如汽车,有很多部件:车轮 方向盘 发动机还有各种小零件等等,
部件很多,但远不止这些,如何将这些部件装配成一辆汽车,这个装配过程也很复杂(需要很好的组装技术),
Builder模式就是为了将部件和组装过程分开.
如何使用?
首先假设一个复杂对象是由多个部件组成的,Builder模式是把复杂对象的创建和部件的创建分别开来,
分别用Builder类和Director类来表示.
首先,需要一个接口,它定义如何创建复杂对象的各个部件:
public interface Builder {
//创建部件A 比如创建汽车车轮
void buildPartA();
//创建部件B 比如创建汽车方向盘
void buildPartB();
//创建部件C 比如创建汽车发动机
void buildPartC();
//返回最后组装成品结果 (返回最后装配好的汽车)
//成品的组装过程不在这里进行,而是转移到下面的Director类中进行.
//从而实现了解耦过程和部件
Product getResult();
}
用Director构建最后的复杂对象,而在上面Builder接口中封装的是如何创建一个个部件
(复杂对象是由这些部件组成的),也就是说Director的内容是如何将部件最后组装成成品:
public class Director {
private Builder builder;
public Director( Builder builder ) {
this.builder = builder;
}
// 将部件partA partB partC最后组成复杂对象
//这里是将车轮 方向盘和发动机组装成汽车的过程
public void construct() {
builder.buildPartA();
builder.buildPartB();
builder.buildPartC();
}
}
Builder的具体实现ConcreteBuilder:
通过具体完成接口Builder来构建或装配产品的部件;
定义并明确它所要创建的是什么具体东西;
提供一个可以重新获取产品的接口:
public class ConcreteBuilder implements Builder {
Part partA, partB, partC;
public void buildPartA() {
//这里是具体如何构建partA的代码
};
public void buildPartB() {
//这里是具体如何构建partB的代码
};
public void buildPartC() {
//这里是具体如何构建partB的代码
};
public Product getResult() {
//返回最后组装成品结果
};
}
复杂对象:产品Product:
public interface Product { }
复杂对象的部件:
public interface Part { }
我们看看如何调用Builder模式:
ConcreteBuilder builder = new ConcreteBuilder();
Director director = new Director( builder );
director.construct();
Product product = builder.getResult();
Builder模式的应用
在Java实际使用中,我们经常用到"池"(Pool)的概念,当资源提供者无法提供足够的资源,
并且这些资源需要被很多用户反复共享时,就需要使用池.
"池"实际是一段内存,当池中有一些复杂的资源的"断肢"(比如数据库的连接池,也许有时一个连接会中断),
如果循环再利用这些"断肢",将提高内存使用效率,提高池的性能.
修改Builder模式中Director类使之能诊断"断肢"断在哪个部件上,再修复这个部件.
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创建模式.Singleton
定义:
Singleton模式主要作用是保证在Java应用程序中，一个类Class只有一个实例存在。
在很多操作中，比如建立目录 数据库连接都需要这样的单线程操作。
还
有, singleton能够被状态化;
这样，多个单态类在一起就可以作为一个状态仓库一样向外提供服务，比如，你要论坛中的帖子计数器，每次浏览一次需要计数，单态类能否保持住这个计数，并且
能synchronize的安全自动加1，如果你要把这个数字永久保存到数据库，你可以在不修改单态接口的情况下方便的做到。
另外方面，Singleton也能够被无状态化。提供工具性质的功能，
Singleton模式就为我们提供了这样实现的可能。使用Singleton的好处还在于可以节省内存，因为它限制了实例的个数，有利于Java垃圾回收（garbage collection）。
我们常常看到工厂模式中类装入器(class loader)中也用Singleton模式实现的,因为被装入的类实际也属于资源。
如何使用?
一般Singleton模式通常有几种形式:
public class Singleton {
private Singleton(){}
//在自己内部定义自己一个实例，是不是很奇怪？
//注意这是private 只供内部调用
private static Singleton instance = new Singleton();
//这里提供了一个供外部访问本class的静态方法，可以直接访问
public static Singleton getInstance() {
return instance;
}
}
第二种形式:
public class Singleton {
private static Singleton instance = null;
public static synchronized Singleton getInstance() {
//这个方法比上面有所改进，不用每次都进行生成对象，只是第一次
//使用时生成实例，提高了效率！
if (instance==null)
instance＝new Singleton();
return instance; }
}
使用Singleton.getInstance()可以访问单态类。
上面第二中形式是lazy initialization，也就是说第一次调用时初始Singleton，以后就不用再生成了。
注
意到lazy
initialization形式中的synchronized，这个synchronized很重要，如果没有synchronized，那么使用
getInstance()是有可能得到多个Singleton实例。关于lazy
initialization的Singleton有很多涉及double-checked locking (DCL)的讨论，有兴趣者进一步研究。
一般认为第一种形式要更加安全些。
使用Singleton注意事项：
有时在某些情况下，使用Singleton并不能达到Singleton的目的，如有多个Singleton对象同时被不同的类装入器装载；在EJB这样的分布式系统中使用也要注意这种情况，因为EJB是跨服务器，跨JVM的。
我们以SUN公司的宠物店源码(Pet Store 1.3.1)的ServiceLocator为例稍微分析一下：
在Pet
Store中ServiceLocator有两种，一个是EJB目录下；一个是WEB目录下，我们检查这两个ServiceLocator会发现内容差不
多，都是提供EJB的查询定位服务，可是为什么要分开呢？仔细研究对这两种ServiceLocator才发现区别：在WEB中的
ServiceLocator的采取Singleton模式，ServiceLocator属于资源定位，理所当然应该使用Singleton模式。但是
在EJB中，Singleton模式已经失去作用，所以ServiceLocator才分成两种，一种面向WEB服务的，一种是面向EJB服务的。
Singleton模式看起来简单，使用方法也很方便，但是真正用好，是非常不容易，需要对Java的类 线程 内存等概念有相当的了解。
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结构模式.Facade
Facade的定义: 为子系统中的一组接口提供一个一致的界面.
Facade一个典型应用就是数据库JDBC的应用,如下例对数据库的操作:
public class DBCompare {
Connection conn = null;
PreparedStatement prep = null;
ResultSet rset = null;
try {
Class.forName( "
" ).newInstance();" ); WHERE = ?";" ); }也非常方便,比如从Mysql数据库换到Oracle数据库,只要更换
facade接口中的driver就可以. WHERE = ?"; " ); } //重载Iterator方法Another Green World 1978 Eno, Brian Greatest Hits 1950 Holiday, Billie Taking Tiger Mountain (by strategy) 1977 Eno, Brian
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