Java 開發(fā)中的23種設計模式詳解(轉)

設計模式（Design Patterns） ——可復用面向對象軟件的基礎

設計模式（Design pattern）是一套被反復使用、多數(shù)人知曉的、經過分類編目的、代碼設計經驗的總結。使用設計模式是為了可重用代碼、讓代碼更容易被他人理解、保證代碼可靠性。 毫無疑問，設計模式于己于他人于系統(tǒng)都是多贏的，設計模式使代碼編制真正工程化，設計模式是軟件工程的基石，如同大廈的一塊塊磚石一樣。項目中合理的運用設計模式可以完美的解決很多問題，每種模式在現(xiàn)在中都有相應的原理來與之對應，每一個模式描述了一個在我們周圍不斷重復發(fā)生的問題，以及該問題的核心解決方案，這也是它能被廣泛應用的原因。本章系 Java 之美[從菜鳥到高手演變]系列之設計模式，我們會以理論與實踐相結合的方式來進行本章的學習，希望廣大程序愛好者，學好設計模式，做一個優(yōu)秀的軟件工程師！

企業(yè)級項目實戰(zhàn)(帶源碼)地址： http://zz563143188.iteye.com/blog/1825168

23種模式 java 實現(xiàn)源碼下載地址: http://pan.baidu.com/share/link?shareid=372668&uk=4076915866#dir/path=%2F%E5%AD%A6%E4%B9%A0%E6%96%87%E4%BB%B6

一、設計模式的分類

總體來說設計模式分為三大類：

創(chuàng)建型模式，共五種：工廠方法模式、抽象工廠模式、單例模式、建造者模式、原型模式。

結構型模式，共七種：適配器模式、裝飾器模式、代理模式、外觀模式、橋接模式、組合模式、享元模式。

行為型模式，共十一種：策略模式、模板方法模式、觀察者模式、迭代子模式、責任鏈模式、命令模式、備忘錄模式、狀態(tài)模式、訪問者模式、中介者模式、解釋器模式。

其實還有兩類：并發(fā)型模式和線程池模式。用一個圖片來整體描述一下：

http://wiki.jikexueyuan.com/project/java-special-topic/images/3.jpg" alt="" />

二、設計模式的六大原則

1、開閉原則（Open Close Principle）

開閉原則就是說對擴展開放，對修改關閉。在程序需要進行拓展的時候，不能去修改原有的代碼，實現(xiàn)一個熱插拔的效果。所以一句話概括就是：為了使程序的擴展性好，易于維護和升級。想要達到這樣的效果，我們需要使用接口和抽象類，后面的具體設計中我們會提到這點。

2、里氏代換原則（Liskov Substitution Principle）

里氏代換原則(Liskov Substitution Principle LSP)面向對象設計的基本原則之一。 里氏代換原則中說，任何基類可以出現(xiàn)的地方，子類一定可以出現(xiàn)。 LSP 是繼承復用的基石，只有當衍生類可以替換掉基類，軟件單位的功能不受到影響時，基類才能真正被復用，而衍生類也能夠在基類的基礎上增加新的行為。里氏代換原則是對“開-閉”原則的補充。實現(xiàn)“開-閉”原則的關鍵步驟就是抽象化。而基類與子類的繼承關系就是抽象化的具體實現(xiàn)，所以里氏代換原則是對實現(xiàn)抽象化的具體步驟的規(guī)范。—— From Baidu 百科

3、依賴倒轉原則（Dependence Inversion Principle）

這個是開閉原則的基礎，具體內容：真對接口編程，依賴于抽象而不依賴于具體。

4、接口隔離原則（Interface Segregation Principle）

這個原則的意思是：使用多個隔離的接口，比使用單個接口要好。還是一個降低類之間的耦合度的意思，從這兒我們看出，其實設計模式就是一個軟件的設計思想，從大型軟件架構出發(fā)，為了升級和維護方便。所以上文中多次出現(xiàn)：降低依賴，降低耦合。

5、迪米特法則（最少知道原則）（Demeter Principle）

為什么叫最少知道原則，就是說：一個實體應當盡量少的與其他實體之間發(fā)生相互作用，使得系統(tǒng)功能模塊相對獨立。

6、合成復用原則（Composite Reuse Principle）

原則是盡量使用合成/聚合的方式，而不是使用繼承。

三、Java 的23中設計模式

從這一塊開始，我們詳細介紹 Java 中23種設計模式的概念，應用場景等情況，并結合他們的特點及設計模式的原則進行分析。

1、工廠方法模式（Factory Method）

工廠方法模式分為三種：

11、普通工廠模式，就是建立一個工廠類，對實現(xiàn)了同一接口的一些類進行實例的創(chuàng)建。首先看下關系圖：

http://wiki.jikexueyuan.com/project/java-special-topic/images/14.png" alt="" />

舉例如下：（我們舉一個發(fā)送郵件和短信的例子）

首先，創(chuàng)建二者的共同接口：

[java] view plaincopy
public interface Sender {  
    public void Send();  
} 

其次，創(chuàng)建實現(xiàn)類：

[java] view plaincopy
public class MailSender implements Sender {  
    @Override  
    public void Send() {  
        System.out.println("this is mailsender!");  
    }  
}  
[java] view plaincopy
public class SmsSender implements Sender {  

    @Override  
    public void Send() {  
        System.out.println("this is sms sender!");  
    }  
} 

最后，建工廠類：

[java] view plaincopy
public class SendFactory {  

    public Sender produce(String type) {  
        if ("mail".equals(type)) {  
            return new MailSender();  
        } else if ("sms".equals(type)) {  
            return new SmsSender();  
        } else {  
            System.out.println("請輸入正確的類型!");  
            return null;  
        }  
    }  
}  

我們來測試下：

public class FactoryTest {  

    public static void main(String[] args) {  
        SendFactory factory = new SendFactory();  
        Sender sender = factory.produce("sms");  
        sender.Send();  
    }  
}

輸出：this is sms sender!

22、多個工廠方法模式，是對普通工廠方法模式的改進，在普通工廠方法模式中，如果傳遞的字符串出錯，則不能正確創(chuàng)建對象，而多個工廠方法模式是提供多個工廠方法，分別創(chuàng)建對象。關系圖：

http://wiki.jikexueyuan.com/project/java-special-topic/images/4.jpg" alt="" />

將上面的代碼做下修改，改動下 SendFactory 類就行，如下：

[java] view plaincopypublic class SendFactory {  
   public Sender produceMail(){  
        return new MailSender();  
    }  

    public Sender produceSms(){  
        return new SmsSender();  
    }  
}  

測試類如下：

[java] view plaincopy
public class FactoryTest {  

    public static void main(String[] args) {  
        SendFactory factory = new SendFactory();  
        Sender sender = factory.produceMail();  
        sender.Send();  
    }  
}  

輸出：this is mailsender!

33、靜態(tài)工廠方法模式，將上面的多個工廠方法模式里的方法置為靜態(tài)的，不需要創(chuàng)建實例，直接調用即可。

[java] view plaincopy
public class SendFactory {  

    public static Sender produceMail(){  
        return new MailSender();  
    }  

    public static Sender produceSms(){  
        return new SmsSender();  
    }  
}  
[java] view plaincopy
public class FactoryTest {  

    public static void main(String[] args) {      
        Sender sender = SendFactory.produceMail();  
        sender.Send();  
    }  
} 

輸出：this is mailsender!

總體來說，工廠模式適合：凡是出現(xiàn)了大量的產品需要創(chuàng)建，并且具有共同的接口時，可以通過工廠方法模式進行創(chuàng)建。在以上的三種模式中，第一種如果傳入的字符串有誤，不能正確創(chuàng)建對象，第三種相對于第二種，不需要實例化工廠類，所以，大多數(shù)情況下，我們會選用第三種——靜態(tài)工廠方法模式。

2、抽象工廠模式（Abstract Factory）

工廠方法模式有一個問題就是，類的創(chuàng)建依賴工廠類，也就是說，如果想要拓展程序，必須對工廠類進行修改，這違背了閉包原則，所以，從設計角度考慮，有一定的問題，如何解決？就用到抽象工廠模式，創(chuàng)建多個工廠類，這樣一旦需要增加新的功能，直接增加新的工廠類就可以了，不需要修改之前的代碼。因為抽象工廠不太好理解，我們先看看圖，然后就和代碼，就比較容易理解。

http://wiki.jikexueyuan.com/project/java-special-topic/images/5.jpg" alt="" />

請看例子：

[java] view plaincopy
public interface Sender {  
    public void Send();  
}  

兩個實現(xiàn)類：

[java] view plaincopy
public class MailSender implements Sender {  
    @Override  
    public void Send() {  
        System.out.println("this is mailsender!");  
    }  
}  
[java] view plaincopy
public class SmsSender implements Sender {  

    @Override  
    public void Send() {  
        System.out.println("this is sms sender!");  
    }  
} 

兩個工廠類：

[java] view plaincopy
public class SendMailFactory implements Provider {  

    @Override  
    public Sender produce(){  
        return new MailSender();  
    }  
}  
[java] view plaincopy
public class SendSmsFactory implements Provider{  

    @Override  
    public Sender produce() {  
        return new SmsSender();  
    }  
} 

在提供一個接口：

[java] view plaincopy
public interface Provider {  
    public Sender produce();  
}  

測試類：

[java] view plaincopy
public class Test {  

    public static void main(String[] args) {  
        Provider provider = new SendMailFactory();  
        Sender sender = provider.produce();  
        sender.Send();  
    }  
}

其實這個模式的好處就是，如果你現(xiàn)在想增加一個功能：發(fā)及時信息，則只需做一個實現(xiàn)類，實現(xiàn) Sender 接口，同時做一個工廠類，實現(xiàn) Provider 接口，就 OK 了，無需去改動現(xiàn)成的代碼。這樣做，拓展性較好！

3、單例模式（Singleton）

單例對象（Singleton）是一種常用的設計模式。在 Java 應用中，單例對象能保證在一個 JVM 中，該對象只有一個實例存在。這樣的模式有幾個好處：

1、某些類創(chuàng)建比較頻繁，對于一些大型的對象，這是一筆很大的系統(tǒng)開銷。

2、省去了 new 操作符，降低了系統(tǒng)內存的使用頻率，減輕 GC 壓力。

3、有些類如交易所的核心交易引擎，控制著交易流程，如果該類可以創(chuàng)建多個的話，系統(tǒng)完全亂了。（比如一個軍隊出現(xiàn)了多個司令員同時指揮，肯定會亂成一團），所以只有使用單例模式，才能保證核心交易服務器獨立控制整個流程。

首先我們寫一個簡單的單例類：

[java] view plaincopy
public class Singleton {  

    /* 持有私有靜態(tài)實例，防止被引用，此處賦值為null，目的是實現(xiàn)延遲加載 */  
    private static Singleton instance = null;  

    /* 私有構造方法，防止被實例化 */  
    private Singleton() {  
    }  

    /* 靜態(tài)工程方法，創(chuàng)建實例 */  
    public static Singleton getInstance() {  
        if (instance == null) {  
            instance = new Singleton();  
        }  
        return instance;  
    }  

    /* 如果該對象被用于序列化，可以保證對象在序列化前后保持一致 */  
    public Object readResolve() {  
        return instance;  
    }  
}  

這個類可以滿足基本要求，但是，像這樣毫無線程安全保護的類，如果我們把它放入多線程的環(huán)境下，肯定就會出現(xiàn)問題了，如何解決？我們首先會想到對 getInstance 方法加 synchronized 關鍵字，如下：

[java] view plaincopy
public static synchronized Singleton getInstance() {  
        if (instance == null) {  
            instance = new Singleton();  
        }  
        return instance;  
    } 

但是，synchronized 關鍵字鎖住的是這個對象，這樣的用法，在性能上會有所下降，因為每次調用 getInstance()，都要對對象上鎖，事實上，只有在第一次創(chuàng)建對象的時候需要加鎖，之后就不需要了，所以，這個地方需要改進。我們改成下面這個：

[java] view plaincopy
public static Singleton getInstance() {  
        if (instance == null) {  
            synchronized (instance) {  
                if (instance == null) {  
                    instance = new Singleton();  
                }  
            }  
        }  
        return instance;  
    }  

似乎解決了之前提到的問題，將 synchronized 關鍵字加在了內部，也就是說當調用的時候是不需要加鎖的，只有在 instance 為 null，并創(chuàng)建對象的時候才需要加鎖，性能有一定的提升。但是，這樣的情況，還是有可能有問題的，看下面的情況：在 Java 指令中創(chuàng)建對象和賦值操作是分開進行的，也就是說 instance = new Singleton();語句是分兩步執(zhí)行的。但是 JVM 并不保證這兩個操作的先后順序，也就是說有可能 JVM 會為新的 Singleton 實例分配空間，然后直接賦值給 instance 成員，然后再去初始化這個 Singleton 實例。這樣就可能出錯了，我們以 A、B 兩個線程為例：

a>A、B 線程同時進入了第一個 if 判斷

b>A 首先進入 synchronized 塊，由于 instance 為 null，所以它執(zhí)行 instance = new Singleton();

c> 由于 JVM 內部的優(yōu)化機制，JVM 先畫出了一些分配給 Singleton 實例的空白內存，并賦值給 instance 成員（注意此時 JVM 沒有開始初始化這個實例），然后 A 離開了 synchronized 塊。

d>B 進入 synchronized 塊，由于 instance 此時不是 null，因此它馬上離開了synchronized 塊并將結果返回給調用該方法的程序。

e> 此時 B 線程打算使用 Singleton 實例，卻發(fā)現(xiàn)它沒有被初始化，于是錯誤發(fā)生了。

所以程序還是有可能發(fā)生錯誤，其實程序在運行過程是很復雜的，從這點我們就可以看出，尤其是在寫多線程環(huán)境下的程序更有難度，有挑戰(zhàn)性。我們對該程序做進一步優(yōu)化：

[java] view plaincopy
private static class SingletonFactory{           
        private static Singleton instance = new Singleton();           
    }           
    public static Singleton getInstance(){           
        return SingletonFactory.instance;           
    }

實際情況是，單例模式使用內部類來維護單例的實現(xiàn)，JVM 內部的機制能夠保證當一個類被加載的時候，這個類的加載過程是線程互斥的。這樣當我們第一次調用 getInstance 的時候，JVM 能夠幫我們保證 instance 只被創(chuàng)建一次，并且會保證把賦值給 instance 的內存初始化完畢，這樣我們就不用擔心上面的問題。同時該方法也只會在第一次調用的時候使用互斥機制，這樣就解決了低性能問題。這樣我們暫時總結一個完美的單例模式：

[java] view plaincopy
public class Singleton {  

    /* 私有構造方法，防止被實例化 */  
    private Singleton() {  
    }  

    /* 此處使用一個內部類來維護單例 */  
    private static class SingletonFactory {  
        private static Singleton instance = new Singleton();  
    }  

    /* 獲取實例 */  
    public static Singleton getInstance() {  
        return SingletonFactory.instance;  
    }  

    /* 如果該對象被用于序列化，可以保證對象在序列化前后保持一致 */  
    public Object readResolve() {  
        return getInstance();  
    }  
}  

其實說它完美，也不一定，如果在構造函數(shù)中拋出異常，實例將永遠得不到創(chuàng)建，也會出錯。所以說，十分完美的東西是沒有的，我們只能根據實際情況，選擇最適合自己應用場景的實現(xiàn)方法。也有人這樣實現(xiàn)：因為我們只需要在創(chuàng)建類的時候進行同步，所以只要將創(chuàng)建和 getInstance()分開，單獨為創(chuàng)建加 synchronized 關鍵字，也是可以的：

[java] view plaincopy
public class SingletonTest {  

    private static SingletonTest instance = null;  

    private SingletonTest() {  
    }  

    private static synchronized void syncInit() {  
        if (instance == null) {  
            instance = new SingletonTest();  
        }  
    }  

    public static SingletonTest getInstance() {  
        if (instance == null) {  
            syncInit();  
        }  
        return instance;  
    }  
} 

考慮性能的話，整個程序只需創(chuàng)建一次實例，所以性能也不會有什么影響。

補充：采用"影子實例"的辦法為單例對象的屬性同步更新

[java] view plaincopy
public class SingletonTest {  

    private static SingletonTest instance = null;  
    private Vector properties = null;  

    public Vector getProperties() {  
        return properties;  
    }  

    private SingletonTest() {  
    }  

    private static synchronized void syncInit() {  
        if (instance == null) {  
            instance = new SingletonTest();  
        }  
    }  

    public static SingletonTest getInstance() {  
        if (instance == null) {  
            syncInit();  
        }  
        return instance;  
    }  

    public void updateProperties() {  
        SingletonTest shadow = new SingletonTest();  
        properties = shadow.getProperties();  
    }  
}

通過單例模式的學習告訴我們：

1、單例模式理解起來簡單，但是具體實現(xiàn)起來還是有一定的難度。

2、synchronized 關鍵字鎖定的是對象，在用的時候，一定要在恰當?shù)牡胤绞褂茫ㄗ⒁庑枰褂面i的對象和過程，可能有的時候并不是整個對象及整個過程都需要鎖）。

到這兒，單例模式基本已經講完了，結尾處，筆者突然想到另一個問題，就是采用類的靜態(tài)方法，實現(xiàn)單例模式的效果，也是可行的，此處二者有什么不同？

首先，靜態(tài)類不能實現(xiàn)接口。（從類的角度說是可以的，但是那樣就破壞了靜態(tài)了。因為接口中不允許有 static 修飾的方法，所以即使實現(xiàn)了也是非靜態(tài)的）

其次，單例可以被延遲初始化，靜態(tài)類一般在第一次加載是初始化。之所以延遲加載，是因為有些類比較龐大，所以延遲加載有助于提升性能。

再次，單例類可以被繼承，他的方法可以被覆寫。但是靜態(tài)類內部方法都是 static，無法被覆寫。

最后一點，單例類比較靈活，畢竟從實現(xiàn)上只是一個普通的 Java 類，只要滿足單例的基本需求，你可以在里面隨心所欲的實現(xiàn)一些其它功能，但是靜態(tài)類不行。從上面這些概括中，基本可以看出二者的區(qū)別，但是，從另一方面講，我們上面最后實現(xiàn)的那個單例模式，內部就是用一個靜態(tài)類來實現(xiàn)的，所以，二者有很大的關聯(lián)，只是我們考慮問題的層面不同罷了。兩種思想的結合，才能造就出完美的解決方案，就像 HashMap 采用數(shù)組+鏈表來實現(xiàn)一樣，其實生活中很多事情都是這樣，單用不同的方法來處理問題，總是有優(yōu)點也有缺點，最完美的方法是，結合各個方法的優(yōu)點，才能最好的解決問題！

4、建造者模式（Builder）

工廠類模式提供的是創(chuàng)建單個類的模式，而建造者模式則是將各種產品集中起來進行管理，用來創(chuàng)建復合對象，所謂復合對象就是指某個類具有不同的屬性，其實建造者模式就是前面抽象工廠模式和最后的 Test 結合起來得到的。我們看一下代碼：

還和前面一樣，一個 Sender 接口，兩個實現(xiàn)類 MailSender 和 SmsSender。最后，建造者類如下：

[java] view plaincopy
public class Builder {  

    private List<Sender> list = new ArrayList<Sender>();  

    public void produceMailSender(int count){  
        for(int i=0; i<count; i++){  
            list.add(new MailSender());  
        }  
    }  

    public void produceSmsSender(int count){  
        for(int i=0; i<count; i++){  
            list.add(new SmsSender());  
        }  
    }  
} 

測試類：

[java] view plaincopy
public class Test {  

    public static void main(String[] args) {  
        Builder builder = new Builder();  
        builder.produceMailSender(10);  
    }  
}  

從這點看出，建造者模式將很多功能集成到一個類里，這個類可以創(chuàng)造出比較復雜的東西。所以與工程模式的區(qū)別就是：工廠模式關注的是創(chuàng)建單個產品，而建造者模式則關注創(chuàng)建符合對象，多個部分。因此，是選擇工廠模式還是建造者模式，依實際情況而定。

5、原型模式（Prototype）

原型模式雖然是創(chuàng)建型的模式，但是與工程模式沒有關系，從名字即可看出，該模式的思想就是將一個對象作為原型，對其進行復制、克隆，產生一個和原對象類似的新對象。本小結會通過對象的復制，進行講解。在 Java 中，復制對象是通過 clone()實現(xiàn)的，先創(chuàng)建一個原型類：

[java] view plaincopy
public class Prototype implements Cloneable {  

    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {  
        Prototype proto = (Prototype) super.clone();  
        return proto;  
    }  
}  

很簡單，一個原型類，只需要實現(xiàn) Cloneable 接口，覆寫 clone 方法，此處 clone 方法可以改成任意的名稱，因為 Cloneable 接口是個空接口，你可以任意定義實現(xiàn)類的方法名，如cloneA 或者 cloneB，因為此處的重點是 super.clone()這句話，super.clone()調用的是Object 的 clone()方法，而在 Object 類中，clone()是 native 的，具體怎么實現(xiàn)，我會在另一篇文章中，關于解讀 Java 中本地方法的調用，此處不再深究。在這兒，我將結合對象的淺復制和深復制來說一下，首先需要了解對象深、淺復制的概念：

淺復制：將一個對象復制后，基本數(shù)據類型的變量都會重新創(chuàng)建，而引用類型，指向的還是原對象所指向的。

深復制：將一個對象復制后，不論是基本數(shù)據類型還有引用類型，都是重新創(chuàng)建的。簡單來說，就是深復制進行了完全徹底的復制，而淺復制不徹底。

此處，寫一個深淺復制的例子：

[java] view plaincopy
public class Prototype implements Cloneable, Serializable {  

    private static final long serialVersionUID = 1L;  
    private String string;  

    private SerializableObject obj;  

    /* 淺復制 */  
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {  
        Prototype proto = (Prototype) super.clone();  
        return proto;  
    }  

    /* 深復制 */  
    public Object deepClone() throws IOException, ClassNotFoundException {  

        /* 寫入當前對象的二進制流 */  
        ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();  
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);  
        oos.writeObject(this);  

        /* 讀出二進制流產生的新對象 */  
        ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());  
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);  
        return ois.readObject();  
    }  

    public String getString() {  
        return string;  
    }  

    public void setString(String string) {  
        this.string = string;  
    }  

    public SerializableObject getObj() {  
        return obj;  
    }  

    public void setObj(SerializableObject obj) {  
        this.obj = obj;  
    }  

}  

class SerializableObject implements Serializable {  
    private static final long serialVersionUID = 1L;  
}  

要實現(xiàn)深復制，需要采用流的形式讀入當前對象的二進制輸入，再寫出二進制數(shù)據對應的對象。 我們接著討論設計模式，上篇文章我講完了5種創(chuàng)建型模式，這章開始，我將講下7種結構型模式：適配器模式、裝飾模式、代理模式、外觀模式、橋接模式、組合模式、享元模式。其中對象的適配器模式是各種模式的起源，我們看下面的圖：

http://wiki.jikexueyuan.com/project/java-special-topic/images/6.jpg" alt="" />

適配器模式將某個類的接口轉換成客戶端期望的另一個接口表示，目的是消除由于接口不匹配所造成的類的兼容性問題。主要分為三類：類的適配器模式、對象的適配器模式、接口的適配器模式。首先，我們來看看類的適配器模式，先看類圖：

http://wiki.jikexueyuan.com/project/java-special-topic/images/7.jpg" alt="" />

核心思想就是：有一個 Source 類，擁有一個方法，待適配，目標接口時 Targetable，通過Adapter 類，將 Source 的功能擴展到 Targetable 里，看代碼：

[java] view plaincopy
public class Source {  

    public void method1() {  
        System.out.println("this is original method!");  
    }  
}  
[java] view plaincopy
public interface Targetable {  

    /* 與原類中的方法相同 */  
    public void method1();  

    /* 新類的方法 */  
    public void method2();  
}  
[java] view plaincopy
public class Adapter extends Source implements Targetable {  

    @Override  
    public void method2() {  
        System.out.println("this is the targetable method!");  
    }  
}

Adapter 類繼承 Source 類，實現(xiàn) Targetable 接口，下面是測試類：

[java] view plaincopy
public class AdapterTest {  

    public static void main(String[] args) {  
        Targetable target = new Adapter();  
        target.method1();  
        target.method2();  
    }  
}  

輸出：

this is original method!
this is the targetable method!

這樣 Targetable 接口的實現(xiàn)類就具有了 Source 類的功能。

對象的適配器模式

基本思路和類的適配器模式相同，只是將 Adapter 類作修改，這次不繼承 Source 類，而是持有 Source 類的實例，以達到解決兼容性的問題?？磮D：

http://wiki.jikexueyuan.com/project/java-special-topic/images/8.jpg" alt="" />

只需要修改 Adapter 類的源碼即可：

[java] view plaincopy
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();  
    }  
}

測試類：

[java] view plaincopy
public class AdapterTest {  

    public static void main(String[] args) {  
        Source source = new Source();  
        Targetable target = new Wrapper(source);  
        target.method1();  
        target.method2();  
    }  
} 

輸出與第一種一樣，只是適配的方法不同而已。

第三種適配器模式是接口的適配器模式，接口的適配器是這樣的：有時我們寫的一個接口中有多個抽象方法，當我們寫該接口的實現(xiàn)類時，必須實現(xiàn)該接口的所有方法，這明顯有時比較浪費，因為并不是所有的方法都是我們需要的，有時只需要某一些，此處為了解決這個問題，我們引入了接口的適配器模式，借助于一個抽象類，該抽象類實現(xiàn)了該接口，實現(xiàn)了所有的方法，而我們不和原始的接口打交道，只和該抽象類取得聯(lián)系，所以我們寫一個類，繼承該抽象類，重寫我們需要的方法就行?？匆幌骂悎D：

http://wiki.jikexueyuan.com/project/java-special-topic/images/9.jpg" alt="" />

這個很好理解，在實際開發(fā)中，我們也常會遇到這種接口中定義了太多的方法，以致于有時我們在一些實現(xiàn)類中并不是都需要?？创a：

[java] view plaincopy
public interface Sourceable {  

    public void method1();  
    public void method2();  
} 

抽象類 Wrapper2：

[java] view plaincopy
public abstract class Wrapper2 implements Sourceable{  

    public void method1(){}  
    public void method2(){}  
}  
[java] view plaincopy
public class SourceSub1 extends Wrapper2 {  
    public void method1(){  
        System.out.println("the sourceable interface's first Sub1!");  
    }  
}  
[java] view plaincopy
public class SourceSub2 extends Wrapper2 {  
    public void method2(){  
        System.out.println("the sourceable interface's second Sub2!");  
    }  
}  
[java] view plaincopy
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();  
    }  
} 

測試輸出：

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

達到了我們的效果！

講了這么多，總結一下三種適配器模式的應用場景：

類的適配器模式：當希望將一個類轉換成滿足另一個新接口的類時，可以使用類的適配器模式，創(chuàng)建一個新類，繼承原有的類，實現(xiàn)新的接口即可。

對象的適配器模式：當希望將一個對象轉換成滿足另一個新接口的對象時，可以創(chuàng)建一個 Wrapper 類，持有原類的一個實例，在 Wrapper 類的方法中，調用實例的方法就行。

接口的適配器模式：當不希望實現(xiàn)一個接口中所有的方法時，可以創(chuàng)建一個抽象類 Wrapper，實現(xiàn)所有方法，我們寫別的類的時候，繼承抽象類即可。

7、裝飾模式（Decorator）

顧名思義，裝飾模式就是給一個對象增加一些新的功能，而且是動態(tài)的，要求裝飾對象和被裝飾對象實現(xiàn)同一個接口，裝飾對象持有被裝飾對象的實例，關系圖如下：

http://wiki.jikexueyuan.com/project/java-special-topic/images/10.jpg" alt="" />

Source 類是被裝飾類，Decorator 類是一個裝飾類，可以為 Source 類動態(tài)的添加一些功能，代碼如下：

[java] view plaincopy
public interface Sourceable {  
    public void method();  
}  
[java] view plaincopy
public class Source implements Sourceable {  

    @Override  
    public void method() {  
        System.out.println("the original method!");  
    }  
}  
[java] view plaincopy
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!");  
    }  
} 

測試類：

[java] view plaincopy
public class DecoratorTest {  

    public static void main(String[] args) {  
        Sourceable source = new Source();  
        Sourceable obj = new Decorator(source);  
        obj.method();  
    }  
}

輸出：

before decorator!
the original method!
after decorator!

裝飾器模式的應用場景：

1、需要擴展一個類的功能。

2、動態(tài)的為一個對象增加功能，而且還能動態(tài)撤銷。（繼承不能做到這一點，繼承的功能是靜態(tài)的，不能動態(tài)增刪。）

缺點：產生過多相似的對象，不易排錯！

8、代理模式（Proxy）

其實每個模式名稱就表明了該模式的作用，代理模式就是多一個代理類出來，替原對象進行一些操作，比如我們在租房子的時候回去找中介，為什么呢？因為你對該地區(qū)房屋的信息掌握的不夠全面，希望找一個更熟悉的人去幫你做，此處的代理就是這個意思。再如我們有的時候打官司，我們需要請律師，因為律師在法律方面有專長，可以替我們進行操作，表達我們的想法。先來看看關系圖：

http://wiki.jikexueyuan.com/project/java-special-topic/images/11.jpg" alt="" />

根據上文的闡述，代理模式就比較容易的理解了，我們看下代碼：

[java] view plaincopy
public interface Sourceable {  
    public void method();  
}  
[java] view plaincopy
public class Source implements Sourceable {  

    @Override  
    public void method() {  
        System.out.println("the original method!");  
    }  
}  
[java] view plaincopy
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!");  
    }  
} 

測試類：

[java] view plaincopy
public class ProxyTest {  

    public static void main(String[] args) {  
        Sourceable source = new Proxy();  
        source.method();  
    }  

}

輸出：

before proxy!
the original method!
after proxy!

代理模式的應用場景：

如果已有的方法在使用的時候需要對原有的方法進行改進，此時有兩種辦法：

1、修改原有的方法來適應。這樣違反了“對擴展開放，對修改關閉”的原則。

2、就是采用一個代理類調用原有的方法，且對產生的結果進行控制。這種方法就是代理模式。

使用代理模式，可以將功能劃分的更加清晰，有助于后期維護！

9、外觀模式（Facade）

外觀模式是為了解決類與類之家的依賴關系的，像 spring 一樣，可以將類和類之間的關系配置到配置文件中，而外觀模式就是將他們的關系放在一個 Facade 類中，降低了類類之間的耦合度，該模式中沒有涉及到接口，看下類圖：（我們以一個計算機的啟動過程為例）

http://wiki.jikexueyuan.com/project/java-special-topic/images/12.jpg" alt="" />

我們先看下實現(xiàn)類：

[java] view plaincopy
public class CPU {  

    public void startup(){  
        System.out.println("cpu startup!");  
    }  

    public void shutdown(){  
        System.out.println("cpu shutdown!");  
    }  
}  
[java] view plaincopy
public class Memory {  

    public void startup(){  
        System.out.println("memory startup!");  
    }  

    public void shutdown(){  
        System.out.println("memory shutdown!");  
    }  
}  
[java] view plaincopy
public class Disk {  

    public void startup(){  
        System.out.println("disk startup!");  
    }  

    public void shutdown(){  
        System.out.println("disk shutdown!");  
    }  
}  
[java] view plaincopy
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!");  
    }  
} 

User 類如下：

[java] view plaincopy
public class User {  

    public static void main(String[] args) {  
        Computer computer = new Computer();  
        computer.startup();  
        computer.shutdown();  
    }  
} 

輸出：

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!

如果我們沒有 Computer 類，那么，CPU、Memory、Disk 他們之間將會相互持有實例，產生關系，這樣會造成嚴重的依賴，修改一個類，可能會帶來其他類的修改，這不是我們想要看到的，有了 Computer 類，他們之間的關系被放在了 Computer 類里，這樣就起到了解耦的作用，這，就是外觀模式！

10、橋接模式（Bridge）

橋接模式就是把事物和其具體實現(xiàn)分開，使他們可以各自獨立的變化。橋接的用意是：將抽象化與實現(xiàn)化解耦，使得二者可以獨立變化，像我們常用的 JDBC 橋 DriverManager 一樣，JDBC 進行連接數(shù)據庫的時候，在各個數(shù)據庫之間進行切換，基本不需要動太多的代碼，甚至絲毫不用動，原因就是 JDBC 提供統(tǒng)一接口，每個數(shù)據庫提供各自的實現(xiàn)，用一個叫做數(shù)據庫驅動的程序來橋接就行了。我們來看看關系圖：

http://wiki.jikexueyuan.com/project/java-special-topic/images/13.jpg" alt="" />

實現(xiàn)代碼：

先定義接口：

[java] view plaincopy
public interface Sourceable {  
    public void method();  
}

分別定義兩個實現(xiàn)類：

[java] view plaincopy
public class SourceSub1 implements Sourceable {  

    @Override  
    public void method() {  
        System.out.println("this is the first sub!");  
    }  
}  
[java] view plaincopy
public class SourceSub2 implements Sourceable {  

    @Override  
    public void method() {  
        System.out.println("this is the second sub!");  
    }  
}

定義一個橋，持有 Sourceable 的一個實例：

[java] view plaincopy
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;  
    }  
}  
[java] view plaincopy
public class MyBridge extends Bridge {  
    public void method(){  
        getSource().method();  
    }  
} 

測試類：

[java] view plaincopy
public class BridgeTest {  

    public static void main(String[] args) {  

        Bridge bridge = new MyBridge();  

        /*調用第一個對象*/  
        Sourceable source1 = new SourceSub1();  
        bridge.setSource(source1);  
        bridge.method();  

        /*調用第二個對象*/  
        Sourceable source2 = new SourceSub2();  
        bridge.setSource(source2);  
        bridge.method();  
    }  
}  
output：

this is the first sub!
this is the second sub!

這樣，就通過對 Bridge 類的調用，實現(xiàn)了對接口 Sourceable 的實現(xiàn)類 SourceSub1 和 SourceSub2 的調用。接下來我再畫個圖，大家就應該明白了，因為這個圖是我們 JDBC 連接的原理，有數(shù)據庫學習基礎的，一結合就都懂了。

http://wiki.jikexueyuan.com/project/java-special-topic/images/14.jpg" alt="" />

11、組合模式（Composite）

組合模式有時又叫部分-整體模式在處理類似樹形結構的問題時比較方便，看看關系圖：

http://wiki.jikexueyuan.com/project/java-special-topic/images/15.jpg" alt="" />

直接來看代碼：

[java] view plaincopy
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;  
    }  

    //添加孩子節(jié)點  
    public void add(TreeNode node){  
        children.add(node);  
    }  

    //刪除孩子節(jié)點  
    public void remove(TreeNode node){  
        children.remove(node);  
    }  

    //取得孩子節(jié)點  
    public Enumeration<TreeNode> getChildren(){  
        return children.elements();  
    }  
}  
[java] view plaincopy
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!");  
    }  
} 

使用場景：將多個對象組合在一起進行操作，常用于表示樹形結構中，例如二叉樹，數(shù)等。

12、享元模式（Flyweight）

享元模式的主要目的是實現(xiàn)對象的共享，即共享池，當系統(tǒng)中對象多的時候可以減少內存的開銷，通常與工廠模式一起使用。

http://wiki.jikexueyuan.com/project/java-special-topic/images/16.jpg" alt="" />

FlyWeightFactory 負責創(chuàng)建和管理享元單元，當一個客戶端請求時，工廠需要檢查當前對象池中是否有符合條件的對象，如果有，就返回已經存在的對象，如果沒有，則創(chuàng)建一個新對象，F(xiàn)lyWeight 是超類。一提到共享池，我們很容易聯(lián)想到 Java 里面的 JDBC 連接池，想想每個連接的特點，我們不難總結出：適用于作共享的一些個對象，他們有一些共有的屬性，就拿數(shù)據庫連接池來說，url、driverClassName、username、password 及 dbname，這些屬性對于每個連接來說都是一樣的，所以就適合用享元模式來處理，建一個工廠類，將上述類似屬性作為內部數(shù)據，其它的作為外部數(shù)據，在方法調用時，當做參數(shù)傳進來，這樣就節(jié)省了空間，減少了實例的數(shù)量。

看個例子：

http://wiki.jikexueyuan.com/project/java-special-topic/images/17.jpg" alt="" />

看下數(shù)據庫連接池的代碼：

[java] view plaincopy
public class ConnectionPool {  

    private Vector<Connection> pool;  

    /*公有屬性*/  
    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;  

    /*構造方法，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();  
            }  
        }  
    }  

    /* 返回連接到連接池 */  
    public synchronized void release() {  
        pool.add(conn);  
    }  

    /* 返回連接池中的一個數(shù)據庫連接 */  
    public synchronized Connection getConnection() {  
        if (pool.size() > 0) {  
            Connection conn = pool.get(0);  
            pool.remove(conn);  
            return conn;  
        } else {  
            return null;  
        }  
    }  
}  

通過連接池的管理，實現(xiàn)了數(shù)據庫連接的共享，不需要每一次都重新創(chuàng)建連接，節(jié)省了數(shù)據庫重新創(chuàng)建的開銷，提升了系統(tǒng)的性能！本章講解了7種結構型模式，因為篇幅的問題，剩下的11種行為型模式，

本章是關于設計模式的最后一講，會講到第三種設計模式——行為型模式，共11種：策略模式、模板方法模式、觀察者模式、迭代子模式、責任鏈模式、命令模式、備忘錄模式、狀態(tài)模式、訪問者模式、中介者模式、解釋器模式。這段時間一直在寫關于設計模式的東西，終于寫到一半了，寫博文是個很費時間的東西，因為我得為讀者負責，不論是圖還是代碼還是表述，都希望能盡量寫清楚，以便讀者理解，我想不論是我還是讀者，都希望看到高質量的博文出來，從我本人出發(fā)，我會一直堅持下去，不斷更新，源源動力來自于讀者朋友們的不斷支持，我會盡自己的努力，寫好每一篇文章！希望大家能不斷給出意見和建議，共同打造完美的博文！

先來張圖，看看這11中模式的關系：

第一類：通過父類與子類的關系進行實現(xiàn)。第二類：兩個類之間。第三類：類的狀態(tài)。第四類：通過中間類

http://wiki.jikexueyuan.com/project/java-special-topic/images/18.jpg" alt="" />

13、策略模式（strategy）

策略模式定義了一系列算法，并將每個算法封裝起來，使他們可以相互替換，且算法的變化不會影響到使用算法的客戶。需要設計一個接口，為一系列實現(xiàn)類提供統(tǒng)一的方法，多個實現(xiàn)類實現(xiàn)該接口，設計一個抽象類（可有可無，屬于輔助類），提供輔助函數(shù)，關系圖如下：

http://wiki.jikexueyuan.com/project/java-special-topic/images/19.jpg" alt="" />

圖中 ICalculator 提供同意的方法， AbstractCalculator 是輔助類，提供輔助方法，接下來，依次實現(xiàn)下每個類：

首先統(tǒng)一接口：

[java] view plaincopy
public interface ICalculator {  
    public int calculate(String exp);  
}

輔助類：

[java] view plaincopy
public abstract class AbstractCalculator {  

    public int[] split(String exp,String opt){  
        String array[] = exp.split(opt);  
        int arrayInt[] = new int[2];  
        arrayInt[0] = Integer.parseInt(array[0]);  
        arrayInt[1] = Integer.parseInt(array[1]);  
        return arrayInt;  
    }  
}

三個實現(xiàn)類：

[java] view plai