设计模式.docx

1、设计模式一、 创建模式1、 Factory工厂模式定义: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=n

2、ew 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

3、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Sam

4、ple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

5、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

6、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，如下图，最右边是生产的对象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

7、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 Factorypublic abstract Sample creator();public abstract Sample2 creator(String name)

8、; public class SimpleFactory extends Factorypublic Sample creator().return new SampleApublic Sample2 creator(String name).return new Sample2Apublic class BombFactory extends Factorypublic 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Sampl

9、e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 abstr

10、act 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

11、, 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 Fo

12、rumFactoryProxy(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

13、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

14、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_DA

15、O_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

16、 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

17、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。2、Prototype(原型)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

18、为Java中的提供clone()方法来实现对象的克隆(具体了解clone(),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

19、 = 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 Abstra

20、ctSpoon 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。3、BuilderBuild

21、er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),Build

22、er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

23、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pub

24、lic 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

25、 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( builde

26、r ); 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.4、Singleton(单态)定义: Singleton模式主要

27、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

28、，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=nu