Java中23種設計模式介紹和應用場景總結

来源:https://www.cnblogs.com/wa1l-E/archive/2023/01/30/17076304.html
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設計原則 23種設計模式滿足並實現了設計原則中的一個或者多個，從而達到了代碼復用、增加可維護性的目的。 開閉原則（Open+Closed+Principle，OCP） 里氏代換原則（Liskov+Substitution+Principle，LSP） 依賴倒轉原則（Dependency+Invers ...


目錄

設計原則

23種設計模式滿足並實現了設計原則中的一個或者多個，從而達到了代碼復用、增加可維護性的目的。

  • 開閉原則（Open+Closed+Principle，OCP）
  • 里氏代換原則（Liskov+Substitution+Principle，LSP）
  • 依賴倒轉原則（Dependency+Inversion+Principle，DIP）
  • 介面隔離原則（Interface+Segregation+Principle，ISP）
  • 合成/聚合復用原則（Composite%2FAggregate+Reuse+Principle，CARP）
  • 最小知識原則（Principle+of+Least+Knowledge，PLK，也叫迪米特法則）

設計模式

設計模式（Design pattern）代表了最佳的實踐，通常被有經驗的面向對象的軟體開發人員所採用。設計模式是軟體開發人員在軟體開發過程中面臨的一般問題的解決方案。這些解決方案是眾多軟體開發人員經過相當長的一段時間的試驗和錯誤總結出來的。

設計模式是一套被反覆使用的、多數人知曉的、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，設計模式於己於他人於系統都是多贏的，設計模式使代碼編製真正工程化，設計模式是軟體工程的基石，如同大廈的一塊塊磚石一樣。項目中合理地運用設計模式可以完美地解決很多問題，每種模式在現實中都有相應的原理來與之對應，每種模式都描述了一個在我們周圍不斷重覆發生的問題，以及該問題的核心解決方案，這也是設計模式能被廣泛應用的原因。

GOF四人幫

在 1994 年，由 Erich Gamma、Richard Helm、Ralph Johnson 和 John Vlissides 四人合著出版了一本名為 Design Patterns - Elements of Reusable Object-Oriented Software（中文譯名：設計模式 - 可復用的面向對象軟體元素） 的書，該書首次提到了軟體開發中設計模式的概念。

四位作者合稱 GOF（四人幫，全拼 Gang of Four）。他們所提出的設計模式主要是基於以下的面向對象設計原則。

  • 對介面編程而不是對實現編程。
  • 優先使用對象組合而不是繼承。

23種設計模式關係

23種設計模式關係圖
image

創建型模式

  • 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

  • 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

  • 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
  • 狀態模式
  • 訪問者模式
  • 中介者模式
  • 解釋器模式

23種設計模式應用場景

創建型模式應用

  • 工廠方法模式(Factory)：工廠創建對象（經典實現：很多框架初始化時都會創建一個工廠對象，用來載入資源）
  • 抽象工廠模式(Abstractfactory)：抽象工廠實例創建對象，工廠可修改，靈活度高（經典實現：Struts2插件機制的核心實現就是BeanFactory這個抽象工廠。Spring IOC載入Bean，AOP創建Proxy）
  • 單例模式(Sington)：適用於只需要一個對象的情況（經典實現：Tomcat中StringManager的錯誤處理機制）
  • 建造者模式(Builder)：一步一步創建一個複雜的對象（經典實現：MyBatis中的SQLSession就是結合了Configure，executor等對象，以此來實現SQLSession的複雜功能）
  • 原型模式(Prototype)：複製對象，包括深度複製和淺度複製，深度複製重建引用對象，淺度複製不創建（經典實現：java序列化）

結構型模式應用

  • 適配器模式(Adapter)：通過實現介面，依賴註入，繼承等方式為不相關的實體建立關係（經典實現：Tomcat新版本連接器Coyote，就是通過為Connector適配建立了ProtocolHandler與Tomcat組件Connector的關聯關係、JDK SET集合）
  • 裝飾器模式(Decorator)：創建包裝對象修飾擴展被包裝對象的功能（經典實現：JDK IO家族中BufferedXxx）
  • 代理模式(Proxy)：通過添加中間代理的方式限制，過濾，修改被代理類的某些行為（經典實現：Spring AOP核心實現，DataSource中為Connection創建代理對象，改變close方法的行為，使其從開始的關閉連接變成將連接還回連接池）
  • 外觀模式(Facade)：通過外觀的包裝，使應用程式只能看到外觀對象，而不會看到具體的細節對象。（經典實現：Tomcat中創建外觀類包裝StandardContext傳給Wrapper，創建外觀類包裝Wrapper以ServletConfiguration的形式傳給Servlet，以此來屏蔽不想讓Servlet可見的那些Tomcat容器參數）
  • 橋接模式(Bridge)：將抽象部分與它的實現部分分離，使它們都可以獨立地變化（經典實現：JDBC驅動）
  • 組合模式(Composite)：部分與整體，常用於表示樹形結構
  • 享元模式(Flyweight)：維護資源集合（經典實現：資料庫連接池，避免重新開啟資料庫鏈接的開銷）

行為型模式應用

  • 策略模式(Strategy)：定義多個不同的實現類，這些類實現公共介面，通過調用介面調用不同實例得到不同結果（經典實現：Spring中Bean的定義與註入，Controller，Servcie，repository三層架構中只依賴上一層介面）
  • 模板方法模式(Template)：父類定義公共方法，不同子類重寫父類抽象方法，得到不同結果（經典實現：Tomcat生命周期中的init，SpringIOC上層類載入具體子類指定的配置文件、SpringData XXTemplate、JDK AQS同步器）
  • 觀察者模式(Observer)：目標方法被調用，通知所有觀察者（經典實現：Tomcat生命周期事件監聽，Spring BeanPostProcessor實現 ）
  • 迭代子模式(Interator)：提供一種方法順序訪問一個聚合對象中各個元素, 而又不需暴露該對象的內部表示。（經典實現：JDK Iterator集合迭代器）
  • 責任鏈模式(ChainOfResponsibility)：鏈式依賴，依次調用（經典實現：Tomcat Valve）
  • 命令模式(Commond)：Action定義具體命令，攔截器Invocation回調執行命令（經典實現：Struts2）
  • 備忘錄模式(Memento)：建立原始對象副本，用於存儲恢複原始對象數據
  • 狀態模式(Stage)：通過改變狀態，改變行為（經典實現：切換裝載著不同配置信息的配置文件對象）
  • 訪問者模式(Visitor)：結構與操作解耦。靈活的操作，放入固定的結構中執行（經典實現：在SpringAOP的實現過程中首先會有一個ProxyCreator去創建切入點，通知之類的，然後創建一個抽象工廠將這些參數對象傳遞給抽象工廠，抽象工廠調用createAopProxy(this)來創建對象，傳入不同的抽象工廠創建出不同的實體對象）
  • 中介者模式(Mediator)：**MVC **框架，其中C（控制器）就是 M（模型）和 V（視圖）的中介者
  • 解釋器模式(Iterpreter)：定義分別定義 + - * / 非終結符，組合不同的非終結符定義不同的表達式，維護繁瑣

JAVA中設計模式使用場景總結

設計模式的使用好壞很考驗一個開發人員的編碼能力深度，使用不當則會造成過度設計，增加維護成本。使用錯誤，則會造成設計重構，增加開發時間成本。所以使用設計模式，一定要知其大意並明其深意。
23種設計模式在提出時，就分為了三大類，根據不同的類型應用到不同的業務場景中，使用得當才能更好的應用設計模式。
下麵簡單總結了一下三種設計模式的應用場景

創建型

創建某個或者某些或者某類對象使用，考慮使用創建型設計模式，這些設計模式提供了一種在創建對象的同時隱藏創建邏輯的方式，而不是使用 new 運算符直接實例化對象。這使得程式在判斷針對某個給定實例需要創建哪些對象時更加靈活。

行為型

對象的行為交互（方法調用/回調）功能需要設計，考慮使用行為型設計模式， 這些設計模式特別關註對象之間的通信。

結構型

對象和類之間的關係組合，複雜的設計或許能夠支撐業務的擴展，但維護成本大大增加。簡單的設計或許能夠節約開發成本，但是面對業務的徒增，擴展性太差。考慮類和對象之間的組合關係使用結構型設計模式或許能夠解決問題，這些設計模式關註類和對象的組合。繼承的概念被用來組合介面和定義組合對象獲得新功能的方式。


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