01 設計模式入門

来源:https://www.cnblogs.com/ai1988/archive/2022/11/03/16854418.html
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熱度已經過了，但還是覺得有必要從架構設計的角度來討論一下此事。並用以往我的經驗來設計一套負載能力更好一些的系統。 先說一下基本的架構思路： 最大限度的避免計算，靜態化 不用資料庫，更新類操作使用APPEND模式的文本文件 流程最短，最好是客戶端訪問的第一臺伺服器就能完成全部工作 善用CDN 客戶端負 ...


一 什麼是設計模式

設計模式是一套反覆使用的代碼設計總結。使用設計模式是為了可重用代碼、保證代碼可靠性、程式的重用性。熟悉設計模式能更容易看懂框架源碼，更好的設計自己的系統。

二 設計模式分類

設計模式分為創建型、結構型和行為型三種模式。

三 設計模式的六大原則

開放封閉原則：儘量通過擴展軟體實體來解決需求變化，而不是通過修改已有的代碼來完成變化

里氏代換原則：使用的基類可以在任何地方使用繼承的子類，完美的替換基類。子類可以擴展父類的功能，但不能改變父類原有的功能。子類可以實現父類的抽象方法，但不能覆蓋父類的非抽象方法【模版模式的鉤子方法不在此列】，子類中可以增加自己特有的方法

依賴倒轉原則：面向介面編程，我們在程式代碼中傳遞參數時或在關聯關係中，儘量引用層次高的抽象層類

介面隔離原則：使用多個隔離的介面，比使用單個介面要好

迪米特法則：一個類儘量減少自己對其他對象的依賴，簡稱類間解耦

單一職責原則：一個方法只負責一件事情

四 常用的設計模式

4.1 單例模式

使用場景：

網站計數器、應用程式日誌應用、線程池

註意事項：

註意線程安全問題

代碼實現：

  1 package com.leo.basic.code.design;
  2 
  3 /**
  4  * @DESCRIPTION
  5  * 單例模式：採用一定的方式保證一個類在一個系統中只有一個實例
  6  * 優點：單例模式保證了系統記憶體中該類只存在一個對象，節省了系統資源，對於一些需要頻繁創建銷毀的對象，使用單例模式可以提高系統性能
  7  * 缺點：由於單利模式中沒有抽象層，因此單例類的擴展有很大的困難；不適用於變化的對象
  8  * @DATE 2022-11-02
  9  * @AUTHOR liuzhilong
 10  */
 11 public class SingleTest {
 12 
 13     public static void main(String[] args) {
 14         // 1、餓漢式單例模式(靜態常量)
 15         Singleton1 singleton1 = Singleton1.getInstance();
 16         Singleton1 singleton2 = Singleton1.getInstance();
 17         System.out.println(singleton1 == singleton2);
 18         // 2、餓漢式單例模式(靜態代碼塊)
 19         Singleton2 singleton21 = Singleton2.getInstance();
 20         Singleton2 singleton22 = Singleton2.getInstance();
 21         System.out.println(singleton21 == singleton22);
 22         // 3、靜態內部類
 23         Singleton3 singleton31 = Singleton3.getInstance();
 24         Singleton3 singleton32 = Singleton3.getInstance();
 25         System.out.println(singleton31 == singleton32);
 26     }
 27 
 28 
 29 }
 30 // 實現方式
 31 // 1、餓漢式單例模式(靜態常量)
 32 class Singleton1 {
 33 
 34     private static Singleton1 instance = new Singleton1();
 35 
 36     private Singleton1() {
 37 
 38     }
 39 
 40     public static Singleton1 getInstance() {
 41         return instance;
 42     }
 43 }
 44 
 45 // 2、餓漢式單例模式(靜態代碼塊)
 46 class Singleton2 {
 47 
 48     private static Singleton2 instance;
 49 
 50     static {
 51         instance = new Singleton2();
 52     }
 53 
 54     private Singleton2() {
 55 
 56     }
 57 
 58     public static Singleton2 getInstance() {
 59         return instance;
 60     }
 61 }
 62 
 63 // 3、靜態內部類
 64 class Singleton3 {
 65 
 66     private Singleton3() {
 67 
 68     }
 69     // 採用了類裝載的機制來保證初始化實例時只有一個線程
 70     private static class Singleton3Instance{
 71         private static final Singleton3 instance = new Singleton3();
 72     }
 73 
 74     public static Singleton3 getInstance() {
 75         return Singleton3Instance.instance;
 76     }
 77 }
 78 
 79 // 4、枚舉
 80 enum Singleton4 {
 81     INSTANCE;
 82 }
 83 
 84 
 85 // 5、雙重檢查(Double-check)
 86 class Singleton5 {
 87 
 88     private static Singleton5 instance;
 89 
 90     private Singleton5() {
 91 
 92     }
 93     // 因為JVM本質重排序的原因，可能會初始化多次，不推薦使用
 94     public static Singleton5 getInstance() {
 95         if(instance == null){
 96             synchronized (Singleton5.class){
 97                 if(instance == null){
 98                     instance = new Singleton5();
 99                 }
100             }
101         }
102         return instance;
103     }
104 }
View Code

4.2 工廠模式

使用場景：

實例化對象、Spring IoC

註意事項：

代碼實現：

  1 package com.leo.basic.code.design;
  2 
  3 
  4 
  5 /**
  6  * @DESCRIPTION 工廠模式：
  7  * 簡單工廠：創建對象在工廠類中，工廠類很重【1類產品】
  8  * 工廠方法：創建對象在具體工廠實現類中，工廠是個介面【1類產品】
  9  * 抽象工廠：工廠中定義了一系列產品創建方法，創建對象在具體的工廠實現類中【多類產品】
 10  * 優點：在創建對象時不會對客戶端暴露創建邏輯，實現了創建者和調用者分離
 11  * 缺點：
 12  * @DATE 2022-11-02
 13  * @AUTHOR liuzhilong
 14  */
 15 public class FactoryTest {
 16 
 17     public static void main(String[] args) {
 18         // 1、簡單工廠
 19         Car aodi = SimpleCarFactory.createCar("奧迪");
 20         Car bmw = SimpleCarFactory.createCar("寶馬");
 21         aodi.run();
 22         bmw.run();
 23 
 24         // 2、工廠方法
 25         Car aodi1 = new AoDiFactory().createCar();
 26         Car jili1 = new BmwFactory().createCar();
 27         aodi1.run();
 28         jili1.run();
 29     }
 30 }
 31 
 32 // Car 產品
 33 interface Car {
 34 
 35     void run();
 36 }
 37 
 38 class Bmw implements Car {
 39 
 40     @Override
 41     public void run() {
 42         System.out.println("Bmw");
 43     }
 44 }
 45 
 46 class AoDi implements Car {
 47 
 48     @Override
 49     public void run() {
 50         System.out.println("AoDi");
 51     }
 52 }
 53 
 54 // 1、簡單工廠
 55 class SimpleCarFactory {
 56 
 57     public static Car createCar(String name) {
 58         if ("".equals(name)) {
 59             return null;
 60         }
 61         if (name.equals("奧迪")) {
 62             return new AoDi();
 63         }
 64         if (name.equals("寶馬")) {
 65             return new Bmw();
 66         }
 67         return null;
 68     }
 69 }
 70 
 71 
 72 // 2、工廠方法
 73 interface MethodCarFactory {
 74 
 75     Car createCar();
 76 }
 77 
 78 class AoDiFactory implements MethodCarFactory {
 79 
 80     public Car createCar() {
 81         return new AoDi();
 82     }
 83 }
 84 
 85 class BmwFactory implements MethodCarFactory {
 86 
 87     public Car createCar() {
 88         return new Bmw();
 89     }
 90 }
 91 
 92 // 3、抽象工廠
 93 // 發動機產品
 94 interface Engine {
 95     void run();
 96 }
 97 class EngineA implements Engine {
 98     public void run() {
 99         System.out.println("轉的快!");
100     }
101 }
102 class EngineB implements Engine {
103     public void run() {
104         System.out.println("轉的慢!");
105     }
106 }
107 
108 interface TotalFactory {
109     // 創建汽車
110     Car createChair();
111     // 創建發動機
112     Engine createEngine();
113 }
114 // 上海工廠實現類，由他決定調用哪個工廠的那個實例
115 class ShanghaiFactory implements TotalFactory {
116     public Engine createEngine() {
117         return new EngineA();
118     }
119     public Car createChair() {
120         return new AoDi();
121     }
122 }
View Code

4.3 模版模式

使用場景：

資料庫訪問的封裝、Junit單元測試、servlet中關於doGet/doPost方法的調用

註意事項：

代碼實現：

 1 package com.leo.basic.code.design;
 2 
 3 /**
 4  * @DESCRIPTION
 5  * 模版：定義一個操作中的演算法骨架（父類），而將一些步驟延遲到子類中，是一個流程！！。主要子類不能覆蓋父類的模版方法！！！
 6  * 優點：公共的邏輯代碼抽取，代碼復用；封裝不變的部分，重寫可變的部分，易擴展
 7  * 缺點：每來一個子類就要定義一套子類的規範，項目的體積會越來越大
 8  * @DATE 2022-11-02
 9  * @AUTHOR liuzhilong
10  */
11 public class TemplateTest {
12 
13     public static void main(String[] args) {
14         RestaurantTemplate restaurantTemplate = new RestaurantLobsterImpl();
15         restaurantTemplate.process();
16     }
17 }
18 
19 abstract class RestaurantTemplate {
20 
21     // 1.看菜單
22     public void menu() {
23         System.out.println("看菜單");
24     }
25 
26     // 2.點菜業務
27     abstract void spotMenu();
28 
29     // 3.吃飯業務
30     public void havingDinner() {
31         System.out.println("吃飯");
32     }
33 
34     // 4.付款業務
35     abstract void payment();
36 
37     // 5.走人
38     public void goR() {
39         System.out.println("走人");
40     }
41 
42     //模板通用結構
43     public void process() {
44         menu();
45         spotMenu();
46         havingDinner();
47         payment();
48         goR();
49     }
50 }
51 
52 class RestaurantLobsterImpl extends RestaurantTemplate {
53 
54     void spotMenu() {
55         System.out.println("龍蝦");
56     }
57 
58     void payment() {
59         System.out.println("50塊");
60     }
61 }
View Code

4.4 策略模式

使用場景：

策略模式的用意是針對一組演算法或邏輯，將每一個演算法或邏輯封裝到具有共同介面的獨立的類中，從而使得它們之間可以相互替換

註意事項：

代碼實現：

 1 package com.leo.basic.code.design;
 2 
 3 /**
 4  * @DESCRIPTION
 5  * 策略：定義了一系列的演算法 或 邏輯 或 相同意義的操作，並將每一個演算法、邏輯、操作封裝起來，而且使它們還可以相互替換。
 6  * 註意策略針對的是一個點，是一個演算法，不是流程。針對每個點實現一個具體的實現類，這點和模版方法不同！！！
 7  * 優點：1、演算法可以自由切換。 2、避免使用多重條件判斷。 3、擴展性非常良好
 8  * 缺點：1、策略類會增多。 2、所有策略類都需要對外暴露。
 9  * @DATE 2022-11-02
10  * @AUTHOR liuzhilong
11  */
12 public class StrategyTest {
13 
14     public static void main(String[] args) {
15         Context context;
16         //使用支付邏輯A
17         context = new Context(new PayStrategyA());
18         context.algorithmInterface();
19         //使用支付邏輯B
20         context = new Context(new PayStrategyB());
21         context.algorithmInterface();
22     }
23 }
24 
25 abstract class PayStrategy {
26 
27     // 支付邏輯方法
28     abstract void algorithmInterface();
29 }
30 
31 class PayStrategyA extends PayStrategy {
32 
33     void algorithmInterface() {
34         System.out.println("微信支付");
35     }
36 }
37 
38 class PayStrategyB extends PayStrategy {
39 
40     void algorithmInterface() {
41         System.out.println("支付寶支付");
42     }
43 }
44 
45 //定義下文維護演算法策略
46 class Context {
47 
48     PayStrategy strategy;
49 
50     public Context(PayStrategy strategy) {
51         this.strategy = strategy;
52     }
53 
54     public void algorithmInterface() {
55         strategy.algorithmInterface();
56     }
57 }
View Code

4.5 適配器模式

使用場景：

註意事項：

代碼實現：

 1 package com.leo.basic.code.design;
 2 
 3 /**
 4  * @DESCRIPTION
 5  * 適配器：將一個類的介面轉換成客戶希望的另外一個介面
 6  * 優點：讓原本因介面不匹配不能在一起工作的兩個類可以協同工作
 7  * 缺點：
 8  * @DATE 2022-11-03
 9  * @AUTHOR liuzhilong
10  */
11 public class AdapterTest {
12 
13     public static void main(String[] args) {
14         // 1、類適配器
15         //電腦，適配器，網線
16         Computer computer = new Computer();//電腦
17         Adapter adapter = new Adapter();//轉接器
18         computer.net(adapter);//電腦直接連接轉接器就可以
19 
20         // 2、對象適配器
21         Adapter2 adapter2 = new Adapter2(new Adaptee());//轉接器
22         computer.net(adapter2);
23 
24     }
25 }
26 
27 // 1、類適配器
28 //要適配的類：網線 -- Adaptee
29 class Adaptee {
30 
31     //功能：上網
32     public void request() {
33         System.out.println("鏈接網線上網");
34     }
35 }
36 
37 //介面轉換器的抽象實現 -- target
38 interface NetToUsb {
39     //作用：處理請求，網線=>usb
40     public void handleRequest();
41 }
42 
43 //真正的適配器，餘姚鏈接usb,連接網線 -- Adapter
44 class Adapter extends Adaptee implements NetToUsb{
45     @Override
46     public void handleRequest() {
47         super.request();//可以上網了
48     }
49 }
50 
51 //客戶端類：想上網，插不上網線
52 class Computer {
53     //電腦需要連接上轉接器才可以上網
54     public void net(NetToUsb adapter){
55         //上網的具體實現：找一個轉接頭
56         adapter.handleRequest();
57     }
58 }
59 
60 // 2、對象適配器
61 class Adapter2 implements NetToUsb {
62     private Adaptee adaptee;
63     public Adapter2(Adaptee adaptee){
64         this.adaptee = adaptee;
65     }
66     @Override
67     public void handleRequest() {
68         adaptee.request();;//可以上網了
69     }
70 }
View Code

4.6 建造者模式

使用場景：

需要生成的對象具有複雜的內部結構；需要生成的對象內部屬性本身相互依賴

註意事項：

代碼實現：

  1 package com.leo.basic.code.design;
  2 
  3 /**
  4  * @DESCRIPTION
  5  * 建造者：是將一個複雜的對象的構建與它的表示分離，使得同樣的構建過程可以創建不同的方式進行創建
  6  * 與工廠模式的區別是：建造者模式更加關註零件裝配的順序
  7  * 優點：
  8  * 缺點：
  9  * @DATE 2022-11-02
 10  * @AUTHOR liuzhilong
 11  */
 12 public class BuilderTest {
 13 
 14     public static void main(String[] args) {
 15         PersonDirector pb = new PersonDirector();
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