设计模式学习笔记

1、前言

设计模式是一套被反复使用的、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结。使用设计模式是为了重用代码、让代码更容易被人理解、保证代码可靠性。Gang of Four所提出的设计模式主要是基于以下的面向对象设计原则。

• 对接口编程而不是对实现编程、
• 优先使用对象组合而不是集成

完整参考资料汇总：https://www.cnblogs.com/netoxi/p/7259863.html

2、设计模式的类型

一共23种设计模式。这些模式可以分为三大类：创建型模型（Creational Patterns）、结构型模型（Structural Patterns）、行为型模型（Behavioral Patterns），由于是基于Java讨论设计模式，所以加上另为一种设计模式：J2EE设计模式。

2.1 创建型模式

这些设计模式提供了一种在创建对象的同时隐藏创建逻辑的方式，而不是使用new运算符直接实例化对象。这使得程序在判断针对某个给定实例需要创建哪些对象时更加灵活。

• 工厂模式 Factory Pattern
• 抽象工厂模式 Abstract Factory Pattern
• 单例模式 Singleton Pattern
• 建造者模式 Builder Pattern
• 原型模式 Prototype Pattern

2.2 结构型模式

这些设计模型关注类和对象的组合。继承的概念被用来组合接口和定义组合对象获得新功能的方式。

• 适配器模式 Adapter
• 桥接模式 Bridge Pattern
• 过滤器模式 Filter、Criteria Pattern
• 组合模式 Composite Pattern
• 装饰器模式 Decorator Pattern
• 外观模式 Facade Pattern
• 享元模式 Flyweight Pattern
• 代理模式Proxy Pattern

2.3 行为型模式

这些设计模式特别关注对象之间的通信。

• 责任链模式 Chain of Responsibility Pattern
• 命令模式 Command Pattern
• 解释器模式 Interpreter Pattern
• 迭代器模式 Iterator Pattern
• 中介模式 Mediator Pattern
• 备忘录模式 Memento Pattern
• 观察者模式 Observer Pattern
• 状态模式 State Pattern
• 空对象模式 Null Object Pattern
• 策略模式 Strategy Pattern
• 模版模式 Template Pattern
• 访问者模式 Visitor Pattern

2.4 J2EE模式

这些设计模式特别关注表示层。这些模式是由Sun Java Center 鉴定的。

• MVC模式 MVC Pattern
• 业务代表模式 Bussiness Delegate Pattern
• 组合实体模式 Composite Entity Pattern
• 数据访问对象模式 Data Access Object Patern
• 前端控制器模式 Front Controller Pattern
• 拦截过滤器模式 Intercepting Filter Pattern
• 服务定位器模式 Service Locator Pattern
• 传输对象模式 Transfer Object Pattern

设计模式之间的关系：

3、设计模式的六大原则

• 1、开闭原则（Open Close Principle）

  • 开闭原则的意思是：对扩展开放，对修改关闭。在程序需要进行拓展的时候，不能去修改原有的代码，实现一个热插拔的效果。简言之，是为了使程序的扩展性好，易于维护和升级。想要达到这样的效果，我们需要使用接口和抽象类，后面的具体设计中我们会提到这点。

• 2、里氏代换原则（Liskov Substitution Principle）

  • 里氏代换原则是面向对象设计的基本原则之一。 里氏代换原则中说，任何基类可以出现的地方，子类一定可以出现。LSP 是继承复用的基石，只有当派生类可以替换掉基类，且软件单位的功能不受到影响时，基类才能真正被复用，而派生类也能够在基类的基础上增加新的行为。里氏代换原则是对开闭原则的补充。实现开闭原则的关键步骤就是抽象化，而基类与子类的继承关系就是抽象化的具体实现，所以里氏代换原则是对实现抽象化的具体步骤的规范。

• 3、依赖倒转原则（Dependence Inversion Principle）

  • 这个原则是开闭原则的基础，具体内容就是：针对接口编程，依赖于抽象不依赖于具体。

• 4、接口隔离原则（Interface Segregation Principle）

  • 这个原则的意思是：使用多个隔离的接口，比使用单个接口要好。它还有另外一个意思是：降低类之间的耦合度。由此可见，其实设计模式就是从大型软件架构出发、便于升级和维护的软件设计思想，它强调降低依赖，降低耦合。

• 5、最少知道原则（Demeter Principle）

  • 少知道原则是指：一个实体应当尽量少地与其他实体之间发生相互作用，使得系统功能模块相对独立。

• 6、合成复用原则（Composite Reuse Principle）

  • 合成复用原则是指：尽量使用合成/聚合的方式，而不是使用继承。

4、设计模式学习笔记概要

优先使用组合，而不是继承

• 为什么要使用设计模式？

  • 实现解藕
  • 易于理解
  • 易于维护

  4.1 简单工厂

  最简单，最直接，能满足大部分日常需求，不足是工厂类太简单——无法满足开闭原则，对多个产品的扩展不利

  • 用统一的函数（方法）去创建对象
  • 而不是随用随创建
  • 生产主体是一个函数（方法）
  • 严格意义上不允许增加新产品

  

  

4.2 工厂方法模式——交给子类去创建

工厂方法模式，有了进步，把工厂类进行改进，提升为一个抽象类（接口），把对具体产品的实现交给对应的具体的子类去做，解耦多个产品之间的业务逻辑。

4.3 抽象工厂模式

抽象工厂模式的工厂，不再维护一个产品等级的某个产品（或说一个产品结构的某个产品更好理解），而是维护产品结构里的所有产品（横向x轴），具体到代码就是多个抽象方法去对应产品等级结构的各个产品实例

具体的工厂类实现抽象工厂接口，去对应各个产品族，每一个具体工厂对一个产品族，获得该产品族的产品结构（所有产品）

• 一个工厂可以生产多个产品
• 方便添加产品种类和工厂

抽象工厂模式中的方法对应产品等级结构（每个类型中的具体产品），具体子工厂对应不同的产品族（产品类型）

应用场景

\1. JDK中Calendar.getInstance()方法。

\2. JDBC中Connection对象的获取。

\3. Hibernate中SessionFactory创建Session。

\4. Spring中IoC容器创建管理Bean对象。

\5. 反射中Class对象的newInstance()方法。

4.4 单例模式

• 一个类唯一的一个对象
• 一般用来存储全局的数据
• 懒汉式： 使用时再实例化
• 饿汉式： 程序开始就实例化，不管之后会不会用到。

4.5 适配器模式

• 系统需要使用现有的类，而这些类的接口不符合系统的需要
• 想要建立一个可以重复使用的类，用于与一些彼此之间没有太大关联的一些类，包括一些可能在将来引进的类一起工作
• 需要一个统一的输出接口，而输入端的类型不可预知

4.6 代理模式

• 用一个类代表另一个类的功能

代理模式是一种设计模式，提供了对目标对象额外的访问方式，即通过代理对象访问目标对象，这样可以在不修改原目标对象的前提下，提供额外的功能操作，扩展目标对象的功能。

简言之，代理模式就是设置一个中间代理来控制访问原目标对象，以达到增强原对象的功能和简化访问方式。

静态代理

这种代理方式需要代理对象和目标对象实现一样的接口。

优点：可以在不修改目标对象的前提下扩展目标对象的功能。

缺点：

1. 冗余。由于代理对象要实现与目标对象一致的接口，会产生过多的代理类。
2. 不易维护。一旦接口增加方法，目标对象与代理对象都要进行修改。

动态代理

动态代理利用了JDK API，动态地在内存中构建代理对象，从而实现对目标对象的代理功能。动态代理又被称为JDK代理或接口代理。

静态代理与动态代理的区别主要在：

• 静态代理在编译时就已经实现，编译完成后代理类是一个实际的class文件
• 动态代理是在运行时动态生成的，即编译完成后没有实际的class文件，而是在运行时动态生成类字节码，并加载到JVM中

特点：
动态代理对象不需要实现接口，但是要求目标对象必须实现接口，否则不能使用动态代理。

cglib代理

cglib (Code Generation Library )是一个第三方代码生成类库，运行时在内存中动态生成一个子类对象从而实现对目标对象功能的扩展。

cglib特点

• JDK的动态代理有一个限制，就是使用动态代理的对象必须实现一个或多个接口。
  如果想代理没有实现接口的类，就可以使用CGLIB实现。
• CGLIB是一个强大的高性能的代码生成包，它可以在运行期扩展Java类与实现Java接口。
  它广泛的被许多AOP的框架使用，例如Spring AOP和dynaop，为他们提供方法的interception（拦截）。
• CGLIB包的底层是通过使用一个小而快的字节码处理框架ASM，来转换字节码并生成新的类。
  不鼓励直接使用ASM，因为它需要你对JVM内部结构包括class文件的格式和指令集都很熟悉。

cglib与动态代理最大的区别就是

• 使用动态代理的对象必须实现一个或多个接口
• 使用cglib代理的对象则无需实现接口，达到代理类无侵入。

4.7 装饰器模式

• 需要扩展一个类的功能，或给一个类增加附加责任
• 需要动态的给一个对象增加功能
• 需要增加一些基本功能的排列组合而产生的非常大量的功能，从而使继承变得不现实

4.8 策略模式

• 是指对一系列的算法定义，并将每一个算法封装起来，而且使它们还可以相互替换
• 策略模式让算法独立于使用它的客户而独立变化

• 代理 VS 策略
  • 代理和被代理源自同一个基类，代替具体的职能
  • 策略模式主体和使用者之间不是同一个继承体系，根据不同的策略完成任务

参考资料： https://www.cnblogs.com/netoxi/p/7259863.html