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《設(shè)計(jì)模式》3.結(jié)構(gòu)型模式

Yuqi / 1678人閱讀

摘要:類(lèi)的適配器結(jié)構(gòu)目標(biāo)角色這就是所期待得到的接口,由于是類(lèi)適配器模式,因此目標(biāo)不可以是類(lèi)。這種類(lèi)型的設(shè)計(jì)模式屬于結(jié)構(gòu)型模式,它是作為現(xiàn)有的類(lèi)的一個(gè)包裝。和適配器模式的關(guān)系適配器模式的用意是改變所考慮對(duì)象的接口,而代理模式不能改變。

點(diǎn)擊進(jìn)入我的博客 3.1 適配器模式

適配器模式把一個(gè)類(lèi)的接口變換成客戶(hù)端所期待的另一種接口,使得原本因接口不匹配而無(wú)法在一起工作的兩個(gè)類(lèi)能夠在一起工作。

3.1.1 類(lèi)的適配器結(jié)構(gòu)

目標(biāo)(Target)角色:這就是所期待得到的接口,由于是類(lèi)適配器模式,因此目標(biāo)不可以是類(lèi)。

源(Adaptee)角色:現(xiàn)有需要適配的接口。

適配器(Adapter)角色:適配器類(lèi)是本模式的核心,必須是具體類(lèi)。

interface Target {
    void operation1();
    void operation2();
}

class Adaptee {
    public void operation1() {}
}

class Adapter extends Adaptee implements Target {
    @Override
    public void operation2() {}
}
類(lèi)的適配器

類(lèi)的適配器模式把被的類(lèi)的API轉(zhuǎn)換成目標(biāo)類(lèi)的API。

是通過(guò)繼承實(shí)現(xiàn)的。

類(lèi)的適配器效果

使用一個(gè)具體類(lèi)把源適配到目標(biāo)中。這樣如果源以及源的子類(lèi)都使用此類(lèi)適配,就行不通了。

由于適配器是源的子類(lèi),因此可以在適配器中重寫(xiě)源的一些方法。

由于引進(jìn)了一個(gè)適配器類(lèi),因此只有一個(gè)線(xiàn)路到達(dá)目標(biāo)類(lèi),是問(wèn)題得到簡(jiǎn)化。

3.1.2 對(duì)象的適配器結(jié)構(gòu)

目標(biāo)(Target)角色:這就是所期待得到的接口,因此目標(biāo)可以是具體或抽象的類(lèi)

源(Adaptee)角色:現(xiàn)有需要適配的接口。

適配器(Adapter)角色:適配器類(lèi)是本模式的核心,必須是具體類(lèi)。

interface Target {
    void operation1();
    void operation2();
}

class Adaptee {
    public void operation1() {}
}

class Adapter implements Target {
    private Adaptee adaptee;

    public Adapter(Adaptee adaptee) {
        this.adaptee = adaptee;
    }

    @Override
    public void operation1() {
        adaptee.operation1();
    }

    @Override
    public void operation2() {
        // do something
    }
}
對(duì)象的適配器

對(duì)象的適配器是通過(guò)依賴(lài)實(shí)現(xiàn)的

推薦使用該方法

對(duì)象的適配器效果

一個(gè)適配器可以把多種不同的源適配到同一個(gè)目標(biāo),即同一個(gè)適配器可以把源類(lèi)和它的子類(lèi)都適配到目標(biāo)接口

與類(lèi)的適配器模式相比,要想置換源類(lèi)的方法就不容易。

增加新的方法方便的多

3.1.3 細(xì)節(jié)
使用場(chǎng)景

系統(tǒng)需要使用現(xiàn)有的類(lèi),而此類(lèi)的接口不符合系統(tǒng)的需要

想要建立一個(gè)可以重復(fù)使用的類(lèi),用于與一些彼此間沒(méi)有太大關(guān)聯(lián)的一些類(lèi),包括一些可能在將來(lái)引進(jìn)的類(lèi)一起工作。

對(duì)對(duì)象的適配器兒模式而言,在設(shè)計(jì)里,需要改變多個(gè)已有的子類(lèi)的接口,如果使用類(lèi)的適配器模式,就需要針對(duì)每個(gè)子類(lèi)做一個(gè)適配器類(lèi),這不太實(shí)際。

優(yōu)點(diǎn)

可以讓任何兩個(gè)沒(méi)有關(guān)聯(lián)的類(lèi)一起運(yùn)行。

提高了類(lèi)的復(fù)用。

增加了類(lèi)的透明度。

靈活性好。

缺點(diǎn)

過(guò)多地使用適配器,會(huì)讓系統(tǒng)非常零亂,不易整體進(jìn)行把握。比如,明明看到調(diào)用的是 A 接口,其實(shí)內(nèi)部被適配成了 B 接口的實(shí)現(xiàn),一個(gè)系統(tǒng)如果太多出現(xiàn)這種情況,無(wú)異于一場(chǎng)災(zāi)難。因此如果不是很有必要,可以不使用適配器,而是直接對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行重構(gòu)。

由于 JAVA 至多繼承一個(gè)類(lèi),所以至多只能適配一個(gè)適配者類(lèi),而且目標(biāo)類(lèi)必須是抽象類(lèi)。

注意點(diǎn)

目標(biāo)接口可以忽略,此時(shí)目標(biāo)接口和源接口實(shí)際上是相同的

適配器類(lèi)可以是抽象類(lèi)

可以有帶參數(shù)的適配器模式

3.1.4 一個(gè)充電器案例
// 充電器只能接受USB接口
public class Charger {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        USB usb = new SuperAdapter(new TypeC());
        connect(usb);
        usb = new SuperAdapter(new Lightning());
        connect(usb);
    }

    public static void connect(USB usb) {
        usb.power();
        usb.data();
    }
}

// 充電器的接口都是USB的,假設(shè)有兩個(gè)方法分別是電源和數(shù)據(jù)
interface USB {
    void power();
    void data();
}

// IOS的Lightning接口
class Lightning {
    void iosPower() {
        System.out.println("IOS Power");
    }
    void iosData() {
        System.out.println("IOS Data");
    }
}

// TYPE-C接口
class TypeC {
    void typeCPower() {
        System.out.println("TypeC Power");
    }
    void typeCData() {
        System.out.println("TypeC Data");
    }
}

// 超級(jí)適配器,可以適配多種手機(jī)機(jī)型
class SuperAdapter implements USB {
    private Object obj;

    public SuperAdapter(Object obj) {
        this.obj = obj;
    }

    @Override
    public void power() {
        if(obj.getClass() == Lightning.class) {
            ((Lightning)obj).iosPower();
        } else if(obj.getClass() == TypeC.class) {
            ((TypeC)obj).typeCPower();
        }
    }

    @Override
    public void data() {
        if(obj.getClass() == Lightning.class) {
            ((Lightning)obj).iosData();
        } else if(obj.getClass() == TypeC.class) {
            ((TypeC)obj).typeCData();
        }
    }
}
3.2 缺省適配模式

缺省適配模式為一個(gè)接口提供缺省實(shí)現(xiàn),這樣子類(lèi)型可以從這個(gè)缺省實(shí)現(xiàn)進(jìn)行擴(kuò)展,而不必從原有接口進(jìn)行擴(kuò)展。

3.2.1 缺省適配模式結(jié)構(gòu)

簡(jiǎn)單的例子

下面程序中,Monk接口定義了兩個(gè)方法,于是它的子類(lèi)必須實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)方法。

但出現(xiàn)了一個(gè)LuZhiShen,他只能實(shí)現(xiàn)一部分方法,另一部分方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)

所以需要一個(gè)抽象的適配類(lèi)MonkAdapter實(shí)現(xiàn)此Monk接口,此抽象類(lèi)給接口所有方法都提供一個(gè)空的方法,LuZhiShen只需要繼承該適配類(lèi)即可。

// 和尚
interface Monk {
    void practiceKungfu();
    void chantPrayer();
}

abstract class MonkAdapter implements Monk {
    @Override
    public void practiceKungfu() {}

    @Override
    public void chantPrayer() {}
}

class LuZhiShen extends MonkAdapter {
    @Override
    public void practiceKungfu() {
        System.out.println("拳打鎮(zhèn)關(guān)西");
    }
}
3.2.2 細(xì)節(jié)
使用場(chǎng)景

任何時(shí)候不準(zhǔn)備實(shí)現(xiàn)一個(gè)接口中所有方法的時(shí)候

作用

缺省適配器模式可以使所需要的類(lèi)不必實(shí)現(xiàn)不需要的接口。

核心點(diǎn)

缺省適配的類(lèi)必須是抽象類(lèi),因?yàn)檫@個(gè)類(lèi)不應(yīng)當(dāng)被實(shí)例化

缺省適配的類(lèi)提供的方法必須是具體的方法,而不是抽象的方法。

3.3 組合模式

組合模式,就是在一個(gè)對(duì)象中包含其他對(duì)象,這些被包含的對(duì)象可能是終點(diǎn)對(duì)象(不再包含別的對(duì)象),也有可能是非終點(diǎn)對(duì)象(其內(nèi)部還包含其他對(duì)象)。
我們將對(duì)象稱(chēng)為節(jié)點(diǎn),即一個(gè)根節(jié)點(diǎn)包含許多子節(jié)點(diǎn),這些子節(jié)點(diǎn)有的不再包含子節(jié)點(diǎn),而有的仍然包含子節(jié)點(diǎn),以此類(lèi)推。很明顯,這是樹(shù)形結(jié)構(gòu),終結(jié)點(diǎn)叫葉子節(jié)點(diǎn),非終節(jié)點(diǎn)叫樹(shù)枝節(jié)點(diǎn),第一個(gè)節(jié)點(diǎn)叫根節(jié)點(diǎn)。

3.3.1 安全式的合成模式結(jié)構(gòu)

安全式的合成模式要求管理集合的方法只出現(xiàn)在樹(shù)枝結(jié)點(diǎn)(Composite)中,而不出現(xiàn)在樹(shù)葉結(jié)點(diǎn)中。

抽象構(gòu)建(Component)角色:這是一個(gè)抽象角色,他給參加組合的對(duì)象定義出公共的接口及其默認(rèn)行為,可以用來(lái)管理所有的子對(duì)象。

樹(shù)葉(Leaf)角色:樹(shù)葉是沒(méi)有子對(duì)象的對(duì)象,定義出參加組合的原始對(duì)象的行為。

樹(shù)枝(Composite)角色:代表參加組合的有下級(jí)子對(duì)象的對(duì)象。樹(shù)枝構(gòu)件類(lèi)給出所有管理子對(duì)象的方法。

3.3.2 透明的合成模式結(jié)構(gòu)


透明的合成模式要求所有的具體構(gòu)建類(lèi),都符合一個(gè)固定的接口。

3.4 裝飾器模式

裝飾器模式(Decorator)允許向一個(gè)現(xiàn)有的對(duì)象添加新的功能,同時(shí)又不改變其結(jié)構(gòu)。這種類(lèi)型的設(shè)計(jì)模式屬于結(jié)構(gòu)型模式,它是作為現(xiàn)有的類(lèi)的一個(gè)包裝。

3.4.1 裝飾器結(jié)構(gòu)

抽象構(gòu)件(Component)角色:給出一個(gè)抽象結(jié)構(gòu),以規(guī)范準(zhǔn)備接受附加責(zé)任的對(duì)象。

具體構(gòu)件(Concrete Component)角色:定義一個(gè)要接受附加責(zé)任的類(lèi)

裝飾(Decorator)角色:持有一個(gè)構(gòu)件對(duì)象的實(shí)例,并定義一個(gè)與抽象構(gòu)件接口一致的接口。

具體裝飾(Concrete Decorator)角色:負(fù)責(zé)給構(gòu)件對(duì)象“貼上”附加的責(zé)任。

3.4.2 裝飾器細(xì)節(jié)
使用場(chǎng)景

需要擴(kuò)展一個(gè)類(lèi)的功能

需要?jiǎng)討B(tài)地給一個(gè)對(duì)象增加功能,這些功能可以再動(dòng)態(tài)的插銷(xiāo)

需要增加由一些基本功能的排列組合而產(chǎn)生非常大量的功能

優(yōu)點(diǎn)

更加靈活:裝飾模式和繼承關(guān)系的目的都是要擴(kuò)展對(duì)象的功能,但是裝飾模式比繼承更加靈活

多樣性:通過(guò)使用不同具體裝飾類(lèi)及其排列組合,可以創(chuàng)造出不同的行為

動(dòng)態(tài)擴(kuò)展:裝飾器可以動(dòng)態(tài)擴(kuò)展構(gòu)件類(lèi)

缺點(diǎn)

會(huì)產(chǎn)生比繼承關(guān)系更多的對(duì)象

比繼承更加容易出錯(cuò)

注意點(diǎn)

裝飾類(lèi)的接口必須與被裝飾類(lèi)的接口相容。

盡量保持抽象構(gòu)件(Component)簡(jiǎn)單。

可以沒(méi)有抽象的(Component),此時(shí)裝飾器(Decorator)一般是具體構(gòu)件(Concrete Component)的一個(gè)子類(lèi)。

裝飾(Decorator)和具體裝飾(Concrete Decorator)可以合并。

InputStream及其子類(lèi)

抽象構(gòu)件(Component)角色:InputStream

具體構(gòu)件(Concrete Component)角色:ByteArrayInputStreamPipedInputStream、StringBufferInputStream等原始流處理器。

裝飾(Decorator)角色:FilterInputStream

具體裝飾(Concrete Decorator)角色:DateInputStreamBufferedInputStream、LineNumberInputStream

OutputStream及其子類(lèi)

也用到類(lèi)裝飾器模式

3.4.3 例子
// Component:一個(gè)藝人
interface Artist {
    void show();
}

// Concrete Component:一個(gè)歌手
class Singer implements Artist {
    @Override
    public void show() {
        System.out.println("Let It Go");
    }
}

// 裝飾后的歌手:不僅會(huì)唱歌,還會(huì)講笑話(huà)和跳舞
class SuperSinger implements Artist {
    private Artist role;
    
    public SuperSinger(Artist role) {
        this.role = role;
    }
    @Override
    public void show() {
        System.out.println("Tell Jokes!");
        role.show();
        System.out.println("Dance!");
    }
}
3.5 代理模式

代理模式給某一個(gè)對(duì)象提供一個(gè)代理對(duì)象,并由代理對(duì)象控制對(duì)原對(duì)象對(duì)引用。

3.5.1 代理模式結(jié)構(gòu)

抽象主題(Subject)角色:聲明了真實(shí)主題和代理主題的共同接口

代理主題(Proxy)角色:代理主題角色內(nèi)部含有對(duì)真實(shí)主題的引用,從而可以在任何時(shí)候操作真實(shí)主題對(duì)象;代理主題角色提供一個(gè)與真實(shí)主題角色相同的接口,以便可以在任何時(shí)候都可以替代真實(shí)主題控制對(duì)真實(shí)主題的引用,負(fù)責(zé)在需要的時(shí)候創(chuàng)建真實(shí)主題對(duì)象(和刪除真實(shí)主題對(duì)象);代理角色通常在將客戶(hù)端調(diào)用傳遞給真實(shí)的主題之前或之后,都要執(zhí)行某個(gè)操作,而不是單純地將調(diào)用傳遞給真實(shí)主題對(duì)象。

真實(shí)主題(RealSubject)角色:定義了代理角色所代表的真實(shí)對(duì)象。

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Subject subject = new RealSubject();
        Subject proxy = new ProxySubject(subject);
        proxy.request(); // 此處通過(guò)代理類(lèi)來(lái)執(zhí)行
    }
}

interface Subject {
    void request();
}

class RealSubject implements Subject {
    @Override
    public void request() {
        System.out.println("RealSubject");
    }
}

class ProxySubject implements Subject {
    private Subject subject;

    public ProxySubject(Subject subject) {
        this.subject = subject;
    }

    @Override
    public void request() {
        System.out.println("ProxySubject");
    }
}
3.5.2 動(dòng)態(tài)代理

自從JDK 1.3以后,Java在java.lang.reflect庫(kù)中提供了一下三個(gè)類(lèi)直接支持代理模式:ProxyInvocationHander、Method。

動(dòng)態(tài)代理步驟

創(chuàng)建一個(gè)真實(shí)對(duì)象

創(chuàng)建一個(gè)與真實(shí)對(duì)象有關(guān)的調(diào)用處理器對(duì)象InvocationHandler

創(chuàng)建代理,把調(diào)用處理器和要代理的類(lèi)聯(lián)系起來(lái)Proxy.newInstance()

在調(diào)用處理對(duì)象的invoke()方法中執(zhí)行相應(yīng)操作

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 創(chuàng)建要被代理的實(shí)例對(duì)象
        Subject subject = new RealSubject();
        // 創(chuàng)建一個(gè)與被代理實(shí)例對(duì)象有關(guān)的InvocationHandler
        InvocationHandler handler = new ProxySubject(subject);
        // 創(chuàng)建一個(gè)代理對(duì)象來(lái)代理subject,被代理的對(duì)象subject的每個(gè)方法執(zhí)行都會(huì)調(diào)用代理對(duì)象proxySubject的invoke方法
        Subject proxySubject = (Subject) Proxy.newProxyInstance(Subject.class.getClassLoader(), new Class[]{Subject.class}, handler);
        // 代理對(duì)象執(zhí)行
        proxySubject.request();
    }
}

interface Subject {
    void request();
}

class RealSubject implements Subject {
    @Override
    public void request() {
        System.out.println("RealSubject");
    }
}

class ProxySubject implements InvocationHandler {
    private Subject subject;

    public ProxySubject(Subject subject) {
        this.subject = subject;
    }

    /**
     * @param proxy 要代理的
     * @param method
     * @param args
     * @return
     */
    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        System.out.println("Before Proxy");
        Object obj = method.invoke(subject, args);
        System.out.println("After Proxy");
        return obj;
    }
}

可以使用范型來(lái)創(chuàng)建ProxySubject

可以使用匿名內(nèi)部類(lèi)減少代碼數(shù)量請(qǐng)查看14.7節(jié)

3.5.3 細(xì)節(jié)
優(yōu)點(diǎn)

代理類(lèi)和真實(shí)類(lèi)分離,職責(zé)清晰。

在不改變真是累代碼的基礎(chǔ)上擴(kuò)展了功能。

缺點(diǎn)

由于在客戶(hù)端和真實(shí)主題之間增加了代理對(duì)象,因此有些類(lèi)型的代理模式可能會(huì)造成請(qǐng)求的處理速度變慢。

實(shí)現(xiàn)代理模式需要額外的工作,有些代理模式的實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜。

和適配器模式的關(guān)系

適配器模式的用意是改變所考慮對(duì)象的接口,而代理模式不能改變。

和裝飾模式

裝飾模式應(yīng)當(dāng)為所裝飾的對(duì)象提供增強(qiáng)功能

代理模式對(duì)對(duì)象的使用施加控制,并不提供對(duì)象本身的增強(qiáng)功能

虛擬代理

虛擬代理模式(Virtual PRoxy)會(huì)推遲真正所需對(duì)象實(shí)例化時(shí)間。在需要真正的對(duì)象工作之前,如果代理對(duì)象能夠處理,那么暫時(shí)不需要真正對(duì)象來(lái)出手。

當(dāng)一個(gè)真實(shí)主題對(duì)象的加載需要耗費(fèi)資源時(shí),一個(gè)虛擬代理對(duì)象可以代替真實(shí)對(duì)象接受請(qǐng)求,并展示“正在加載”的信息,并在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候加載真實(shí)主題對(duì)象。

3.6 享元模式

享元模式以共享的方式高效地支持大量的細(xì)粒度對(duì)象。

3.6.1 單純享元模式

單純享元模式中,所有的享元對(duì)象都是可以共享的。

抽象享元(Flyweight)角色:是所有具體享元角色的超類(lèi),并為這些類(lèi)規(guī)定公共接口。

具體享元(Concrete Flyweight)角色:實(shí)現(xiàn)抽象享元的接口。如果由內(nèi)蘊(yùn)狀態(tài)的話(huà),必須負(fù)責(zé)為內(nèi)蘊(yùn)狀態(tài)提供空間。

享元工廠(chǎng)(Flyweight Factory)角色:負(fù)責(zé)創(chuàng)建和管理享元角色。如果系統(tǒng)中有了則返回該角色,沒(méi)有則創(chuàng)建。

客戶(hù)端(Client)角色:維護(hù)一個(gè)所有享元對(duì)象的引用。存儲(chǔ)所有享元對(duì)象的外蘊(yùn)狀態(tài)。

3.6.2 復(fù)合享元模式

抽象享元(Flyweight)角色 :給出一個(gè)抽象接口,以規(guī)定出所有具體享元角色需要實(shí)現(xiàn)的方法。

具體享元(ConcreteFlyweight)角色:實(shí)現(xiàn)抽象享元角色所規(guī)定出的接口。如果有內(nèi)蘊(yùn)狀態(tài)的話(huà),必須負(fù)責(zé)為內(nèi)蘊(yùn)狀態(tài)提供存儲(chǔ)空間。

復(fù)合享元(ConcreteCompositeFlyweight)角色 :復(fù)合享元角色所代表的對(duì)象是不可以共享的,但是一個(gè)復(fù)合享元對(duì)象可以分解成為多個(gè)本身是單純享元對(duì)象的組合。復(fù)合享元角色又稱(chēng)作不可共享的享元對(duì)象(UnsharedConcreteFlyweight)。

享元工廠(chǎng)(FlyweightFactory)角色 :負(fù)責(zé)創(chuàng)建和管理享元角色。當(dāng)一個(gè)客戶(hù)端對(duì)象調(diào)用一個(gè)享元對(duì)象的時(shí)候,如果已經(jīng)有了,享元工廠(chǎng)角色就應(yīng)當(dāng)提供這個(gè)已有的享元對(duì)象;如果系統(tǒng)中沒(méi)有一個(gè)適當(dāng)?shù)南碓獙?duì)象的話(huà),享元工廠(chǎng)角色就應(yīng)當(dāng)創(chuàng)建一個(gè)合適的享元對(duì)象。

3.6.3 細(xì)節(jié)
內(nèi)蘊(yùn)狀態(tài)和外蘊(yùn)狀態(tài)

內(nèi)蘊(yùn)狀態(tài):是存儲(chǔ)在享元對(duì)象內(nèi)部的,不會(huì)隨環(huán)境改變而改變的。一個(gè)享元可以具有內(nèi)蘊(yùn)狀態(tài)并可以共享。
外蘊(yùn)狀態(tài):隨環(huán)境改變而改變、不可以共享的狀態(tài)。享元對(duì)象的外蘊(yùn)狀態(tài)必須由客戶(hù)端保存,并在享元對(duì)象被創(chuàng)建之后,在需要使用的時(shí)候再傳入到享元對(duì)象內(nèi)部。

不變模式

享元模式中的對(duì)象不一定非要是不變對(duì)象,但大多數(shù)享元對(duì)象的確是這么設(shè)計(jì)的。

享元工廠(chǎng)

使用單例模式:一般只需要一個(gè)享元工廠(chǎng),可以設(shè)計(jì)成單例的。

備忘錄模式:享元工廠(chǎng)負(fù)責(zé)維護(hù)一個(gè)表,通過(guò)這個(gè)表把很多相同的實(shí)例與它們的一個(gè)對(duì)象聯(lián)系起來(lái)。

優(yōu)點(diǎn)

減少對(duì)象的創(chuàng)建,降低內(nèi)存消耗

缺點(diǎn)

提高了系統(tǒng)的復(fù)雜度,為了使對(duì)象可以共享,需要將一些狀態(tài)外部化

需要將一些狀態(tài)外部化,而讀取外部狀態(tài)是的運(yùn)行時(shí)間稍微變長(zhǎng)

使用場(chǎng)景

一個(gè)系統(tǒng)中有大量對(duì)象。

這些對(duì)象消耗大量?jī)?nèi)存。

這些對(duì)象的狀態(tài)大部分可以外部化。

這些對(duì)象可以按照內(nèi)蘊(yùn)狀態(tài)分為很多組,當(dāng)把外蘊(yùn)對(duì)象從對(duì)象中剔除出來(lái)時(shí),每一組對(duì)象都可以用一個(gè)對(duì)象來(lái)代替。

系統(tǒng)不依賴(lài)于這些對(duì)象身份,換言之,這些對(duì)象是不可分辨的。

Java應(yīng)用

String對(duì)象,有則返回,沒(méi)有則創(chuàng)建一個(gè)字符串并保存

數(shù)據(jù)庫(kù)的連接池

3.6.4 案例

依舊是熟悉的KFC點(diǎn)餐為例:

外蘊(yùn)狀態(tài):點(diǎn)餐的顧客

內(nèi)蘊(yùn)狀態(tài):顧客點(diǎn)的食物

具體享元角色:維護(hù)內(nèi)蘊(yùn)狀態(tài)(客人要點(diǎn)的食物)。

public class KFC {
    public static void main(String[] args) {
        OrderFactory orderFactory = OrderFactory.getInstance();
        Order order = orderFactory.getOrder(Food.MiniBurger);
        order.operation("李雷");
        order = orderFactory.getOrder(Food.MiniBurger);
        order.operation("韓梅梅");
    }
}

enum Food {
    MiniBurger,
    MexicanTwister,
    CornSalad,
    HotWing,
    PepsiCola
}

// Flyweight角色
interface Order {
    // 傳入的是外蘊(yùn)對(duì)象:顧客
    void operation(String customer);
}

// ConcreteFlyweight角色
class FoodOrder implements Order {
    // 內(nèi)蘊(yùn)狀態(tài)
    private Food food;
    // 構(gòu)造方法,傳入享元對(duì)象的內(nèi)部狀態(tài)的數(shù)據(jù)
    public FoodOrder(Food food) {
        this.food = food;
    }

    @Override
    public void operation(String customer) {
        System.out.println("顧客[" + customer + "]點(diǎn)的是" + food.toString());
    }
}

// FlyweightFactory角色
class OrderFactory {
    private Map orderPool = new HashMap<>();
    private static OrderFactory instance = new OrderFactory();

    private OrderFactory() {}

    public static OrderFactory getInstance() {
        return instance;
    }

    // 獲取Food對(duì)應(yīng)的享元對(duì)象
    public Order getOrder(Food food) {
        Order order = orderPool.get(food);
        if (null == order) {
            order = new FoodOrder(food);
            orderPool.put(food, order);
        }
        return order;
    }
}
3.7 門(mén)面模式

門(mén)面模式(Facade Pattern)要求一個(gè)子系統(tǒng)的外部與其內(nèi)部通信,必須通過(guò)一個(gè)統(tǒng)一的門(mén)面對(duì)象進(jìn)行。

3.7.1 門(mén)面模式結(jié)構(gòu)

門(mén)面模式?jīng)]有一個(gè)一般化的類(lèi)圖描述,可以用下面的例子來(lái)說(shuō)明。

門(mén)面(Facade)角色:外部可以調(diào)用這個(gè)角色的方法。此角色知道子系統(tǒng)的功能和責(zé)任。

子系統(tǒng)(Subsystem)角色:可以有多個(gè)子系統(tǒng),子系統(tǒng)不需要知道門(mén)面的存在。

3.7.2 細(xì)節(jié)
門(mén)面數(shù)量

通常只需要一個(gè)門(mén)面類(lèi),而且只有一個(gè)實(shí)例,因此可以設(shè)計(jì)稱(chēng)單例模式。當(dāng)然也可有多個(gè)類(lèi)。

使用場(chǎng)景

為一個(gè)復(fù)雜的子系統(tǒng)提供一個(gè)簡(jiǎn)單的接口

使子系統(tǒng)和外部分離開(kāi)來(lái)

構(gòu)建一個(gè)層次化系統(tǒng)時(shí),可以使使用Facade模式定義系統(tǒng)中每一層,實(shí)現(xiàn)分層。

優(yōu)點(diǎn)

減少系統(tǒng)之間的相互依賴(lài)。

提高了安全性。

缺點(diǎn)

不符合開(kāi)閉原則

如果要改東西很麻煩,繼承重寫(xiě)都不合適。

Java例子

MVC三層結(jié)構(gòu)

3.7.3 KFC例子

假如沒(méi)有服務(wù)員(門(mén)面),顧客(外部系統(tǒng))要點(diǎn)一個(gè)套餐需要知道每個(gè)套餐包含的食物(子系統(tǒng))種類(lèi),這樣就會(huì)非常麻煩,所以最好的方式是直接告訴服務(wù)員套餐名稱(chēng)就好了。

public class Customer {
    public static void main(String[] args) {
        Waiter waiter = new Waiter();
        List foodList = waiter.orderCombo("Combo1");
    }
}

abstract class Food {}
class MiniBurger extends Food {}
class MexicanTwister extends Food {}
class CornSalad extends Food {}
class HotWing extends Food {}
class PepsiCola extends Food {}

class Waiter {
    public List orderCombo(String comboName) {
        List foodList;
        switch (comboName) {
            case "Combo1" : 
                foodList = Arrays.asList(new MiniBurger(), new CornSalad(), new PepsiCola()); 
                break;
            case "Combo2":
                foodList = Arrays.asList(new MexicanTwister(), new HotWing(), new PepsiCola());
                break;
            default:
                foodList = new ArrayList<>();
        }
        return foodList;
    }
}
3.8 過(guò)濾器模式

過(guò)濾器模式使用不同的條件過(guò)濾一組對(duì)象,并通過(guò)邏輯操作以解耦方式將其鏈接。這種類(lèi)型的設(shè)計(jì)模式屬于結(jié)構(gòu)模式,因?yàn)樵撃J浇M合多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)以獲得單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。

3.8.1 細(xì)節(jié)
步驟

創(chuàng)建一個(gè)要過(guò)濾的普通類(lèi),要有獲得其私有屬性的get方法

創(chuàng)建一個(gè)接口,規(guī)定過(guò)濾方法

實(shí)現(xiàn)接口,可以依需要重寫(xiě)過(guò)濾方法,參數(shù)傳遞的一般是存儲(chǔ)過(guò)濾類(lèi)的容器類(lèi)

復(fù)雜過(guò)濾類(lèi)可以通過(guò)設(shè)置傳遞接口參數(shù)(復(fù)用其他基礎(chǔ)過(guò)濾類(lèi))來(lái)實(shí)現(xiàn)多重過(guò)濾

Java8

Java8中的lambda表達(dá)式可以更簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)過(guò)濾器

List movies = Stream.of(
                new Movie("大話(huà)西游","comedy"),
                new Movie("泰囧", "comedy"),
                new Movie("禁閉島", "suspense"))
                .filter(var -> "comedy".equals(var.getType()))
                .collect(Collectors.toList());
3.8.2 電影的例子

創(chuàng)建被過(guò)濾的類(lèi)Movie,根據(jù)它的type屬性實(shí)現(xiàn)過(guò)濾

創(chuàng)建接口Criteria,規(guī)定過(guò)濾方法

創(chuàng)建喜劇電影過(guò)濾器ComedyMovieCriteria,根據(jù)comedy==movie.type來(lái)過(guò)濾出需要的喜劇電影

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        List movies = new ArrayList(){{
            add(new Movie("大話(huà)西游","comedy"));
            add(new Movie("泰囧", "comedy"));
            add(new Movie("禁閉島", "suspense"));
        }};
        System.out.println(new ComedyMovieCriteria().meetCriteria(movies));
    }
}

// 被篩選的對(duì)象
class Movie {
    private String name;
    // 電影類(lèi)型
    private String type;

    public Movie(String name, String type) {
        this.name = name;
        this.type = type;
    }
    // getters & setters & toString
}

// 過(guò)濾器接口
interface Criteria {
    /**
     * @param movies 要被篩選的電影
     * @return 篩選后的結(jié)果
     */
    List meetCriteria(List movies);
}

// 過(guò)濾喜劇電影的過(guò)濾器,要求是movie.type==comedy
class ComedyMovieCriteria implements Criteria {
    @Override
    public List meetCriteria(List movies) {
        List result = new ArrayList<>();
        for (Movie movie : movies) {
            if ("comedy".equals(movie.getType())) {
                result.add(movie);
            }
        }
        return result;
    }
}
3.9 橋接模式

橋接模式是將抽象化實(shí)現(xiàn)化解耦,使兩者可以獨(dú)立地變化。橋接模式有助于理解面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)原則,包括開(kāi)閉原則以及組合聚合復(fù)用原則。

3.9.1 橋接模式結(jié)構(gòu)

這個(gè)系統(tǒng)含有兩個(gè)等級(jí)結(jié)構(gòu)

由抽象化角色和修正抽象化角色組成的抽象化等級(jí)結(jié)構(gòu)。

由實(shí)現(xiàn)化角色和兩個(gè)具體實(shí)現(xiàn)化角色所組成的實(shí)現(xiàn)化等級(jí)結(jié)構(gòu)。

橋接模式所涉及的角色

抽象化(Abstraction)角色:抽象化給出的定義,并保存一個(gè)對(duì)實(shí)現(xiàn)化對(duì)象的引用。

修正抽象化(Refined Abstraction)角色:擴(kuò)展抽象化角色,改變和修正父類(lèi)對(duì)抽象化的定義。

實(shí)現(xiàn)化(Implementor)角色:這個(gè)角色給出實(shí)現(xiàn)化角色的接口,但不給出具體的實(shí)現(xiàn)。必須指出的是,這個(gè)接口不一定和抽象化角色的接口定義相同,實(shí)際上,這兩個(gè)接口可以非常不一樣。實(shí)現(xiàn)化角色應(yīng)該只給出底層操作,而抽象化角色應(yīng)該只給出基于底層操作的更高一層的操作。

具體實(shí)現(xiàn)化(Concrete Implementor)角色:這個(gè)角色給出實(shí)現(xiàn)化角色接口的具體實(shí)現(xiàn)。

3.9.2 細(xì)節(jié)
抽象化、實(shí)現(xiàn)化、解耦

抽象化:存在于多個(gè)實(shí)體中的共同的概念性聯(lián)系;通過(guò)忽略一些信息,把不同的實(shí)體當(dāng)作相同的實(shí)體來(lái)對(duì)待。
實(shí)現(xiàn)化:抽象化給出的具體實(shí)現(xiàn)就是實(shí)現(xiàn)化。一個(gè)類(lèi)的實(shí)例就是這個(gè)類(lèi)的實(shí)現(xiàn)化,一個(gè)子類(lèi)就是它超類(lèi)的實(shí)現(xiàn)化。
解耦:耦合就是兩個(gè)實(shí)體的某種強(qiáng)關(guān)聯(lián),把它們的強(qiáng)關(guān)聯(lián)去掉就是解耦。
強(qiáng)關(guān)聯(lián)與弱關(guān)聯(lián):所謂強(qiáng)關(guān)聯(lián),就是在編譯期已經(jīng)確定的,無(wú)法在運(yùn)行期動(dòng)態(tài)改變的關(guān)聯(lián);所謂弱關(guān)聯(lián),就是可以動(dòng)態(tài)地確定并且可以在運(yùn)行期動(dòng)態(tài)地改變的關(guān)聯(lián)。繼承是強(qiáng)關(guān)聯(lián),而聚合關(guān)系是弱關(guān)聯(lián)。

核心理解

橋接模式中的脫耦,就是在抽象化和實(shí)現(xiàn)化之間使用組合關(guān)系而不是繼承關(guān)系,從而使兩者可以相對(duì)獨(dú)立的變化。

優(yōu)點(diǎn)

實(shí)現(xiàn)抽象化和實(shí)現(xiàn)化的分離。

提高了代碼的擴(kuò)展能力。

實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)對(duì)客戶(hù)透明。

缺點(diǎn)

橋接模式的引入會(huì)增加系統(tǒng)的理解與設(shè)計(jì)難度

由于聚合關(guān)聯(lián)關(guān)系建立在抽象層,要求開(kāi)發(fā)者針對(duì)抽象進(jìn)行設(shè)計(jì)與編程。

使用場(chǎng)景

如果一個(gè)系統(tǒng)需要在構(gòu)件的抽象化角色和具體化角色之間增加更多的靈活性,避免在兩個(gè)層次之間建立靜態(tài)的繼承聯(lián)系,通過(guò)橋接模式可以使它們?cè)诔橄髮咏⒁粋€(gè)關(guān)聯(lián)關(guān)系。

抽象化角色和實(shí)現(xiàn)化角色可以以繼承的方式獨(dú)立擴(kuò)展而互不影響,在程序運(yùn)行時(shí)可以動(dòng)態(tài)將一個(gè)抽象化子類(lèi)的對(duì)象和一個(gè)實(shí)現(xiàn)化子類(lèi)的對(duì)象進(jìn)行組合,即系統(tǒng)需要對(duì)抽象化角色和實(shí)現(xiàn)化角色進(jìn)行動(dòng)態(tài)耦合。

一個(gè)類(lèi)存在兩個(gè)獨(dú)立變化的維度,且這兩個(gè)維度都需要進(jìn)行擴(kuò)展。

雖然在系統(tǒng)中使用繼承是沒(méi)有問(wèn)題的,但是由于抽象化角色和具體化角色需要獨(dú)立變化,設(shè)計(jì)要求需要獨(dú)立管理這兩者。

對(duì)于那些不希望使用繼承或因?yàn)槎鄬哟卫^承導(dǎo)致系統(tǒng)類(lèi)的個(gè)數(shù)急劇增加的系統(tǒng),橋接模式尤為適用

Java例子

大多數(shù)的驅(qū)動(dòng)器(Driver)都是橋接模式的應(yīng)用,使用驅(qū)動(dòng)程序的應(yīng)用系統(tǒng)就是抽象化角色,而驅(qū)動(dòng)器本身扮演實(shí)現(xiàn)化角色。

3.9.3 發(fā)送消息的案例

下面案例中,SendMsg及其子類(lèi)是按照發(fā)送消息的方式進(jìn)行擴(kuò)展的;而Send是按照發(fā)送消息的時(shí)間進(jìn)行擴(kuò)展的,兩者互不影響。

Send持有類(lèi)一個(gè)SendMsg對(duì)象,并可以使用此對(duì)象的方法。

// Implementor角色
interface SendMsg {
    void sendMsg();
}

// Concrete Implementor角色
class EmailSendMsg implements SendMsg {
    @Override
    public void sendMsg() {
        System.out.println("Send Msg By Email");
    }
}

// Concrete Implementor角色
class WeChatSendMsg implements SendMsg {
    @Override
    public void sendMsg() {
        System.out.println("Send Msg By WeChat");
    }
}

// Abstraction 角色
abstract class Send {
    protected SendMsg sendMsg;

    public Send(SendMsg sendMsg) {
        this.sendMsg = sendMsg;
    }

    public abstract void send();
}

// Concrete Implementor角色
class ImmediatelySend extends Send {
    public ImmediatelySend(SendMsg sendMsg) {
        super(sendMsg);
    }

    @Override
    public void send() {
        sendMsg.sendMsg();
        System.out.println("Send Msg Immediately");
    }
}

// Concrete Implementor角色
class DelayedlySend extends Send {
    public DelayedlySend(SendMsg sendMsg) {
        super(sendMsg);
    }

    @Override
    public void send() {
        sendMsg.sendMsg();
        System.out.println("Send Msg DelayedlySend");
    }
}

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