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设计模式总结干货1

设计模式总结干货1

作者: 高级java架构师 | 来源:发表于2018-09-19 16:24 被阅读30次

    1.面向对象的三大特性

    1)封装(Encapsulation)

    隐藏对象的具体实现细节,通过共有方法暴露对象的功能。内部结构可以自由修改,同时可对成员进行更加精确的控制 (比如在setter方法中加值合法判断)

    2)继承(Inheritance)

    使用已经存在的类作为基础类(父类),在此基础上建立新类(子类), 子类既可复用父类的功能,也能进行扩展,从而实现代码复用。 另外,Java不能像C++那样同时继承多个父类,只能树形的继承, 比如:Man -> Human -> Animal,或通过接口和内部类实现多继承。

    另外,关于继承还需注意以下几点:

    1.子类拥有父类非private的属性与方法

    2.构造方法只能调用,不能实现,子类默认调用父类的无参构造方法,

    如果父类没有无参的构造方法,需要使用super显式调用!

    3.慎用继承,要考虑是否需要从子类向父类进行向上转型!

    3)多态(Polymorphism)

    定义:一个类实例的相同方法在不同的情形下有不同的表现形式

    分为以下两种:

    编译时多态(OverLoading)——方法重载

    运行时多态(OverRidding)——继承+方法重写+向上转型(父类引用指向子类对象)

    运行时多态(动态绑定,new后面什么类型,动态类型就是什么类型)

    示例如下:

    C++代码

    class Animal() { fun show() { println("动物") }}  

    class People:Animal() { fun show() { println("人类") }}  

    //下述代码打印结果:人类  

    Animal animal = new People()  

    animal.show()

    2.类与类间的关系

    口诀鸡湿衣冠剧组(继承,实现,依赖,关联,聚合,组合)

    继承和实现就不说了,后面四个只是语意层次的区别

    两个类的相关程度,依赖<关联<聚合<组合

    依次的UML类图标记:

    继承/泛化(Generalization): 子类

    父类

    实现(Realization):实现类

    接口

    依赖(Dependency):不持有引用,具体表现:局部变量,函数参数,

    返回值使用

    依赖类,比如大佬依赖于递茶小弟;

    关联(Association):持有引用,具体表现:成员变量, 箭头指向被关联类,可双向,一对多或多对多:

    聚合(Aggregation):成员变量,关联是处于同一层次的,而聚合则 是整体和局部层次的,比如:社团小弟,另外即使没有了社团, 小弟们依旧可以到别的地方搞事情。

    组合(Composition):与聚合类似,程度更加强烈,共生死,组合类负责被组合类的生命周期,比如:社团大佬,如果没了社团, 大佬也就就不能存在了。

    3.面向对象七大原则

    单一职责原则(Single Responsibility Principle)

    每一个类应该专注于做一件事情。 即:高内聚,低耦合。

    开闭原则(Open Close Principle)

    一个对象对扩展开放对修改关闭。即:对类的改动是通过增加代码进行的,而不是修改现有代码。

    里氏替换原则(Liskov Substitution Principle)

    在任何父类出现的地方都可以用它的子类来替代。

    依赖倒置原则(Dependence Inversion Principle)

    要依赖于抽象不要依赖于具体实现

    接口隔离原则(Interface Segregation Principle)

    应当为客户端提供尽可能小的单独的接口,而不是提供大的总的接口。

    迪米特原则(Law Of Demeter)

    一个对象应当尽量少地与其他对象之间发生相互作用,使得系统功能模块相对独立。

    组合/聚合复用原则(Composite/Aggregate Reuse Principle)

    尽量使用组合/聚合的方式,而不是使用继承

    23种设计模式

    创建型(5种):主要用于处理对象的创建,实例化对象:

    单例建造者原型工厂方法抽象工厂

    结构型(7种):处理类或对象间的组合

    适配器装饰者结合桥接外观享元代理

    行为型(11种):描述类或对象怎样进行交互和职责分配

    策略观察者迭代器命令备忘录中介者解释器访问者责任链状态模板方法

    一. 单例模式(Singleton Pattern)

    作用:保证类在内存中对象唯一性

    适用场景

    1.避免创建多个实例浪费资源

    2.避免多个实例因多次调用而出现错误

    3.一般写工具类,线程池,缓存,数据库会用到。

    套路(三个要点):

    1.不允许在类外new对象 ——构造方法私有化

    2.在类中创建对象 ——通过new在本类中创建一个实例

    3.对外提供获取该实例的方法 ——定义公有方法返回创建的实例

    饿汉与懒汉的区别

    前者在类装载时就实例化,后者只有在第一次被使用时才实例化。 (饿汉的优点是避免线程同步问题,缺点是即使没用到这个实例还是会加载) (懒汉的优点是实现了懒加载,但需要解决线程安全问题!)

    7种单例套路

    1)饿汉式,没有实现懒加载~

    Java代码

    public class Singleton() {  

        private static Singleton instance = new Singleton();  

        private Singleton(){ }  

        public static Singleton getInstance() {   

            return instance;    

        }  

    }  

    //获取单例对象  

    Singleton mSingleton = Singleton.getInstance();

    2)懒汉式

    虽然达到了懒加载,但是却存在线程安全问题,比如有两个线程都刚好执行完if(instance == null),接着准备执行instance = new Singleton() 语句,这样的结果会导致我们实例化了两个Singleton对象,为了解决线程不安全问题,可以对getInstance()方法加锁。

    Java代码

    public class Singleton {  

        private static Singleton instance = null;  

        private Singleton() { }  

        private static Singleton getInstance() {  

            if(instance == null) {   

                instance = new Singleton();   

            }  

            return instance;  

        }  

    }

    3)懒汉式加锁版

    为getInstance方法加锁虽然保证了线程安全,但是每次执行getInstance() 都需要同步,而实例化对象只需要执行一次就够了,后面获取该示例, 应该直接return就好了,方法同步效率太低,一种改进后的写法是:synchronized (Singleton.class) { instance = new Singleton(); }但是,这样写依然是线程不安全的,如果你还是想用懒汉式的话,推荐双重检查锁定(DCL,Double Check Lock)。

    Java代码

    public class Singleton {  

        private static Singleton instance = null;  

        private Singleton() { }  

        private static synchronized Singleton getInstance() {  

            if(instance == null) {   

                instance = new Singleton();   

            }  

            return instance;  

        }  

    }

    4)懒汉式双重校验锁(DCL)

    代码中进行了两次if检查,这样就可以保证线程安全,初始化一次后,后面再次访问时,if检查,直接return 实例化对象。volatile是1.5后引入的,volatile关键字会屏蔽Java虚拟机所做的一些代码优化,会导

    致系统运行效率降低,而更好的写法是使用静态内部类来实现单例!

    Java代码

    public class Singleton{  

        private static volatile Singleton instance = null;  

        private Singleton() { }  

        public static Singleton getInstance() {  

            if(instance == null) {  

                synchronized(Singleton.class) {  

                    if(instance == null) instance = new Singleton();  

                }  

            }  

            return instance;  

        }  

     }

    5)静态内部类实现单例(推荐)

    和饿汉式类似,都是通过类加载机制来保证初始化实例的时候只有一个线程,从而避免线程安全问题,饿汉式的Singleton类被加载时,就会实例化,而静态内部类这种,当Singleton类被加载时,不会立即实例化,调用getInstance() 方法才会装载SingletonHolder类,从而完成Singleton的实例化。

    Java代码

    public class Singleton {  

        private Singleton() { }  

        private static final Singleton getInstance() {  

            return SingletonHolder.INSTANCE;  

        }  

        private static class SingletonHolder {  

            private static final Singleton INSTANCE = new Singleton()  

        }  

    }

    6)枚举实现单例

    INSTANCE即为SingletonEnum类型的引用,得到它就可以调用

    枚举中的方法。既避免了线程安全问题,还能防止反序列化

    重新创建新的对象,但是失去了类的一些特性,而且没有延时加载。

    Java代码

    public enum SingletonEnum {  

        INSTANCE;  

        private Singleton instance;  

        SingletonEnum() {   

            instance = new Singleton();  

        }  

        public Singleton getInstance() {   

            return instance;   

        }  

    }  

    //调用方式  

    SingletonEnum.INSTANCE.method(); 

    7)容器实现单例

    将多种单例类型注入到一个统一的管理类中,在使用时根据key获取对象

    对应类型的对象。这种方式使得我们可以管理多种类型的单例,并且在使

    用时可以通过统一的接口进行获取操作,降低了用户的使用成本,也对用

    户隐藏了具体实现,降低了耦合度。

    Java代码

    public class SingletonManager {  

        private static Map<String,Object> objMap = new HashMap<String,Object>();  

        private Singleton(){ }  

        public static void registerService(String key,Object instance) {  

            if(!objMap.containsKey(key)) {  

                objMap.put(key,instance);  

            }  

        }  

        public static Object getService(String key) {  

            return objMap.get(key);  

        }  

    }

    二. 建造者模式(Builder Pattern)

    复杂对象的构建与表示分离开来,使得同样的构建过程可以创建不同的表示,缺点是可能产生多余的创建者与构建过程对象,消耗内存,不适用于内部建造顺序不稳定,变化复杂的对象,可能导致需要创建很多具体的建造者来实现这些变化。

    例子:玩游戏创建角色时的自定义,不同的搭配生成不同的角色。

    四个角色与UML类图

    示例代码

    Java代码

    //产品类  

    class Character {  

        private String sex;  

        private String face;  

        private String clothes;  

        void setSex(String sex) { this.sex = sex;}  

        void setFace(String face) { this.face = face; }  

        void setClothes(String clothes) { this.clothes = clothes;}  

        String showMsg() { return "你创建了一个穿着 " + clothes + " 一副 " + face + " 的" + sex + "ヾ(≧▽≦*)o 戳菊狂笑~"; }  

    }  

    //抽象Builder接口  

    interface Builder {  

        void setSex(String sex);  

        void setFace(String face);  

        void setClothes(String clothes);  

        Character build();  

    }  

    //Builder接口实现类  

    class ConcreteBuilder implements Builder {  

        private Character mCharacter = new Character();  

        @Override public void setSex(String sex) { mCharacter.setSex(sex); }  

        @Override public void setFace(String face) { mCharacter.setFace(face); }  

        @Override public void setClothes(String clothes) { mCharacter.setClothes(clothes); }  

        @Override public Character build() {return mCharacter;}  

    }  

    //装配过程类  

    class Director {  

        private Builder mBuilder = null;  

        Director(Builder builder) { this.mBuilder = builder; }  

        Character createCharacter(String sex, String face, String clothes) {  

            this.mBuilder.setSex(sex);  

            this.mBuilder.setFace(face);  

            this.mBuilder.setClothes(clothes);  

            return mBuilder.build();  

        }  

    }  

    //客户端调用类  

    public class Game {  

        public static void main(String[] args) {  

            Builder builder = new ConcreteBuilder();  

            Director director = new Director(builder);  

            Character character =  director.createCharacter("基佬","硬汉脸","死库水");  

            System.out.println(character.showMsg());  

        }  

    }

    输出结果

    三. 原型模式(Prototype Pattern)

    下面两种场景可以考虑使用原型模式:

    1.当初始化类对象需要消耗非常多资源,或者说要进行繁琐

    的数据准备或者权限,如果想简化创建,可以使用原型模式。

    2.一个对象提供给其他对象访问,而各个调用者可能都需要

    修改对象的值,可以考虑使用原型模式克隆多个对象供调用者

    使用(保护性拷贝

    三个角色与UML类图

    Java中 == 与equals的区别

    ==基本数据类型(int,long等),比较存储的值是否相等

    对比的是引用类型,比较的是所指对象地址是否相等

    equals,不能用于比较基本数据类型,如果**没对equals()方法进行重写,比较的是指向的对象地址,如果想要比较对象内容,需要自行重写**方法,做相应的判断!!!!String调equals是可以判断内容是否一样,是因为对equals()方法进行了重写,具体可参见源码!

    克隆需要满足的三个条件

    1.x.clone()!=x,即不是同一对象

    2.x.clone().getClass == x.getClass(),即对象类型一致

    3.如果对象obj的equals()方法定义恰当的话,那么

    obj.clone().equals(obj) == true应当是成立的。(推荐,不强制)

    Java中如何使用

    Prototype原型类(想被克隆的类)实现Cloneable接口重写clone()方法。

    Java代码

    ConcretePrototype cp1 = new ConcretePrototype();   

    ConcretePrototype cp2 = (ConcretePrototype)cp1.clone(); 

    需注意

    1.执行克隆方法,不会调用构造方法

    2.克隆会生成的新的对象成员,但指向的却是同一个内存地址

    3.克隆前后数据类型一致

    4.克隆的时候,类中基本数据类型的属性会新建,但是引用类型

    只会生成个新的引用变量,引用变量的地址依旧指向同一个内存地址!

    实现深拷贝的两种套路

    这种只新建基本类型数据,不新建引用类型数据,称为浅拷贝,如果连引用类型数据也新建的话,则称为深拷贝

    两个套路:

    1.引用类型也实现Cloneable接口,如果属性的类型也是对象,那么需要一直递归的克隆下去

    2.序列化,属性的类型是引用类型的话,需要实现Serializable接口,然后自己写个方法来在里面**完成对象转二进制流与二进制流转对象**的方法,然后返回克隆后的对象!

    具体代码见:3.Prototype Pattern

    四.工厂方法模式(Factory Method Pattern)

    关于三种工厂模式,其实理解起来非常简单,只是把对象的创建放到一个特定的类中,相比起我们直接new对象,这种套路会写多几个类,但是却拥有更好的扩展性,而且当创建的对象发生改变,可以减少一定的修改量。(想想你在项目中有一个类在多处都new了,现在需要对这个类的构造方法,或者相关参数做些修改,你需要找到每个new这个类的地方进行修改,而如果你把工作都丢给一个工厂类,你可能只需要修改这个类) 另外,简介下这几种工厂模式的区别:

    简单工厂模式:最简单的直接把new对象丢到一个工厂类中;

    工厂方法模式:对工厂类进行抽象,实现具体工厂类以创建不同对象;

    抽象工厂模式:当工厂需要创建多种相互关联或依赖的对象,有两个名

    产品等级结构产品族,具体是什么的自己看~

    简单工厂模式的三个角色

    代码示例

    Java代码

    abstract class Tea {  

        public abstract void 加奶茶();  

        public abstract void 加料();  

    }  

    class YeGuoTea extends Tea{  

        @Override public void 加奶茶() { System.out.println("加了一把奶茶");}  

        @Override public void 加料() {System.out.println("加了一把椰果");}  

    }  

    class ZhenZhuTea  extends Tea{  

        @Override public void 加奶茶() { System.out.println("加了一把奶茶");}  

        @Override public void 加料() {System.out.println("加了一把珍珠");}  

    }  

    public class Me {  

        public static Tea makeTea(int type) {  

            System.out.println("==============");  

            Tea tea = type == 0 ? new ZhenZhuTea() : new YeGuoTea();  

            tea.加奶茶();  

            tea.加料();  

            return tea;  

        }  

    }  

    public class Store {  

        public static void main(String[] args) {  

            for (int i = 0;i < 3;i++) {  

                Tea tea = Me.makeTea(buyTea()); //小猪制作奶茶  

            }  

        }  

        /* 模拟用户下单,0代表要珍珠奶茶,1代表要椰果奶茶 */  

        private static int buyTea() {  

            return new Random().nextInt(2);  

        }  

    输出结果

    工厂方法模式(静态工厂)

    其实就是在简单工厂模式基础上,把工厂创建不同产品的内部逻辑抽取出来,生成一个抽象工厂,再创建具体工厂类,生产不同的产品。

    UML类图

    代码示例

    Java代码

    //工厂接口/抽象类  

    abstract class MakeTea {  

        abstract Tea 小猪带特效的奶茶制作工艺();  

    }  

    //工厂实现类1  

    class ZhenZhuMakeTea extends MakeTea {  

        @Override  

        Tea 小猪带特效的奶茶制作工艺() {  

            System.out.println("====== 珍珠小弟炮制港式珍珠奶茶 ======");  

            Tea tea = new ZhenZhuTea();  

            tea.加奶();  

            tea.加茶();  

            tea.加料();  

            tea.打包();  

            return tea;  

        }  

    }  

    //工厂实现类2  

    class YeGuoMakeTea extends MakeTea {  

        @Override  

        Tea 小猪带特效的奶茶制作工艺() {  

            System.out.println("====== 椰果小弟炮制日式椰果奶茶 ======");  

            Tea tea = new YeGuoTea();  

            tea.加奶();  

            tea.加茶();  

            tea.加料();  

            tea.打包();  

            return tea;  

        }  

    }  

    //客户端调用  

    public class StoreS {  

        public static void main(String[] args) {  

            //初始化两个小弟  

            ZhenZhuMakeTea zhenzhu = new ZhenZhuMakeTea();  

            YeGuoMakeTea yeguo = new YeGuoMakeTea();  

            for (int i = 0;i < 3;i++) {  

                Tea tea = buyTea() == 0 ? zhenzhu.小猪带特效的奶茶制作工艺()   

                    : yeguo.小猪带特效的奶茶制作工艺();  

            }  

        }  

        /* 模拟用户下单,0代表要珍珠奶茶,1代表要椰果奶茶 */  

        private static int buyTea() {  

            return new Random().nextInt(2);  

        }  

    输出结果

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