一、设计模式概念
1、定义
Java包含23种设计模式，是一套对代码设计经验的总结，被人们反复利用，多人熟知的代码设计方式。
2、目的
为了提高代码的可读性，可扩展性以及代码的复用性，为了解决在写代码过程中遇到的代码设计问题。
3、设计模式的六大原则
3.1开闭原则
对扩展开放，对修改关闭(尽可能对代码少修改)
3.2里氏替换原则
它是面向对象基本原则之一，任何父类(基类)出现的地方，子类都可以出现，也就是子类可以替换父类的任何功能(体现了父类的可扩展性)
3.3依赖倒转原则
尽可能面向接口编程，依赖接口而不依赖类
3.4接口隔离原则
一个类如果能实现多个接口，尽可能实现多个，为了降低依赖，降低耦合
3.5最少知道原则
一个实体尽可能少的与其他实体产生相互关联关系，将实体的功能独立
3.6合成复用原则
尽量使用合成，聚合的方式，而不使用继承
4、设计模式的分类
Java设计模式分为三大类
创建型模式：对象实例化的模式，创建型模式用于解耦对象的实例化过程。
结构型模式：把类或对象结合在一起形成一个更大的结构。
行为型模式：类和对象如何交互，及划分责任和算法。
如下图所示：
二、常用的几种设计模式
1、单例模式
单例模式是创建对象的一种特殊方式，程序从始至终都只创建一个对象叫单例(单实例)
分为两类
1.1、懒汉式单例
public class Person{
//为了不让其他类直接访问该成员懒汉式单例，在使用时创建对象
//1、私有静态变量
private static Person person=null;
//2、将构造器私有化
private Person(){
}
//3、提供一个静态方法，并返回该类的对象
public static Person getInstance(){
if(person==null){
//第一次访问
person=new Person();;
}
return person;
}
public void sayHello(){
System.out.println("sayHello方法");
}
}
1.2、饿汉式单例
public class Student {
//1、 饿汉式单例模式， 在类加载时创建一个对象
private static Student student = new Student();
// 2 构造器私有化
private Student(){
}
// 3 提供返回类对象的静态方法
public static Student getInstance(){
if(student !=null){
return student;
}
return null;
}
}
2、工厂方法模式
创建对象的过程不再由当前类实例化，而是由工厂类完成，在工厂类中只需要告知对象类型即可。工厂模式中必须依赖接口
2.1简单工厂模式
简单工厂模式的工厂类一般是使用静态方法，通过接收的参数的不同来返回不同的对象实例。不修改代码的话，是无法扩展的。
以生产“电脑”为例，电脑有办公的功能，可以生产一体机或笔记本
代码与静态工厂一样
2.2静态工厂模式
//电脑接口
public interface Computer {
//电脑办公
public void work();
}
//笔记本
public class PersonComputer implements Computer{
@Override
public void work() {
System.out.println("这是笔记本电脑，正在办公");
}
}
//一体机
public class WorkComputer implements Computer{
@Override
public void work() {
System.out.println("这是一体机正在办公");
}
}
//用于生产电脑的工厂 (这个工厂既可以生产台式机也可以生产笔记本)
public class ComputerFactory {
/**
* 根据不同的类型 生产不同的产品
* @param type
* @return
*/
public Computer produce(String type){
Computer computer =null;
if(type.equals("personComputer")){
computer = new PersonComputer();
}else if(type.equals("workComputer")){
computer = new WorkComputer();
}else{
System.out.println("不能生产");
}
return computer;
}
//静态工厂方法模式
public class ComputerFactory2 {
/**
* 静态工厂方法
* @param type
* @return
*/
public static Computer produce(String type){
// 定义一个接口的引用 通过接口new 一个实现类的对象
// 提高扩展性
Computer computer=null;
if(type.equals("workComputer")){
computer = new WorkComputer();
}else if(type.equals("personComputer")){
computer = new PersonComputer();
}else{
System.out.println("不能创建对象");
}
return computer;
}
}
//测试类
public class Test1 {
public static void main(String[] args) {
// 通过工厂类创建对象
ComputerFactory factory = new ComputerFactory();
// 要对象 找工厂
Computer computer1 = factory.produce("workComputer");
computer1.work();
// 创建笔记本
Computer computer2 = factory.produce("personComputer");
computer2.work();
Computer computer3 = ComputerFactory2.produce("workComputer");
computer3.work();
}
}
3.3工厂方法模式
工厂方法是针对每一种产品提供一个工厂类。通过不同的工厂实例来创建不同的产品实例。在同一等级结构中，支持增加任意产品。
例如：
//汽车接口
public interface Car {
public void showInfo();
}
public class AudiCar implements Car {
@Override
public void showInfo() {
System.out.println("这是一台奥迪汽车。。");
}
}
public class BMWCar implements Car {
@Override
public void showInfo() {
System.out.println("这是一台宝马汽车。");
}
}
/**
生产汽车的工厂接口
**/
public interface CarFactory {
public Car produce();
}
public class AudiCarFactory implements CarFactory {
@Override
public Car produce() {
return new AudiCar();// 这里AudiCar是Car的实现类
}
}
public class BMWCarFactory implements CarFactory {
@Override
public Car produce() {
return new BMWCar();// 因为BWMCar是Car的实现类
}
}
public class Test1 {
public static void main(String[] args) {
//先创建 汽车工厂
CarFactory bmwFactory = new BMWCarFactory();
// 这个工厂生产的汽车就是 宝马
Car bmw = bmwFactory.produce();
bmw.showInfo();
//这个模式对于同一级别的产品，可扩展性高
//可以扩展不同品牌的汽车，此时不需要修改代码，只需要增加代码即可
// 创建一个新的品牌汽车 大众汽车
CarFactory dazhongFactory = new DazhongCarFactory();
Car car = dazhongFactory.produce();
car.showInfo();
}
}
3、抽象工厂模式
对于在工厂方法的基础上，对同一个品牌的产品有不同的分类，并对分类产品创建的过程 ，一个汽车产品 会分为不同的种类(迷你汽车 ，SUV汽车 )
/**
* 迷你汽车接口
*/
public interface MiniCar {
public void showInfo();
}
/**
* SUV汽车接口
*/
public interface SUVCar {
public void showInfo();
}
public class AudiMiniCar implements MiniCar {
@Override
public void showInfo() {
System.out.println("这是奥迪迷你汽车 ");
}
}
public class BMWMiniCar implements MiniCar {
@Override
public void showInfo() {
System.out.println("这是宝马Cooper迷你汽车");
}
}
public class AudiSUVCar implements SUVCar {
@Override
public void showInfo() {
System.out.println("这是一辆 奥迪SUV汽车");
}
}
public class BMWSUVCar implements SUVCar {
@Override
public void showInfo() {
System.out.println("这宝马的SUV系列");
}
}
public interface CarFactory {
//生成不同型号的汽车 ，两条产品线
public MiniCar produceMiniCar();
public SUVCar produceSUVCar();
}
public class AudiCarFactory implements CarFactory {
@Override
public MiniCar produceMiniCar() {
return new AudiMiniCar();
}
@Override
public SUVCar produceSUVCar() {
return new AudiSUVCar();
}
}
public class BMWCarFactory implements CarFactory {
// 生成迷你汽车的方法，返回MiniCar
@Override
public MiniCar produceMiniCar() {
return new BMWMiniCar();
}
//生成SUV汽车的方法， 返回SUVCar
@Override
public SUVCar produceSUVCar() {
return new BMWSUVCar();
}
}
/**
* 测试类
*/
public class Test1 {
public static void main(String[] args) {
//创建宝马迷你汽车 找工厂
CarFactory factory = new BMWCarFactory();
MiniCar car = factory.produceMiniCar();
car.showInfo();
}
}
总结：对于简单工厂，工厂方法模式和抽象工厂的区别和用途
小结：
★工厂模式中，重要的是工厂类，而不是产品类。产品类可以是多种形式，多层继承或者是单个类都是可以的。但要明确的，工厂模式的接口只会返回一种类型的实例，这是在设计产品类的时候需要注意的，最好是有父类或者共同实现的接口。
★使用工厂模式，返回的实例一定是工厂创建的，而不是从其他对象中获取的。
★工厂模式返回的实例可以不是新创建的，返回由工厂创建好的实例也是可以的。
区别：
1、对于简单工厂，用于生产同一结构中的任意产品，对于新增产品不适用。
2、对于工厂方法，在简单工厂的基础上，生产同一等级结构中笃定产品，可以支持新增产品。
3、抽象工厂，用于生产不同种类(品牌)的相同类型(迷你，SUV)，对于新增品牌可以，不支持新增类型
8、模板方法
定义：
模板方法是一种行为模式，父类的一个方法定义完成这个方法的步骤，但不具体实现具体细节，由子类完成各个步骤的实现，在创建子类对象时，最终实现过程是子类的方法。
模板方法的准备：
1、继承关系
2、父类是抽象类：抽象类实现了模板方法，定义了算法的估计
3、子类继承抽象类：实现抽象方法，完成完整的算法
public abstract class AbstractPerson {
/**
* 定义一个模板方法，用于实现这个方法的基本“骨架”
* 每一步骤的具体实现由子类完成
*/
public void preparedSchool(){
getUp();
dressing();
eat();
}
//起床
public abstract void getUp();
//穿衣服
public abstract void dressing();
//吃早餐
public abstract void eat();
}
public class Student extends AbstractPerson {
@Override
public void getUp() {
System.out.println("学生起床，起不来，闹钟响3次");
}
@Override
public void dressing() {
System.out.println("学生穿衣服，找不到衣服");
}
@Override
public void eat() {
System.out.println("学生吃早餐，来不及吃早餐");
}
}
public class Teacher extends AbstractPerson {
@Override
public void getUp() {
System.out.println("老师起床，7点半起床");
}
@Override
public void dressing() {
System.out.println("老师要衣服得体，穿工装");
}
@Override
public void eat() {
System.out.println("老师吃早餐。");
}
}
public class Test1 {
public static void main(String[] args) {
Student stu = new Student();
stu.preparedSchool();
Teacher teacher = new Teacher();
teacher.preparedSchool();
}
}
