Java開發中的23種設計模式詳解(轉)

2019-11-15 00:26:45

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java開發中的23種設計模式詳解(轉)

設計模式（Design Patterns）

——可復用面向對象軟件的基礎

設計模式（Design pattern）是一套被反復使用、多數人知曉的、經過分類編目的、代碼設計經驗的總結。使用設計模式是為了可重用代碼、讓代碼更容易被他人理解、保證代碼可靠性。毫無疑問，設計模式于己于他人于系統都是多贏的，設計模式使代碼編制真正工程化，設計模式是軟件工程的基石，如同大廈的一塊塊磚石一樣。項目中合理的運用設計模式可以完美的解決很多問題，每種模式在現在中都有相應的原理來與之對應，每一個模式描述了一個在我們周圍不斷重復發生的問題，以及該問題的核心解決方案，這也是它能被廣泛應用的原因。本章系Java之美[從菜鳥到高手演變]系列之設計模式，我們會以理論與實踐相結合的方式來進行本章的學習，希望廣大程序愛好者，學好設計模式，做一個優秀的軟件工程師！

設計模式示例代碼:https://github.com/zhulongchao/DesignPatternForJAVA/

一、設計模式的分類

總體來說設計模式分為三大類：

創建型模式，共五種：工廠方法模式、抽象工廠模式、單例模式、建造者模式、原型模式。

結構型模式，共七種：適配器模式、裝飾器模式、代理模式、外觀模式、橋接模式、組合模式、享元模式。

行為型模式，共十一種：策略模式、模板方法模式、觀察者模式、迭代子模式、責任鏈模式、命令模式、備忘錄模式、狀態模式、訪問者模式、中介者模式、解釋器模式。

其實還有兩類：并發型模式和線程池模式。用一個圖片來整體描述一下：

二、設計模式的六大原則

1、開閉原則（Open Close PRinciple）

開閉原則就是說對擴展開放，對修改關閉。在程序需要進行拓展的時候，不能去修改原有的代碼，實現一個熱插拔的效果。所以一句話概括就是：為了使程序的擴展性好，易于維護和升級。想要達到這樣的效果，我們需要使用接口和抽象類，后面的具體設計中我們會提到這點。

2、里氏代換原則（Liskov Substitution Principle）

里氏代換原則(Liskov Substitution Principle LSP)面向對象設計的基本原則之一。里氏代換原則中說，任何基類可以出現的地方，子類一定可以出現。 LSP是繼承復用的基石，只有當衍生類可以替換掉基類，軟件單位的功能不受到影響時，基類才能真正被復用，而衍生類也能夠在基類的基礎上增加新的行為。里氏代換原則是對“開-閉”原則的補充。實現“開-閉”原則的關鍵步驟就是抽象化。而基類與子類的繼承關系就是抽象化的具體實現，所以里氏代換原則是對實現抽象化的具體步驟的規范。—— From Baidu 百科

3、依賴倒轉原則（Dependence Inversion Principle）

這個是開閉原則的基礎，具體內容：真對接口編程，依賴于抽象而不依賴于具體。

4、接口隔離原則（Interface Segregation Principle）

這個原則的意思是：使用多個隔離的接口，比使用單個接口要好。還是一個降低類之間的耦合度的意思，從這兒我們看出，其實設計模式就是一個軟件的設計思想，從大型軟件架構出發，為了升級和維護方便。所以上文中多次出現：降低依賴，降低耦合。

5、迪米特法則（最少知道原則）（Demeter Principle）

為什么叫最少知道原則，就是說：一個實體應當盡量少的與其他實體之間發生相互作用，使得系統功能模塊相對獨立。

6、合成復用原則（Composite Reuse Principle）

原則是盡量使用合成/聚合的方式，而不是使用繼承。

三、Java的23中設計模式

從這一塊開始，我們詳細介紹Java中23種設計模式的概念，應用場景等情況，并結合他們的特點及設計模式的原則進行分析。

1、工廠方法模式（Factory Method）

工廠方法模式分為三種：

11、普通工廠模式，就是建立一個工廠類，對實現了同一接口的一些類進行實例的創建。首先看下關系圖：

舉例如下：（我們舉一個發送郵件和短信的例子）

首先，創建二者的共同接口：

[java] view plaincopy

public interface Sender {
public void Send();
}

其次，創建實現類：

[java] view plaincopy

public class MailSender implements Sender {
@Override
public void Send() {
System.out.println("this is mailsender!");
}
}

[java] view plaincopy

public class SmsSender implements Sender {
@Override
public void Send() {
System.out.println("this is sms sender!");
}
}

最后，建工廠類：

[java] view plaincopy

public class SendFactory {
public Sender produce(String type) {
if ("mail".equals(type)) {
return new MailSender();
} else if ("sms".equals(type)) {
return new SmsSender();
} else {
System.out.println("請輸入正確的類型!");
return null;
}
}
}

我們來測試下：

public class FactoryTest {
public static void main(String[] args) {
SendFactory factory = new SendFactory();
Sender sender = factory.produce("sms");
sender.Send();
}
}

輸出：this is sms sender!

22、多個工廠方法模式，是對普通工廠方法模式的改進，在普通工廠方法模式中，如果傳遞的字符串出錯，則不能正確創建對象，而多個工廠方法模式是提供多個工廠方法，分別創建對象。關系圖：

將上面的代碼做下修改，改動下SendFactory類就行，如下：

[java] view plaincopypublic class SendFactory {

public Sender produceMail(){

return new MailSender();
}
public Sender produceSms(){
return new SmsSender();
}
}

測試類如下：

[java] view plaincopy

public class FactoryTest {
public static void main(String[] args) {
SendFactory factory = new SendFactory();
Sender sender = factory.produceMail();
sender.Send();
}
}

輸出：this is mailsender!

33、靜態工廠方法模式，將上面的多個工廠方法模式里的方法置為靜態的，不需要創建實例，直接調用即可。

[java] view plaincopy

public class SendFactory {
public static Sender produceMail(){
return new MailSender();
}
public static Sender produceSms(){
return new SmsSender();
}
}

[java] view plaincopy

public class FactoryTest {
public static void main(String[] args) {
Sender sender = SendFactory.produceMail();
sender.Send();
}
}

輸出：this is mailsender!

總體來說，工廠模式適合：凡是出現了大量的產品需要創建，并且具有共同的接口時，可以通過工廠方法模式進行創建。在以上的三種模式中，第一種如果傳入的字符串有誤，不能正確創建對象，第三種相對于第二種，不需要實例化工廠類，所以，大多數情況下，我們會選用第三種——靜態工廠方法模式。

2、抽象工廠模式（Abstract Factory）

工廠方法模式有一個問題就是，類的創建依賴工廠類，也就是說，如果想要拓展程序，必須對工廠類進行修改，這違背了閉包原則，所以，從設計角度考慮，有一定的問題，如何解決？就用到抽象工廠模式，創建多個工廠類，這樣一旦需要增加新的功能，直接增加新的工廠類就可以了，不需要修改之前的代碼。因為抽象工廠不太好理解，我們先看看圖，然后就和代碼，就比較容易理解。

請看例子：

[java] view plaincopy

public interface Sender {
public void Send();
}

兩個實現類：

[java] view plaincopy

public class MailSender implements Sender {
@Override
public void Send() {
System.out.println("this is mailsender!");
}
}

[java] view plaincopy

public class SmsSender implements Sender {
@Override
public void Send() {
System.out.println("this is sms sender!");
}
}

兩個工廠類：

[java] view plaincopy

public class SendMailFactory implements Provider {
@Override
public Sender produce(){
return new MailSender();
}
}

[java] view plaincopy

public class SendSmsFactory implements Provider{
@Override
public Sender produce() {
return new SmsSender();
}
}

在提供一個接口：

[java] view plaincopy

public interface Provider {
public Sender produce();
}

測試類：

[java] view plaincopy

public class Test {
public static void main(String[] args) {
Provider provider = new SendMailFactory();
Sender sender = provider.produce();
sender.Send();
}
}

其實這個模式的好處就是，如果你現在想增加一個功能：發及時信息，則只需做一個實現類，實現Sender接口，同時做一個工廠類，實現Provider接口，就OK了，無需去改動現成的代碼。這樣做，拓展性較好！

3、單例模式（Singleton）

單例對象（Singleton）是一種常用的設計模式。在Java應用中，單例對象能保證在一個JVM中，該對象只有一個實例存在。這樣的模式有幾個好處：

1、某些類創建比較頻繁，對于一些大型的對象，這是一筆很大的系統開銷。

2、省去了new操作符，降低了系統內存的使用頻率，減輕GC壓力。

3、有些類如交易所的核心交易引擎，控制著交易流程，如果該類可以創建多個的話，系統完全亂了。（比如一個軍隊出現了多個司令員同時指揮，肯定會亂成一團），所以只有使用單例模式，才能保證核心交易服務器獨立控制整個流程。

首先我們寫一個簡單的單例類：

[java] view plaincopy

public class Singleton {
/* 持有私有靜態實例，防止被引用，此處賦值為null，目的是實現延遲加載 */
private static Singleton instance = null;
/* 私有構造方法，防止被實例化 */
private Singleton() {
}
/* 靜態工程方法，創建實例 */
public static Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
/* 如果該對象被用于序列化，可以保證對象在序列化前后保持一致 */
public Object readResolve() {
return instance;
}
}

這個類可以滿足基本要求，但是，像這樣毫無線程安全保護的類，如果我們把它放入多線程的環境下，肯定就會出現問題了，如何解決？我們首先會想到對getInstance方法加synchronized關鍵字，如下：

[java] view plaincopy

public static synchronized Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}

但是，synchronized關鍵字鎖住的是這個對象，這樣的用法，在性能上會有所下降，因為每次調用getInstance()，都要對對象上鎖，事實上，只有在第一次創建對象的時候需要加鎖，之后就不需要了，所以，這個地方需要改進。我們改成下面這個：

[java] view plaincopy

public static Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
synchronized (instance) {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
}
}
return instance;
}

似乎解決了之前提到的問題，將synchronized關鍵字加在了內部，也就是說當調用的時候是不需要加鎖的，只有在instance為null，并創建對象的時候才需要加鎖，性能有一定的提升。但是，這樣的情況，還是有可能有問題的，看下面的情況：在Java指令中創建對象和賦值操作是分開進行的，也就是說instance = new Singleton();語句是分兩步執行的。但是JVM并不保證這兩個操作的先后順序，也就是說有可能JVM會為新的Singleton實例分配空間，然后直接賦值給instance成員，然后再去初始化這個Singleton實例。這樣就可能出錯了，我們以A、B兩個線程為例：

a>A、B線程同時進入了第一個if判斷

b>A首先進入synchronized塊，由于instance為null，所以它執行instance = new Singleton();

c>由于JVM內部的優化機制，JVM先畫出了一些分配給Singleton實例的空白內存，并賦值給instance成員（注意此時JVM沒有開始初始化這個實例），然后A離開了synchronized塊。

d>B進入synchronized塊，由于instance此時不是null，因此它馬上離開了synchronized塊并將結果返回給調用該方法的程序。

e>此時B線程打算使用Singleton實例，卻發現它沒有被初始化，于是錯誤發生了。

所以程序還是有可能發生錯誤，其實程序在運行過程是很復雜的，從這點我們就可以看出，尤其是在寫多線程環境下的程序更有難度，有挑戰性。我們對該程序做進一步優化：

[java] view plaincopy

private static class SingletonFactory{
private static Singleton instance = new Singleton();
}
public static Singleton getInstance(){
return SingletonFactory.instance;
}

實際情況是，單例模式使用內部類來維護單例的實現，JVM內部的機制能夠保證當一個類被加載的時候，這個類的加載過程是線程互斥的。這樣當我們第一次調用getInstance的時候，JVM能夠幫我們保證instance只被創建一次，并且會保證把賦值給instance的內存初始化完畢，這樣我們就不用擔心上面的問題。同時該方法也只會在第一次調用的時候使用互斥機制，這樣就解決了低性能問題。這樣我們暫時總結一個完美的單例模式：

[java] view plaincopy

public class Singleton {
/* 私有構造方法，防止被實例化 */
private Singleton() {
}
/* 此處使用一個內部類來維護單例 */
private static class SingletonFactory {
private static Singleton instance = new Singleton();
}
/* 獲取實例 */
public static Singleton getInstance() {
return SingletonFactory.instance;
}
/* 如果該對象被用于序列化，可以保證對象在序列化前后保持一致 */
public Object readResolve() {
return getInstance();
}
}

其實說它完美，也不一定，如果在構造函數中拋出異常，實例將永遠得不到創建，也會出錯。所以說，十分完美的東西是沒有的，我們只能根據實際情況，選擇最適合自己應用場景的實現方法。也有人這樣實現：因為我們只需要在創建類的時候進行同步，所以只要將創建和getInstance()分開，單獨為創建加synchronized關鍵字，也是可以的：

[java] view plaincopy

public class SingletonTest {
private static SingletonTest instance = null;
private SingletonTest() {
}
private static synchronized void syncInit() {
if (instance == null) {
instance = new SingletonTest();
}
}
public static SingletonTest getInstance() {
if (instance == null) {
syncInit();
}
return instance;
}
}

考慮性能的話，整個程序只需創建一次實例，所以性能也不會有什么影響。

補充：采用"影子實例"的辦法為單例對象的屬性同步更新

[java] view plaincopy

public class SingletonTest {
private static SingletonTest instance = null;
private Vector properties = null;
public Vector getProperties() {
return properties;
}
private SingletonTest() {
}
private static synchronized void syncInit() {
if (instance == null) {
instance = new SingletonTest();
}
}
public static SingletonTest getInstance() {
if (instance == null) {
syncInit();
}
return instance;
}
public void updateProperties() {
SingletonTest shadow = new SingletonTest();
properties = shadow.getProperties();
}
}

通過單例模式的學習告訴我們：

1、單例模式理解起來簡單，但是具體實現起來還是有一定的難度。

2、synchronized關鍵字鎖定的是對象，在用的時候，一定要在恰當的地方使用（注意需要使用鎖的對象和過程，可能有的時候并不是整個對象及整個過程都需要鎖）。

到這兒，單例模式基本已經講完了，結尾處，筆者突然想到另一個問題，就是采用類的靜態方法，實現單例模式的效果，也是可行的，此處二者有什么不同？

首先，靜態類不能實現接口。（從類的角度說是可以的，但是那樣就破壞了靜態了。因為接口中不允許有static修飾的方法，所以即使實現了也是非靜態的）

其次，單例可以被延遲初始化，靜態類一般在第一次加載是初始化。之所以延遲加載，是因為有些類比較龐大，所以延遲加載有助于提升性能。

再次，單例類可以被繼承，他的方法可以被覆寫。但是靜態類內部方法都是static，無法被覆寫。

最后一點，單例類比較靈活，畢竟從實現上只是一個普通的Java類，只要滿足單例的基本需求，你可以在里面隨心所欲的實現一些其它功能，但是靜態類不行。從上面這些概括中，基本可以看出二者的區別，但是，從另一方面講，我們上面最后實現的那個單例模式，內部就是用一個靜態類來實現的，所以，二者有很大的關聯，只是我們考慮問題的層面不同罷了。兩種思想的結合，才能造就出完美的解決方案，就像HashMap采用數組+鏈表來實現一樣，其實生活中很多事情都是這樣，單用不同的方法來處理問題，總是有優點也有缺點，最完美的方法是，結合各個方法的優點，才能最好的解決問題！

4、建造者模式（Builder）

工廠類模式提供的是創建單個類的模式，而建造者模式則是將各種產品集中起來進行管理，用來創建復合對象，所謂復合對象就是指某個類具有不同的屬性，其實建造者模式就是前面抽象工廠模式和最后的Test結合起來得到的。我們看一下代碼：

還和前面一樣，一個Sender接口，兩個實現類MailSender和SmsSender。最后，建造者類如下：

[java] view plaincopy

public class Builder {
private List<Sender> list = new ArrayList<Sender>();
public void produceMailSender(int count){
for(int i=0; i<count; i++){
list.add(new MailSender());
}
}
public void produceSmsSender(int count){
for(int i=0; i<count; i++){
list.add(new SmsSender());
}
}
}

測試類：

[java] view plaincopy

public class Test {
public static void main(String[] args) {
Builder builder = new Builder();
builder.produceMailSender(10);
}
}

從這點看出，建造者模式將很多功能集成到一個類里，這個類可以創造出比較復雜的東西。所以與工程模式的區別就是：工廠模式關注的是創建單個產品，而建造者模式則關注創建符合對象，多個部分。因此，是選擇工廠模式還是建造者模式，依實際情況而定。

5、原型模式（Prototype）

原型模式雖然是創建型的模式，但是與工程模式沒有關系，從名字即可看出，該模式的思想就是將一個對象作為原型，對其進行復制、克隆，產生一個和原對象類似的新對象。本小結會通過對象的復制，進行講解。在Java中，復制對象是通過clone()實現的，先創建一個原型類：

[java] view plaincopy

public class Prototype implements Cloneable {
public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
Prototype proto = (Prototype) super.clone();
return proto;
}
}

很簡單，一個原型類，只需要實現Cloneable接口，覆寫clone方法，此處clone方法可以改成任意的名稱，因為Cloneable接口是個空接口，你可以任意定義實現類的方法名，如cloneA或者cloneB，因為此處的重點是super.clone()這句話，super.clone()調用的是Object的clone()方法，而在Object類中，clone()是native的，具體怎么實現，我會在另一篇文章中，關于解讀Java中本地方法的調用，此處不再深究。在這兒，我將結合對象的淺復制和深復制來說一下，首先需要了解對象深、淺復制的概念：

淺復制：將一個對象復制后，基本數據類型的變量都會重新創建，而引用類型，指向的還是原對象所指向的。

深復制：將一個對象復制后，不論是基本數據類型還有引用類型，都是重新創建的。簡單來說，就是深復制進行了完全徹底的復制，而淺復制不徹底。

此處，寫一個深淺復制的例子：

[java] view plaincopy

public class Prototype implements Cloneable, Serializable {
private static final long serialVersionUID = 1L;
private String string;
private SerializableObject obj;
/* 淺復制 */
public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
Prototype proto = (Prototype) super.clone();
return proto;
}
/* 深復制 */
public Object deepClone() throws IOException, ClassNotFoundException {
/* 寫入當前對象的二進制流 */
ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);
oos.writeObject(this);
/* 讀出二進制流產生的新對象 */
ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);
return ois.readObject();
}
public String getString() {
return string;
}
public void setString(String string) {
this.string = string;
}
public SerializableObject getObj() {
return obj;
}
public void setObj(SerializableObject obj) {
this.obj = obj;
}
}
class SerializableObject implements Serializable {
private static final long serialVersionUID = 1L;
}

要實現深復制，需要采用流的形式讀入當前對象的二進制輸入，再寫出二進制數據對應的對象。

我們接著討論設計模式，上篇文章我講完了5種創建型模式，這章開始，我將講下7種結構型模式：適配器模式、裝飾模式、代理模式、外觀模式、橋接模式、組合模式、享元模式。其中對象的適配器模式是各種模式的起源，我們看下面的圖：

適配器模式將某個類的接口轉換成客戶端期望的另一個接口表示，目的是消除由于接口不匹配所造成的類的兼容性問題。主要分為三類：類的適配器模式、對象的適配器模式、接口的適配器模式。首先，我們來看看類的適配器模式，先看類圖：

核心思想就是：有一個Source類，擁有一個方法，待適配，目標接口時Targetable，通過Adapter類，將Source的功能擴展到Targetable里，看代碼：

[java] view plaincopy

public class Source {
public void method1() {
System.out.println("this is original method!");
}
}

[java] view plaincopy

public interface Targetable {
/* 與原類中的方法相同 */
public void method1();
/* 新類的方法 */
public void method2();
}

[java] view plaincopy

public class Adapter extends Source implements Targetable {
@Override
public void method2() {
System.out.println("this is the targetable method!");
}
}

Adapter類繼承Source類，實現Targetable接口，下面是測試類：

[java] view plaincopy

public class AdapterTest {
public static void main(String[] args) {
Targetable target = new Adapter();
target.method1();
target.method2();
}
}

輸出：

this is original method! this is the targetable method!

這樣Targetable接口的實現類就具有了Source類的功能。

對象的適配器模式

基本思路和類的適配器模式相同，只是將Adapter類作修改，這次不繼承Source類，而是持有Source類的實例，以達到解決兼容性的問題?？磮D：

只需要修改Adapter類的源碼即可：

[java] view plaincopy

public class Wrapper implements Targetable {
private Source source;
public Wrapper(Source source){
super();
this.source = source;
}
@Override
public void method2() {
System.out.println("this is the targetable method!");
}
@Override
public void method1() {
source.method1();
}
}

測試類：

[java] view plaincopy

public class AdapterTest {
public static void main(String[] args) {
Source source = new Source();
Targetable target = new Wrapper(source);
target.method1();
target.method2();
}
}

輸出與第一種一樣，只是適配的方法不同而已。

第三種適配器模式是接口的適配器模式，接口的適配器是這樣的：有時我們寫的一個接口中有多個抽象方法，當我們寫該接口的實現類時，必須實現該接口的所有方法，這明顯有時比較浪費，因為并不是所有的方法都是我們需要的，有時只需要某一些，此處為了解決這個問題，我們引入了接口的適配器模式，借助于一個抽象類，該抽象類實現了該接口，實現了所有的方法，而我們不和原始的接口打交道，只和該抽象類取得聯系，所以我們寫一個類，繼承該抽象類，重寫我們需要的方法就行?？匆幌骂悎D：

這個很好理解，在實際開發中，我們也常會遇到這種接口中定義了太多的方法，以致于有時我們在一些實現類中并不是都需要?？创a：

[java] view plaincopy

public interface Sourceable {
public void method1();
public void method2();
}

抽象類Wrapper2：

[java] view plaincopy

public abstract class Wrapper2 implements Sourceable{
public void method1(){}
public void method2(){}
}

[java] view plaincopy

public class SourceSub1 extends Wrapper2 {
public void method1(){
System.out.println("the sourceable interface's first Sub1!");
}
}

[java] view plaincopy

public class SourceSub2 extends Wrapper2 {
public void method2(){
System.out.println("the sourceable interface's second Sub2!");
}
}

[java] view plaincopy

public class WrapperTest {
public static void main(String[] args) {
Sourceable source1 = new SourceSub1();
Sourceable source2 = new SourceSub2();
source1.method1();
source1.method2();
source2.method1();
source2.method2();
}
}

測試輸出：

the sourceable interface's first Sub1! the sourceable interface's second Sub2!

達到了我們的效果！

講了這么多，總結一下三種適配器模式的應用場景：

類的適配器模式：當希望將一個類轉換成滿足另一個新接口的類時，可以使用類的適配器模式，創建一個新類，繼承原有的類，實現新的接口即可。

對象的適配器模式：當希望將一個對象轉換成滿足另一個新接口的對象時，可以創建一個Wrapper類，持有原類的一個實例，在Wrapper類的方法中，調用實例的方法就行。

接口的適配器模式：當不希望實現一個接口中所有的方法時，可以創建一個抽象類Wrapper，實現所有方法，我們寫別的類的時候，繼承抽象類即可。

7、裝飾模式（Decorator）

顧名思義，裝飾模式就是給一個對象增加一些新的功能，而且是動態的，要求裝飾對象和被裝飾對象實現同一個接口，裝飾對象持有被裝飾對象的實例，關系圖如下：

Source類是被裝飾類，Decorator類是一個裝飾類，可以為Source類動態的添加一些功能，代碼如下：

[java] view plaincopy

public interface Sourceable {
public void method();
}

[java] view plaincopy

public class Source implements Sourceable {
@Override
public void method() {
System.out.println("the original method!");
}
}

[java] view plaincopy

public class Decorator implements Sourceable {
private Sourceable source;
public Decorator(Sourceable source){
super();
this.source = source;
}
@Override
public void method() {
System.out.println("before decorator!");
source.method();
System.out.println("after decorator!");
}
}

測試類：

[java] view plaincopy

public class DecoratorTest {
public static void main(String[] args) {
Sourceable source = new Source();
Sourceable obj = new Decorator(source);
obj.method();
}
}

輸出：

before decorator! the original method! after decorator!

裝飾器模式的應用場景：

1、需要擴展一個類的功能。

2、動態的為一個對象增加功能，而且還能動態撤銷。（繼承不能做到這一點，繼承的功能是靜態的，不能動態增刪。）

缺點：產生過多相似的對象，不易排錯！

8、代理模式（Proxy）

其實每個模式名稱就表明了該模式的作用，代理模式就是多一個代理類出來，替原對象進行一些操作，比如我們在租房子的時候回去找中介，為什么呢？因為你對該地區房屋的信息掌握的不夠全面，希望找一個更熟悉的人去幫你做，此處的代理就是這個意思。再如我們有的時候打官司，我們需要請律師，因為律師在法律方面有專長，可以替我們進行操作，表達我們的想法。先來看看關系圖：

根據上文的闡述，代理模式就比較容易的理解了，我們看下代碼：

[java] view plaincopy

public interface Sourceable {
public void method();
}

[java] view plaincopy

public class Source implements Sourceable {
@Override
public void method() {
System.out.println("the original method!");
}
}

[java] view plaincopy

public class Proxy implements Sourceable {
private Source source;
public Proxy(){
super();
this.source = new Source();
}
@Override
public void method() {
before();
source.method();
atfer();
}
private void atfer() {
System.out.println("after proxy!");
}
private void before() {
System.out.println("before proxy!");
}
}

測試類：

[java] view plaincopy

public class ProxyTest {
public static void main(String[] args) {
Sourceable source = new Proxy();
source.method();
}
}

輸出：

before proxy! the original method! after proxy!

代理模式的應用場景：

如果已有的方法在使用的時候需要對原有的方法進行改進，此時有兩種辦法：

1、修改原有的方法來適應。這樣違反了“對擴展開放，對修改關閉”的原則。

2、就是采用一個代理類調用原有的方法，且對產生的結果進行控制。這種方法就是代理模式。

使用代理模式，可以將功能劃分的更加清晰，有助于后期維護！

9、外觀模式（Facade）

外觀模式是為了解決類與類之家的依賴關系的，像spring一樣，可以將類和類之間的關系配置到配置文件中，而外觀模式就是將他們的關系放在一個Facade類中，降低了類類之間的耦合度，該模式中沒有涉及到接口，看下類圖：（我們以一個計算機的啟動過程為例）

我們先看下實現類：

[java] view plaincopy

public class CPU {
public void startup(){
System.out.println("cpu startup!");
}
public void shutdown(){
System.out.println("cpu shutdown!");
}
}

[java] view plaincopy

public class Memory {
public void startup(){
System.out.println("memory startup!");
}
public void shutdown(){
System.out.println("memory shutdown!");
}
}

[java] view plaincopy

public class Disk {
public void startup(){
System.out.println("disk startup!");
}
public void shutdown(){
System.out.println("disk shutdown!");
}
}

[java] view plaincopy

public class Computer {
private CPU cpu;
private Memory memory;
private Disk disk;
public Computer(){
cpu = new CPU();
memory = new Memory();
disk = new Disk();
}
public void startup(){
System.out.println("start the computer!");
cpu.startup();
memory.startup();
disk.startup();
System.out.println("start computer finished!");
}
public void shutdown(){
System.out.println("begin to close the computer!");
cpu.shutdown();
memory.shutdown();
disk.shutdown();
System.out.println("computer closed!");
}
}

User類如下：

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public class User {
public static void main(String[] args) {
Computer computer = new Computer();
computer.startup();
computer.shutdown();
}
}

輸出：

start the computer! cpu startup! memory startup! disk startup! start computer finished! begin to close the computer! cpu shutdown! memory shutdown! disk shutdown! computer closed!

如果我們沒有Computer類，那么，CPU、Memory、Disk他們之間將會相互持有實例，產生關系，這樣會造成嚴重的依賴，修改一個類，可能會帶來其他類的修改，這不是我們想要看到的，有了Computer類，他們之間的關系被放在了Computer類里，這樣就起到了解耦的作用，這，就是外觀模式！

10、橋接模式（Bridge）

橋接模式就是把事物和其具體實現分開，使他們可以各自獨立的變化。橋接的用意是：將抽象化與實現化解耦，使得二者可以獨立變化，像我們常用的JDBC橋DriverManager一樣，JDBC進行連接數據庫的時候，在各個數據庫之間進行切換，基本不需要動太多的代碼，甚至絲毫不用動，原因就是JDBC提供統一接口，每個數據庫提供各自的實現，用一個叫做數據庫驅動的程序來橋接就行了。我們來看看關系圖：

實現代碼：

先定義接口：

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public interface Sourceable {
public void method();
}

分別定義兩個實現類：

[java] view plaincopy

public class SourceSub1 implements Sourceable {
@Override
public void method() {
System.out.println("this is the first sub!");
}
}

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public class SourceSub2 implements Sourceable {
@Override
public void method() {
System.out.println("this is the second sub!");
}
}

定義一個橋，持有Sourceable的一個實例：

[java] view plaincopy

public abstract class Bridge {
private Sourceable source;
public void method(){
source.method();
}
public Sourceable getSource() {
return source;
}
public void setSource(Sourceable source) {
this.source = source;
}
}

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public class MyBridge extends Bridge {
public void method(){
getSource().method();
}
}

測試類：

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public class BridgeTest {
public static void main(String[] args) {
Bridge bridge = new MyBridge();
/*調用第一個對象*/
Sourceable source1 = new SourceSub1();
bridge.setSource(source1);
bridge.method();
/*調用第二個對象*/
Sourceable source2 = new SourceSub2();
bridge.setSource(source2);
bridge.method();
}
}

output：

this is the first sub! this is the second sub!

這樣，就通過對Bridge類的調用，實現了對接口Sourceable的實現類SourceSub1和SourceSub2的調用。接下來我再畫個圖，大家就應該明白了，因為這個圖是我們JDBC連接的原理，有數據庫學習基礎的，一結合就都懂了。

11、組合模式（Composite）

組合模式有時又叫部分-整體模式在處理類似樹形結構的問題時比較方便，看看關系圖：

直接來看代碼：

[java] view plaincopy

public class TreeNode {
private String name;
private TreeNode parent;
private Vector<TreeNode> children = new Vector<TreeNode>();
public TreeNode(String name){
this.name = name;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public TreeNode getParent() {
return parent;
}
public void setParent(TreeNode parent) {
this.parent = parent;
}
//添加孩子節點
public void add(TreeNode node){
children.add(node);
}
//刪除孩子節點
public void remove(TreeNode node){
children.remove(node);
}
//取得孩子節點
public Enumeration<TreeNode> getChildren(){
return children.elements();
}
}

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public class Tree {
TreeNode root = null;
public Tree(String name) {
root = new TreeNode(name);
}
public static void main(String[] args) {
Tree tree = new Tree("A");
TreeNode nodeB = new TreeNode("B");
TreeNode nodeC = new TreeNode("C");
nodeB.add(nodeC);
tree.root.add(nodeB);
System.out.println("build the tree finished!");
}
}

使用場景：將多個對象組合在一起進行操作，常用于表示樹形結構中，例如二叉樹，數等。

12、享元模式（Flyweight）

享元模式的主要目的是實現對象的共享，即共享池，當系統中對象多的時候可以減少內存的開銷，通常與工廠模式一起使用。

FlyWeightFactory負責創建和管理享元單元，當一個客戶端請求時，工廠需要檢查當前對象池中是否有符合條件的對象，如果有，就返回已經存在的對象，如果沒有，則創建一個新對象，FlyWeight是超類。一提到共享池，我們很容易聯想到Java里面的JDBC連接池，想想每個連接的特點，我們不難總結出：適用于作共享的一些個對象，他們有一些共有的屬性，就拿數據庫連接池來說，url、driverClassName、username、passWord及dbname，這些屬性對于每個連接來說都是一樣的，所以就適合用享元模式來處理，建一個工廠類，將上述類似屬性作為內部數據，其它的作為外部數據，在方法調用時，當做參數傳進來，這樣就節省了空間，減少了實例的數量。

看個例子：