基于白嫖B站尚硅谷视频：尚硅谷Java设计模式（图解+框架源码剖析）

1 写在前面

• 由Erich Gamma等人在1990年代由建筑设计领域引入到计算机科学领域；
• 七大原则；
• 23种设计模式；
• 高内聚，低耦合；
• 设计模式设计的七大原则；

2 七大原则

2.1 单一职责原则

2.1.1 基本介绍

对类来说，一个类只负责一项职责。

2.1.2 注意事项和细节

• 降低类复杂度，一个类只负责一项职责；
• 提高类的可读性，可维护性；
• 降低变更引起的风险；

2.2 接口隔离原则（Interface Segregation Principe）

• 客户端（实现接口的类）不应该依赖它不需要的接口方法；
• 接口尽量功能单一，尽量不要存在实现不全的情况（难度就在于命名）；

2.3 依赖倒转（倒置）原则（Dependence Inversion Principe）

2.3.1 基本介绍

• 高层模块不应该依赖底层模块，二者都应该依赖其抽象（抽象类、接口）；
• 中心思想：面向接口编程；

2.3.2 例子

背景：人类（class Person）接受邮件类（class Email），传统方法，人类中实现一个Email对象。
问题：要是邮件变成微信、短信。。。又要改动人类。
解决：定义一个接口，接口定义了抽象方法（接受），人类的方法里面实现接口作为形参，其他的要接受的对象实现这个接口。

2.3.3 依赖关系实现方法

• 通过接口实现；
• 通过构造方法；
• 通过setter方法；

2.4 里氏替换原则

实际上是在讲继承的注意点，即如何正确使用继承；

• 原则：父类引用能够透明使用子类对象；
• 实现继承时，子类尽量不要重写（overwrite）父类方法；
• 若错怎么改进：继承同一个更基础类，通过组合、聚合、依赖实现二者关系。

2.5 开闭原则（open closed Principe）

• 原则：对扩展（制作方）开放，对修改（使用方）关闭；尽量扩展，而不是修改；
• 开闭原则是核心；
• 使用方只接受接口形参，制作方实现接口；

2.6 迪米特法则（Demeter Principe）

• 原则：一个对象应该对其他对象保持最少的了解；
• 类与类之间关系越密切，耦合度就越大；
• 迪米特法则又叫最小知道原则，要对自己依赖的类知道的越少越好，
• 只与直接朋友进行通信：成员变量、方法参数、方法返回值；
• 和依赖类直接的关系不要使用局部变量来实现，尽量使用直接朋友；
• 注意特米特法则是降低两个类之间的耦合，不是消除！

2.7 合成复用原则

类间关系尽量使用合成/聚合的方式，而不是继承；

3 UML类图

3.1 实体

• 类（class）
• 接口（interface）

3.2 关系

• 依赖（Dependency）：如果在类A中用到了类B，就是存在依赖关系；
• 关联（Association）：有导航性的依赖关系；
• 泛化（Generalizaton）：其实就是继承关系，extends；
• 实现（Realization）：其实就是实现接口，implements；
• 聚合（Aggregation）：整体和部分的关系，整体和部分是可以分开的，具有导航性。如电脑和键盘、显示器、鼠标的关系，可以分离开。生命周期不同。实现可以是该对象成员变量引用其他对象；
• 组合（Composite）：如果生命周期一致，那么就是组合关系；共同消亡；实现方式可以是成员变量new一个进行初始化；

4 设计模式分类23种

1. 创建型模式：单例模式、抽象工厂模式、原型模式、建造者模式、工厂模式；
2. 结构型模式：适配器模式、桥接模式、装饰模式、组合模式、外观模式、享元模式、代理模式；
3. 行为型模式：模板方法模式、命令模式、访问者模式、迭代器模式、观察者模式、中介者模式、备忘录模式、解释器模式、状态模式、策略模式、职责链模式。

5 单例模式

5.1 介绍

一个类只能存在一个对象实例；

5.2 写法

要求：懒加载、线程安全。

• 饿汉式（静态常量）
• 饿汉式（静态代码块）
• 懒汉式（线程不安全）
• 懒汉式（线程安全，同步方法）
• 懒汉式（线程安全，同步代码块）
• 双重检查
• 静态内部类
• 枚举

6 工厂模式（Factory Pattern）

6.1 简单工厂模式

由一种工厂对象决定创建出哪一种产品类的实例。把需要创建一批类似的对象的任务交给工厂对象去完成，需要特定对象的时候只用改工厂对象代码，其他位置不用改。
比如父类是一个披萨类，然后各自披萨子类继承父类，定义一个披萨生产工厂类，创建实例对象，根据不同的定制要求作为参数给工厂，工厂返回一个定制的披萨。

6.2 工厂方法模式

把创建对象的方法抽象成方法，由子类工厂决定要实例化成什么样子。

6.3 抽象工厂模式

创建一个工厂接口，包含生产对象的抽象方法（超级工厂）。具体的实现由具体的工厂去完成，

7 原型模式（Prototype Pattern）

是用于创建重复的对象，同时又能保证性能，用原型对象实力指定创建对象的种类，并通过拷贝这些原型，创建新的对象。

7.1 通过clone()深拷贝

stu = (Student) super.clone();//先处理基础数据类型和String类型
stu.address= (Address) stu.address.clone();//再处理对象类型

7.2 通过对象序列化实现深拷贝

……待深挖。

8 建造者模式（Builder Pattern）

使用多个简单的对象一步一步构建成一个复杂的对象。将产品和产品建造过程进行解耦。
四个核心角色：

• 产品角色（product）：具体产品对象；
• 抽象建造者（Builder）：生产产品的抽象类（或者接口）；
• 具体建造者（ConcreteBuilder）：实现接口，构建和装配部件；
• 指挥者（Director）：使用Builder的对象。
  jdk源码的StringBuilder就是采用了建造者模式。

9 适配器模式（Adapter Pattern）

作为两个不兼容的接口之间的桥梁。

9.1 类适配器

被适配器（插座）类：输出220V方法。
适配器接口：输出5V方法。
适配器：继承被适配器类，同时实现适配器接口，获得被适配器的输出220V，实现接口方法转成5V，输出正确的电压。

9.2 对象适配器

将被适配器对象聚合到适配器中，实现适配器接口，输出正确的电压。

9.3 接口适配器

适用于一个接口不想使用其所有的方法的情况。
注意：抽象类可以没有抽象方法。
接口适配器实现部分不需要的接口（直接空实现{}无执行代码）。

10 桥接模式（Bridge）

是用于把抽象化与实现化解耦，使得二者可以独立变化。
把接口作为一个抽象类的关联（组合，聚合），实现具体的类只完成抽象类的方法，相当于把这个接口作为了一个桥。相当于乘法（解决继承指数爆炸问题）。
JDBC使用了桥接模式。

11 装饰器模式（Decorator Pattern）

允许向一个现有的对象添加新的功能，同时又不改变其结构。
四个角色：

• 主体抽象接口：需要被装饰的主体。（抽象接口父类）例如：咖啡的父类饮料。
• 主体：主体抽象的一个实现。例如：咖啡。
• 抽象装饰类（核心）:包含了主体抽象接口引用（聚合），同时实现了主体抽象接口。相当于即是主体，又含有基础主体的引用（方便累加）。例如：加调料的饮料抽象类
• 装饰类：实现了抽象装饰类。例如，加糖的饮料，加奶的饮料。
  注意：客户端使用的时候是用对象去初始化装饰的对象。
  *知识点很多，值得细品。
  java I/O流使用了装饰者模式。

12 组合模式(Composite Pattern)

又叫部分整体模式，是用于把一组相似的对象当作一个单一的对象。
适用于树形结构，都来继承自同一个抽象类，嵌套输出。
jdk中集合类Hashmap采用这种方式。

13 外观模式（Facade Pattern）

隐藏系统的复杂性，并向客户端提供了一个客户端可以访问系统的接口。
在MyBatis用到了外观模式。
非常简单，就是聚合到一起。

14 享元模式（Flyweight Pattern）

主要用于减少创建对象的数量，以减少内存占用和提高性能。
三种元素：

• 实体父类（抽象类、接口）：抽象一个实体；
• 实体类：实现了实体父类；
• 实体父类工厂类：里面存放着实体，要是有直接返回，没有就加入进去；

jdk中String常量池、数据库连接池、Integer、缓冲池等等。

15 代理模式 （Proxy Pattern）

一个类代表另一个类的功能。

15.1 静态代理

代理对象和目标对象都要实现相同的接口，然后通过调用相同的方法来调用目标对象的方法。
核心：代理对象实现接口同时聚合目标对象（和装饰器模式一样）。

15.2 动态代理（JDK代理、接口代理）

需要先理解反射，才能理解动态代理。

15.3 Cglib代理

可以不实现接口。
需要额外的jar包：asm、asm-commons、asm-tree、cglib-2.2

16 模版模式（Template Pattern）

一个抽象类公开定义了执行它的方法的方式/模板。它的子类可以按需要重写方法实现，但调用将以抽象类中定义的方式进行。
**实质上是典型的抽象类定义模板、实现类实现抽象类的行为性设计模式的例子。**注意不是接口。
Spring IOC用到了模板模式。

17 命令模式（Command Pattern）

是一种数据驱动的设计模式，它属于行为型模式。
角色：

• Invoker（命令发布者）：聚合Command；
• Receiver（命令接收者）：命令的执行体；
• Command（命令接口）：命令执行从抽象方法；
• myCommand（命令实现）：聚合Receiver；
  理解：相当于在命令发送者和命令执行者直接添加了一个命令实体，发送者不直接控制执行者，而是控制命令，命令再控制执行，这样可以利用队列进行不断执行。
  在Spring框架jdbcTemplate里面使用了命令模式。

18 访问者模式（Visitor Pattern）

角色：

• 被访问者：要实现被访问的方法accept(Visitor visitor)，方法体里面把自己传入进去visitor.visit(this)。
• 访问者：实现Visitor接口，实现visit方法，根据不同的访问者身份编写自己的逻辑。
  核心：数据在被访问者哪里，数据操作在访问者哪里。实现数据结构和数据操作的分离。

19 迭代器模式（Iterator Pattern）

这种模式用于顺序访问集合对象的元素，不需要知道集合对象的底层表示。

interface Iterator{public abstract boolean hasNext();//判断是否还有下一个public abstract Object next();//返回下一个
}

都实现这样的接口，按照这样的方式进行迭代的元素访问，指针index往后。
JDK的ArrayList用到了迭代器模式。

20 观察者模式（Observer Pattern）

当对象间存在一对多关系时，则使用观察者模式（Observer Pattern）。比如，当一个对象被修改时，则会自动通知依赖它的对象。观察者模式属于行为型模式。
角色：

• 观察者：有一个更新的方法。
• 服务端：保存数个观察者 ，可以注册、删除、通知观察者，当有更新就通知所有的观察者。
  jdk中的Observable类使用了观察者模式。

21 中介者模式（Mediator Pattern）

中介者模式是用来降低多个对象和类之间的通信复杂性。这种模式提供了一个中介类，该类通常处理不同类之间的通信，并支持松耦合，使代码易于维护。中介者模式属于行为型模式。
让一个中介者在各个对象之间游走，而不是类之间有依赖。

22 备忘录模式（Memento Pattern）

保存一个对象的某个状态，以便在适当的时候恢复对象。
最重要的功能：存档！
角色：

• 状态类：需要存档的状态；
• 实体：需要实现一个返回状态的方法，和加载状态的方法。
• 状态仓库：用来保存一些状态。

23 解释器模式（Interpreter Pattern）

解释器模式提供了评估语言的语法或表达式的方式，它属于行为型模式。这种模式实现了一个表达式接口，该接口解释一个特定的上下文。这种模式被用在 SQL 解析、符号处理引擎等。
待细挖。

24 状态模式（State Pattern）

在状态模式中，类的行为是基于它的状态改变的。这种类型的设计模式属于行为型模式。
针对一个项目，要准备一个状态流程图，其中点表示状态，边表示行为。
角色：

• 状态父类（接口、抽象类）：里面包含了所有行为方法。
• 状态实现：每一种状态都实现了具体的方法，只是实现方法不一样而已。
• 状态拥有者类：维护一个状态变量，设置set和get状态的方法。

25 策略模式（Strategy Pattern）

理解：就是把策略抽象成父类，不同子类实现其不同的方法，策略使用者直接使用策略父类，具体实现对其隐藏，好处在于这个具体策略是可以动态改变的。
jdk中Arrays使用了策略模式。

26 职责链模式（Chain of Responsibility Pattern）

顾名思义，责任链模式为请求创建了一个接收者对象的链。这种模式给予请求的类型，对请求的发送者和接收者进行解耦。
用链表结构来理解。
角色：

• 事务处理者父类（抽象类）：包含一个自己的信息，以及下一事物参与者的聚合。
• 事务处理者：实现父类。注意要实现逻辑，如果自己不能处理就交给下一个事务处理者。
• 事务：需要处理的事务。