设计模式（二）-白红宇

设计模式（二）

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发布时间：2019-06-06

本文共 14649 字，大约阅读时间需要 48 分钟。

适配器模式、装饰模式、代理模式、外观模式、桥接模式、组合模式、享元模式。其中对象的适配器模式是各种模式的起源，我们看下面的图：

6、适配器模式（Adapter）

适配器模式将某个类的接口转换成客户端期望的另一个接口表示，目的是消除由于接口不匹配所造成的类的兼容性问题。主要分为三类：类的适配器模式、对象的适配器模式、接口的适配器模式。首先，我们来看看类的适配器模式，先看类图：

核心思想就是：有一个Source类，拥有一个方法，待适配，目标接口时Targetable，通过Adapter类，将Source的功能扩展到Targetable里，看代码：

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

1     public interface Targetable {  2       3         /* 与原类中的方法相同 */  4         public void method1();  5       6         /* 新类的方法 */  7         public void method2();  8     }

1     public class Adapter extends Source implements Targetable {  2       3         @Override  4         public void method2() {  5             System.out.println("this is the targetable method!");  6         }  7     }

Adapter类继承Source类，实现Targetable接口，下面是测试类：

1     public class AdapterTest {  2       3         public static void main(String[] args) {  4             Targetable target = new Adapter();  5             target.method1();  6             target.method2();  7         }  8     }

输出：

this is original method!this is the targetable method!

这样Targetable接口的实现类就具有了Source类的功能。

对象的适配器模式

基本思路和类的适配器模式相同，只是将Adapter类作修改，这次不继承Source类，而是持有Source类的实例，以达到解决兼容性的问题。看图：

只需要修改Adapter类的源码即可：

1 public class Wrapper implements Targetable {   2    3     private Source source;   4        5     public Wrapper(Source source){   6         super();   7         this.source = source;   8     }   9     @Override  10     public void method2() {  11         System.out.println("this is the targetable method!");  12     }  13   14     @Override  15     public void method1() {  16         source.method1();  17     }  18 }

测试类：

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

输出与第一种一样，只是适配的方法不同而已。

第三种适配器模式是接口的适配器模式，接口的适配器是这样的：有时我们写的一个接口中有多个抽象方法，当我们写该接口的实现类时，必须实现该接口的所有方法，这明显有时比较浪费，因为并不是所有的方法都是我们需要的，有时只需要某一些，此处为了解决这个问题，我们引入了接口的适配器模式，借助于一个抽象类，该抽象类实现了该接口，实现了所有的方法，而我们不和原始的接口打交道，只和该抽象类取得联系，所以我们写一个类，继承该抽象类，重写我们需要的方法就行。看一下类图：

这个很好理解，在实际开发中，我们也常会遇到这种接口中定义了太多的方法，以致于有时我们在一些实现类中并不是都需要。看代码：

1     public interface Sourceable {  2           3         public void method1();  4         public void method2();  5     }

抽象类Wrapper2：

1     public abstract class Wrapper2 implements Sourceable{  2           3         public void method1(){}  4         public void method2(){}  5     }

1     public class SourceSub1 extends Wrapper2 {  2         public void method1(){  3             System.out.println("the sourceable interface's first Sub1!");  4         }  5     }

1     public class SourceSub2 extends Wrapper2 {  2         public void method2(){  3             System.out.println("the sourceable interface's second Sub2!");  4         }  5     }

1     public class WrapperTest {   2        3         public static void main(String[] args) {   4             Sourceable source1 = new SourceSub1();   5             Sourceable source2 = new SourceSub2();   6                7             source1.method1();   8             source1.method2();   9             source2.method1();  10             source2.method2();  11         }  12     }

测试输出：

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

达到了我们的效果！

讲了这么多，总结一下三种适配器模式的应用场景：

类的适配器模式：当希望将一个类转换成满足另一个新接口的类时，可以使用类的适配器模式，创建一个新类，继承原有的类，实现新的接口即可。

对象的适配器模式：当希望将一个对象转换成满足另一个新接口的对象时，可以创建一个Wrapper类，持有原类的一个实例，在Wrapper类的方法中，调用实例的方法就行。

接口的适配器模式：当不希望实现一个接口中所有的方法时，可以创建一个抽象类Wrapper，实现所有方法，我们写别的类的时候，继承抽象类即可。

7、装饰模式（Decorator）

顾名思义，装饰模式就是给一个对象增加一些新的功能，而且是动态的，要求装饰对象和被装饰对象实现同一个接口，装饰对象持有被装饰对象的实例，关系图如下：

Source类是被装饰类，Decorator类是一个装饰类，可以为Source类动态的添加一些功能，代码如下：

1     public interface Sourceable {  2         public void method();  3     }

1     public class Source implements Sourceable {  2       3         @Override  4         public void method() {  5             System.out.println("the original method!");  6         }  7     }

1     public class Decorator implements Sourceable {   2        3         private Sourceable source;   4            5         public Decorator(Sourceable source){   6             super();   7             this.source = source;   8         }   9         @Override  10         public void method() {  11             System.out.println("before decorator!");  12             source.method();  13             System.out.println("after decorator!");  14         }  15     }

测试类：

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

输出：

before decorator!the original method!after decorator!

装饰器模式的应用场景：

1、需要扩展一个类的功能。

2、动态的为一个对象增加功能，而且还能动态撤销。（继承不能做到这一点，继承的功能是静态的，不能动态增删。）

缺点：产生过多相似的对象，不易排错！

8、代理模式（Proxy）

其实每个模式名称就表明了该模式的作用，代理模式就是多一个代理类出来，替原对象进行一些操作，比如我们在租房子的时候回去找中介，为什么呢？因为你对该地区房屋的信息掌握的不够全面，希望找一个更熟悉的人去帮你做，此处的带你就是这个意思。再如我们有的时候打官司，我们需要请律师，因为律师在法律方面有专长，可以替我们进行操作，表达我们的想法。先来看看关系图：

根据上文的阐述，代理模式就比较容易的理解了，我们看下代码：

1     public interface Sourceable {  2         public void method();  3     }

1     public class Source implements Sourceable {  2       3         @Override  4         public void method() {  5             System.out.println("the original method!");  6         }  7     }

1     public class Proxy implements Sourceable {   2        3         private Source source;   4         public Proxy(){   5             super();   6             this.source = new Source();   7         }   8         @Override   9         public void method() {  10             before();  11             source.method();  12             atfer();  13         }  14         private void atfer() {  15             System.out.println("after proxy!");  16         }  17         private void before() {  18             System.out.println("before proxy!");  19         }  20     }

测试类：

1     public class ProxyTest {  2       3         public static void main(String[] args) {  4             Sourceable source = new Proxy();  5             source.method();  6         }  7       8     }

输出：

before proxy!the original method!after proxy!

代理模式的应用场景：

如果已有的方法在使用的时候需要对原有的方法进行改进，此时有两种办法：

1、修改原有的方法来适应。这样违反了“对扩展开放，对修改关闭”的原则。

2、就是采用一个代理类调用原有的方法，且对产生的结果进行控制。这种方法就是代理模式。

使用代理模式，可以将功能划分的更加清晰，有助于后期维护！

9、外观模式（Facade）

外观模式是为了解决类与类之家的依赖关系的，像spring一样，可以将类和类之间的关系配置到配置文件中，而外观模式就是将他们的关系放在一个Facade类中，降低了类类之间的耦合度，该模式中没有涉及到接口，看下类图：（我们以一个计算机的启动过程为例）

我们先看下实现类：

1     public class CPU {   2            3         public void startup(){   4             System.out.println("cpu startup!");   5         }   6            7         public void shutdown(){   8             System.out.println("cpu shutdown!");   9         }  10     }

1     public class Memory {   2            3         public void startup(){   4             System.out.println("memory startup!");   5         }   6            7         public void shutdown(){   8             System.out.println("memory shutdown!");   9         }  10     }

1     public class Disk {   2            3         public void startup(){   4             System.out.println("disk startup!");   5         }   6            7         public void shutdown(){   8             System.out.println("disk shutdown!");   9         }  10     }

1 public class Computer {   2     private CPU cpu;   3     private Memory memory;   4     private Disk disk;   5        6     public Computer(){   7         cpu = new CPU();   8         memory = new Memory();   9         disk = new Disk();  10     }  11       12     public void startup(){  13         System.out.println("start the computer!");  14         cpu.startup();  15         memory.startup();  16         disk.startup();  17         System.out.println("start computer finished!");  18     }  19       20     public void shutdown(){  21         System.out.println("begin to close the computer!");  22         cpu.shutdown();  23         memory.shutdown();  24         disk.shutdown();  25         System.out.println("computer closed!");  26     }  27 }

User类如下：

1 public class User {  2   3     public static void main(String[] args) {  4         Computer computer = new Computer();  5         computer.startup();  6         computer.shutdown();  7     }  8 }

输出：

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!

如果我们没有Computer类，那么，CPU、Memory、Disk他们之间将会相互持有实例，产生关系，这样会造成严重的依赖，修改一个类，可能会带来其他类的修改，这不是我们想要看到的，有了Computer类，他们之间的关系被放在了Computer类里，这样就起到了解耦的作用，这，就是外观模式！

10、桥接模式（Bridge）

桥接模式就是把事物和其具体实现分开，使他们可以各自独立的变化。桥接的用意是：将抽象化与实现化解耦，使得二者可以独立变化，像我们常用的JDBC桥DriverManager一样，JDBC进行连接数据库的时候，在各个数据库之间进行切换，基本不需要动太多的代码，甚至丝毫不用动，原因就是JDBC提供统一接口，每个数据库提供各自的实现，用一个叫做数据库驱动的程序来桥接就行了。我们来看看关系图：

实现代码：

先定义接口：

1     public interface Sourceable {  2         public void method();  3     }

分别定义两个实现类：

1     public class SourceSub1 implements Sourceable {  2       3         @Override  4         public void method() {  5             System.out.println("this is the first sub!");  6         }  7     }

1     public class SourceSub2 implements Sourceable {  2       3         @Override  4         public void method() {  5             System.out.println("this is the second sub!");  6         }  7     }

定义一个桥，持有Sourceable的一个实例：

1     public abstract class Bridge {   2         private Sourceable source;   3        4         public void method(){   5             source.method();   6         }   7            8         public Sourceable getSource() {   9             return source;  10         }  11       12         public void setSource(Sourceable source) {  13             this.source = source;  14         }  15     }

1     public class MyBridge extends Bridge {  2         public void method(){  3             getSource().method();  4         }  5     }

测试类：

1 public class BridgeTest {   2        3     public static void main(String[] args) {   4            5         Bridge bridge = new MyBridge();   6            7         /*调用第一个对象*/   8         Sourceable source1 = new SourceSub1();   9         bridge.setSource(source1);  10         bridge.method();  11           12         /*调用第二个对象*/  13         Sourceable source2 = new SourceSub2();  14         bridge.setSource(source2);  15         bridge.method();  16     }  17 }

output：this is the first sub!this is the second sub!

这样，就通过对Bridge类的调用，实现了对接口Sourceable的实现类SourceSub1和SourceSub2的调用。接下来我再画个图，大家就应该明白了，因为这个图是我们JDBC连接的原理，有数据库学习基础的，一结合就都懂了。

11、组合模式（Composite）

组合模式有时又叫部分-整体模式在处理类似树形结构的问题时比较方便，看看关系图：

直接来看代码：

1     public class TreeNode {   2            3         private String name;   4         private TreeNode parent;   5         private Vector
        
          children = new Vector
         
          ();   6            7         public TreeNode(String name){   8             this.name = name;   9         }  10       11         public String getName() {  12             return name;  13         }  14       15         public void setName(String name) {  16             this.name = name;  17         }  18       19         public TreeNode getParent() {  20             return parent;  21         }  22       23         public void setParent(TreeNode parent) {  24             this.parent = parent;  25         }  26           27         //添加孩子节点  28         public void add(TreeNode node){  29             children.add(node);  30         }  31           32         //删除孩子节点  33         public void remove(TreeNode node){  34             children.remove(node);  35         }  36           37         //取得孩子节点  38         public Enumeration
          
            getChildren(){  39             return children.elements();  40         }  41     }

1     public class Tree {   2        3         TreeNode root = null;   4        5         public Tree(String name) {   6             root = new TreeNode(name);   7         }   8        9         public static void main(String[] args) {  10             Tree tree = new Tree("A");  11             TreeNode nodeB = new TreeNode("B");  12             TreeNode nodeC = new TreeNode("C");  13               14             nodeB.add(nodeC);  15             tree.root.add(nodeB);  16             System.out.println("build the tree finished!");  17         }  18     }

使用场景：将多个对象组合在一起进行操作，常用于表示树形结构中，例如二叉树，数等。

12、享元模式（Flyweight）

享元模式的主要目的是实现对象的共享，即共享池，当系统中对象多的时候可以减少内存的开销，通常与工厂模式一起使用。

FlyWeightFactory负责创建和管理享元单元，当一个客户端请求时，工厂需要检查当前对象池中是否有符合条件的对象，如果有，就返回已经存在的对象，如果没有，则创建一个新对象，FlyWeight是超类。一提到共享池，我们很容易联想到Java里面的JDBC连接池，想想每个连接的特点，我们不难总结出：适用于作共享的一些个对象，他们有一些共有的属性，就拿数据库连接池来说，url、driverClassName、 username、password及dbname，这些属性对于每个连接来说都是一样的，所以就适合用享元模式来处理，建一个工厂类，将上述类似属性作为内部数据，其它的作为外部数据，在方法调用时，当做参数传进来，这样就节省了空间，减少了实例的数量。

看个例子：

看下数据库连接池的代码：

1     public class ConnectionPool {   2            3         private Vector
        
          pool;   4            5         /*公有属性*/   6         private String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/test";   7         private String username = "root";   8         private String password = "root";   9         private String driverClassName = "com.mysql.jdbc.Driver";  10       11         private int poolSize = 100;  12         private static ConnectionPool instance = null;  13         Connection conn = null;  14       15         /*构造方法，做一些初始化工作*/  16         private ConnectionPool() {  17             pool = new Vector
         
          (poolSize);  18       19             for (int i = 0; i < poolSize; i++) {  20                 try {  21                     Class.forName(driverClassName);  22                     conn = DriverManager.getConnection(url, username, password);  23                     pool.add(conn);  24                 } catch (ClassNotFoundException e) {  25                     e.printStackTrace();  26                 } catch (SQLException e) {  27                     e.printStackTrace();  28                 }  29             }  30         }  31       32         /* 返回连接到连接池 */  33         public synchronized void release() {  34             pool.add(conn);  35         }  36       37         /* 返回连接池中的一个数据库连接 */  38         public synchronized Connection getConnection() {  39             if (pool.size() > 0) {  40                 Connection conn = pool.get(0);  41                 pool.remove(conn);  42                 return conn;  43             } else {  44                 return null;  45             }  46         }  47     }