java 常用十种设计模式示例归纳 | 已打包请带走

2016-11-14 本文已影响15185人 Jinbeen

设计模式（Design pattern）是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结。

GitHub地址

DesignPattern

文章说明

一个Demo，集合常用的十种设计模式，每个模式使用易被人们接受的案例讲述，按模式分包，使用设计模式前后对比，界面显示定义讲解，让你更深刻的了解每种设计模式。
大部分案例来自张鸿洋的博客。如有错误欢迎指正，如有侵权，请联系我删除。

项目结构

包结构.png

设计模式分为三种类型，共23种：

创建型模式：单例模式、抽象工厂模式、建造者模式、工厂模式、原型模式。
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。
行为型模式：模版方法模式、命令模式、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(责任链模式)、访问者模式。
上面链接点击直接跳转到GitHub对应模式解析内

MainActivity.png

博客目录

对应模式所在的包

1 . Observer

2 . Factory

3 . Singleton

4 . Strategy

5 . Adapter

6 . Command

7 . Decorator

8 . Facade

9 . Template Method

10 . State

模式分析

1. 观察者模式

定义了对象之间的一对多的依赖，这样一来，当一个对象改变时，它的所有的依赖者都会收到通知并自动更新。

对于JDK或者Andorid中都有很多地方实现了观察者模式，比如XXXView.addXXXListenter ，当然了 XXXView.setOnXXXListener不一定是观察者模式，因为观察者模式是一种一对多的关系，对于setXXXListener是1对1的关系，应该叫回调。
专题接口：Subject.java ;

    /**
     * 注册一个观察者
     */
   public void registerObserver(Observer observer);
   /**
    * 移除一个观察者
    */
   public void removeObserver(Observer observer);
   /**
    * 通知所有观察者
    */
   public void notifyObservers();

3D服务号的实现类：ObjectFor3D.java

 @Override
public void registerObserver(Observer observer) {
    observers.add(observer);
}
@Override
public void removeObserver(Observer observer) {
    int index = observers.indexOf(observer);
    if (index >= 0) {
        observers.remove(index);
    }
}
@Override
public void notifyObservers() {
    for (Observer observer : observers) {
        observer.update(msg);
    }
}
/**
 * 主题更新信息
 */
public void setMsg(String msg) {
    this.msg = msg;
    notifyObservers();
}

所有观察者需要实现此接口:Observer.java

public ObserverUser1(Subject subject) {
       subject.registerObserver(this);
   }
   @Override
   public void update(String msg) {
       Log.e("-----ObserverUser1 ", "得到 3D 号码:" + msg + ", 我要记下来。 ");
   }

最后测试：ObserverActivity.java

// 创建服务号
objectFor3D = new ObjectFor3D();
// 创建两个订阅者
observerUser1 = new ObserverUser1(objectFor3D);
observerUser2 = new ObserverUser2(objectFor3D);
// 两个观察者,发送两条信息
objectFor3D.setMsg("201610121 的3D号为:127");
objectFor3D.setMsg("20161022 的3D号为:000");

2. 工厂模式

简单列一下这个模式的家族：

1、静态工厂模式
- 这个最常见了，项目中的辅助类，TextUtil.isEmpty等，类+静态方法。

2、简单工厂模式（店里买肉夹馍）

定义：通过专门定义一个类来负责创建其他类的实例，被创建的实例通常都具有共同的父类。
根据类型直接创建肉夹馍：SimpleRoujiaMoFactory.java

public RoujiaMo creatRoujiaMo(String type) {
    RoujiaMo roujiaMo = null;
    switch (type) {
        case "Suan":
            roujiaMo = new ZSuanRoujiaMo();
            break;
        case "La":
            roujiaMo = new ZLaRoujiaMo();
            break;
        case "Tian":
            roujiaMo = new ZTianRoujiaMo();
            break;
        default:// 默认为酸肉夹馍
            roujiaMo = new ZSuanRoujiaMo();
            break;
    }
    return roujiaMo;
}

3、工厂方法模式（开分店）
- 定义：定义一个创建对象的接口，但由子类决定要实例化的类是哪一个。工厂方法模式把类实例化的过程推迟到子类。
- 对比定义：
- 1、定义了创建对象的一个接口：public abstract RouJiaMo sellRoujiaMo(String type);
- 2、由子类决定实例化的类，可以看到我们的馍是子类生成的。
提供创建肉夹馍店抽象方法：RoujiaMoStore.java
```
public abstract RoujiaMo sellRoujiaMo(String type);
```
具体实现抽象方法：XianRoujiaMoStore.java
分店依旧使用简单工厂模式：XianSimpleRoujiaMoFactory.java
4、抽象工厂模式（使用官方提供的原料）
- 定义：提供一个接口，用于创建相关的或依赖对象的家族，而不需要明确指定具体类。
- 对比定义：
  - 1、提供一个接口：public interface RouJiaMoYLFactroy
  - 2、用于创建相关的或依赖对象的家族 public Meat createMeat();public YuanLiao createYuanliao();我们接口用于创建一系列的原材料。
- 创建用于提供原料的接口工厂：RoujiaMoYLFactory.java
- 各自分店实现接口，完成原料提供：XianRoujiaMoYLFoctory.java
- 准备时，使用官方的原料：RoujiaMo.java
```
/**
   * 准备工作
   */
public void prepare(RoujiaMoYLFactory roujiaMoYLFactory) {
       Meet meet = roujiaMoYLFactory.creatMeet();
       YuanLiao yuanLiao = roujiaMoYLFactory.creatYuanLiao();
       Log.e("---RoujiaMo:", "使用官方的原料 ---" + name + ": 揉面-剁肉-完成准备工作 yuanLiao:"+meet+"yuanLiao:"+yuanLiao);
}
```

3. 单例设计模式

单例模式主要是为了避免因为创建了多个实例造成资源的浪费，且多个实例由于多次调用容易导致结果出现错误，而使用单例模式能够保证整个应用中有且只有一个实例。

定义：只需要三步就可以保证对象的唯一性
- (1) 不允许其他程序用new对象
- (2) 在该类中创建对象
- (3) 对外提供一个可以让其他程序获取该对象的方法
对比定义：
(1) 私有化该类的构造函数
(2) 通过new在本类中创建一个本类对象
(3) 定义一个公有的方法，将在该类中所创建的对象返回
饿汉式[可用]：SingletonEHan.java
含懒汉式[双重校验锁推荐用]：SingletonLanHan.java

private SingletonLanHan() {}
private static SingletonLanHan singletonLanHanFour;
public static SingletonLanHan getSingletonLanHanFour() {
if (singletonLanHanFour == null) {
synchronized (SingletonLanHan.class) {
if (singletonLanHanFour == null) {
singletonLanHanFour = new SingletonLanHan();
}
}
}
return singletonLanHanFour;
}


- 内部类[推荐用]：[SingletonIn.java](https://github.com/youlookwhat/DesignPattern/blob/master/app/src/main/java/com/example/jingbin/designpattern/singleton/inclass/SingletonIn.java)
- 枚举[推荐用]：[SingletonEnum.java](https://github.com/youlookwhat/DesignPattern/blob/master/app/src/main/java/com/example/jingbin/designpattern/singleton/enums/SingletonEnum.java)

![单例设计模式.png](http:https://img.haomeiwen.com/i1354448/756908a3ca147593.png?imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/240)


###4. 策略模式
> 策略模式：定义了算法族，分别封装起来，让它们之间可相互替换，此模式让算法的变化独立于使用算法的客户。

- 以创建游戏角色为例子：
    - 最初的游戏角色的父类：[Role.java](https://github.com/youlookwhat/DesignPattern/blob/master/app/src/main/java/com/example/jingbin/designpattern/strategy/old/Role.java)
    - 发现有重复代码后，重构后的父类：[Role.java](https://github.com/youlookwhat/DesignPattern/blob/master/app/src/main/java/com/example/jingbin/designpattern/strategy/better/Role.java)
- 总结：
    - 1、封装变化（把可能变化的代码封装起来）
    - 2、多用组合，少用继承（我们使用组合的方式，为客户设置了算法）
    - 3、针对接口编程，不针对实现（对于Role类的设计完全的针对角色，和技能的实现没有关系）
- 最后测试：创建角色：

```java
RoleA roleA = new RoleA("---A");
roleA.setiDisplayBehavior(new DisplayYZ())
      .setiAttackBehavior(new AttackXL())
      .setiDefendBehavior(new DefendTMS())
      .setiRunBehavior(new RunJCTQ());
roleA.display();// 样子
roleA.attack();// 攻击
roleA.run();// 逃跑
roleA.defend();// 防御

5. 适配器模式

定义：将一个类的接口转换成客户期望的另一个接口，适配器让原本接口不兼容的类可以相互合作。这个定义还好，说适配器的功能就是把一个接口转成另一个接口。

以充电器为实例: 手机充电器一般都是5V左右吧，咱天朝的家用交流电压220V，所以手机充电需要一个适配器（降压器）
一部手机: Mobile.java
手机依赖一个提供5V电压的接口: V5Power.java
我们拥有的是220V家用交流电: V220Power.java
适配器，完成220V转5V的作用：V5PowerAdapter.java

最后测试：给手机冲个电：

Mobile mobile = new Mobile();
V5Power v5Power = new V5PowerAdapter(new V200Power());
mobile.inputPower(v5Power);

6. 命令模式

定义：将“请求”封装成对象，以便使用不同的请求、队列或者日志来参数化其他对象。命令模式也支持可撤销的操作。(简化: 将请求封装成对象，将动作请求者和动作执行者解耦。)

需求：最近智能家电很火热，假设现在有电视、电脑、电灯等家电，现在需要你做个遥控器控制所有家电的开关，要求做到每个按钮对应的功能供用户个性化，对于新买入家电要有非常强的扩展性。
1、家电的API：Door.java
2、把命令封装成类：
- 统一的命令接口：Command.java
- 家电实现该接口：DoorOpenCommand.java
3、遥控器：ControlPanel.java
4、定义一个命令，可以干一系列的事情：QuickCommand.java

QuickCommand quickCloseCommand = new QuickCommand(new Command[]{new LightOffCommand(light), new ComputerOffCommand(computer), new DoorCloseCommand(door)});
controlPanel.setCommands(6, quickOpenCommand);
controlPanel.keyPressed(6);

5、遥控器面板执行：CommandActivity.java

controlPanel.setCommands(0, new DoorOpenCommand(door));// 开门
controlPanel.keyPressed(0);

命令模式

7. 装饰者模式

装饰者模式：若要扩展功能，装饰者提供了比集成更有弹性的替代方案，动态地将责任附加到对象上。

先简单描述下装饰者模式发挥作用的地方，当我们设计好了一个类，我们需要给这个类添加一些辅助的功能，并且不希望改变这个类的代码，这时候就是装饰者模式大展雄威的时候了。这里还体现了一个原则：类应该对扩展开放，对修改关闭。
需求：设计游戏的装备系统，基本要求，要可以计算出每种装备在镶嵌了各种宝石后的攻击力和描述：
1、装备的超类：IEquip.java
2、各个装备的实现类：
- eg：武器的实现类: ArmEquip.java
3、装饰品的超类（装饰品也属于装备）：IEquipDecorator.java
4、装饰品的实现类：
- eg：蓝宝石的实现类(可累加): BlueGemDecorator.java

5、最后测试：计算攻击力和查看描述：

Log.e("---", "一个镶嵌2颗红宝石,1颗蓝宝石的靴子: ");
IEquip iEquip = new RedGemDecotator(new RedGemDecotator(new BlueGemDecotator(new ShoeEquip())));
Log.e("---", "攻击力:" + iEquip.caculateAttack());
Log.e("---", "描述语:" + iEquip.description());

8. 外观模式

定义：提供一个统一的接口，用来访问子系统中的一群接口，外观定义了一个高层的接口，让子系统更容易使用。其实就是为了方便客户的使用，把一群操作，封装成一个方法。

需求：我比较喜欢看电影，于是买了投影仪、电脑、音响、设计了房间的灯光、买了爆米花机，然后我想看电影的时候，我需要一键观影和一键关闭。
每个设备类的开关等操作：
eg: 爆米花机：PopcornPopper.java

电影院类：HomeTheaterFacade.java

/**
 * 一键观影
 */
public void watchMovie() {
    computer.on();
    light.down();
    popcornPopper.on();
    popcornPopper.makePopcorn();
    projector.on();
    projector.open();
    player.on();
    player.make3DListener();
}

最后测试：一键观影：

new HomeTheaterFacade(computer, light, player, popcornPopper, projector).watchMovie();

9. 模板方法模式

定义：定义了一个算法的骨架，而将一些步骤延迟到子类中，模版方法使得子类可以在不改变算法结构的情况下，重新定义算法的步骤。

需求：简单描述一下：本公司有程序猿、测试、HR、项目经理等人，下面使用模版方法模式，记录下所有人员的上班情况
模板方法模式中的三类角色
1、具体方法(Concrete Method)
2、抽象方法(Abstract Method)
3、钩子方法(Hook Method)

工人的超类：Worker.java

// 具体方法
public final void workOneDay() {
    Log.e("workOneDay", "-----------------work start----------------");
    enterCompany();
    work();
    exitCompany();
    Log.e("workOneDay", "-----------------work end----------------");
}
// 工作  抽象方法
public abstract void work();
// 钩子方法
public boolean isNeedPrintDate() {
    return false;
}
private void exitCompany() {
    if (isNeedPrintDate()) {
        Log.e("exitCompany", "---" + new Date().toLocaleString() + "--->");
    }
    Log.e("exitCompany", name + "---离开公司");
}

程序员实现类（可得知时间）：ITWorker.java

/**
 * 重写父类的此方法,使可以查看离开公司时间
 */
@Override
public boolean isNeedPrintDate() {
    return true;
}

最后测试：

查看所有人员的工作情况：

QAWorker qaWorker = new QAWorker("测试人员");
qaWorker();
HRWorker hrWorker = new HRWorker("莉莉姐");
hrWorker.workOneDay();
...

查看程序猿离开公司的时间:

ITWorker itWorker = new ITWorker("jingbin");
itWorker.workOneDay();

10. 状态模式

定义：允许对象在内部状态改变时改变它的行为，对象看起来好像修改了它的类。

定义又开始模糊了，理一下，当对象的内部状态改变时，它的行为跟随状态的改变而改变了，看起来好像重新初始化了一个类似的。
需求：已自动售货机为例（有已投币、未投币等状态和投币、投币等方法）
最初实现待改进的售货机：VendingMachine.java

改进后的售货机（更具有延展性）:VendingMachineBetter.java

// 放钱
public void insertMoney() {
    currentState.insertMoney();
}
// 退钱
public void backMoney() {
    currentState.backMoney();
}
// 转动曲柄
public void turnCrank() {
    currentState.turnCrank();
    if (currentState == soldState || currentState == winnerState) {
        currentState.dispense();//两种情况会出货
    }
}
// 出商品
public void dispense() {
    Log.e("VendingMachineBetter", "---发出一件商品");
    if (count > 0) {
        count--;
    }
}
// 设置对应状态
public void setState(State state) {
    this.currentState = state;
}

状态的接口：State.java
对应状态的接口实现类：
- eg: 中奖状态：WinnerState.java
- eg: 售卖状态：SoldState.java

改进后的售货机测试：

// 初始化售货机,且里面有3个商品
VendingMachineBetter machineBetter = new VendingMachineBetter(3);
machineBetter.insertMoney();
machineBetter.turnCrank();

参考链接

http://blog.csdn.net/lmj623565791/article/category/2206597

Thanks

End

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GitHub：DesignPattern