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Java中面向对象思想设计原则、设计模式、简单工厂模式、工厂方法

2016-11-08  本文已影响1023人  清风沐沐

面向对象思想设计原则

在实际的开发中，我们要想更深入的了解面向对象思想，就必须熟悉前人总结过的面向对象的思想的设计原则，那么都有哪些原则呢，我们就来了解一下

设计模式

设计模式在我们开发中还是经常用到的，那么，下面我们来学习一下

创建型模式：简单工厂模式，工厂方法模式，抽象工厂模式，建造者模式，原型模式，单例模式。(6个)结构型模式：外观模式、适配器模式、代理模式、装饰模式、桥接模式、组合模式、享元模式。(7个)行为型模式：模版方法模式、观察者模式、状态模式、职责链模式、命令模式、访问者模式、策略模式、备忘录模式、迭代器模式、解释器模式。(10个)

设计模式的分类虽然很多，但是我们平时能用到的也就下面几种而已，所以不要被它这么多模式所吓倒。

下面我们就来学习我们常用的几种设计模式，让大家掌握，熟悉，并运用到自己的项目中，学会学以致用。

简单工厂模式

我们来写一个简单的例子来解释简单工厂模式

/* * 抽象的动物类，里面有抽象的方法 */
public abstract class Animal { 
  public abstract void eat();
}
/* * 具体的动物猫继承抽象动物类，重写抽象方法 */
public class Cat extends Animal { 
@Override 
public void eat() { 
System.out.println("猫吃鱼"); 
}
}
/* * 具体的动物狗继承抽象动物类，重写抽象方法 */
public class Dog extends Animal { 
@Override 
public void eat() { 
System.out.println("狗吃肉");
 }
}
/* * 动物工厂类，可以造猫和狗 */
public class AnimalFactory { 
private AnimalFactory() { } 
public static Animal createAnimal(String type) {
 if ("dog".equals(type)) { 
return new Dog();
 } else if ("cat".equals(type)) { 
return new Cat();
 } else { 
return null;
 } 
}
}
/* * 测试类 */
public class AnimalDemo { 
public static void main(String[] args) { 
// 工厂有了后，通过工厂给造
 Animal a = AnimalFactory.createAnimal("dog"); 
a.eat();
 a = AnimalFactory.createAnimal("cat");
 a.eat();
 // NullPointerException 
a = AnimalFactory.createAnimal("pig");
 if (a != null) { 
a.eat();
 } else { 
System.out.println("对不起，暂时不提供这种动物"); 
} 
}
}

以前我们在学代码的时候，不会去创建这个动物的工厂类，而是直接具体类的调用，比如：

Dog d = new Dog();
 d.eat(); 
Cat c = new Cat(); 
c.eat();

现在我们运用了简单工厂模式后，就不用每次用的时候去new对象，而是直接去调用这个工厂类里面的具体方法，它会给我们返回一个已经new好的对象。那么这样做有什么有缺点呢，我们来总结一下。

当我们要用一个模式时，当这个模式的优点大于缺点的时候，我们就可以使用了，但是在简单工厂模式中我们可以看到它的缺点，当我们有新的对象增加时，就要不断的修改工厂类，所以不推荐大家用简单工厂模式，那么我们要用什么呢，这就引出了我们要学的下一个知识点工厂方法模式

工厂方法模式

我们就来用工厂方法模式对上面的那个例子进行改进

/* * 抽象的动物类，里面有抽象的方法 */
public abstract class Animal { 
public abstract void eat();
}
/* * 工厂类接口，里面有抽象的创造动物的方法 */
public interface Factory { 
public abstract Animal createAnimal();
}
/* * 具体的猫类继承抽象动物类，重写抽象方法 */
public class Cat extends Animal { 
@Override 
public void eat() { 
System.out.println("猫吃鱼"); 
}
}
/* * 猫工厂类实现工厂类并实现它的抽象方法，返回一个猫对象 */
public class CatFactory implements Factory { 
@Override 
public Animal createAnimal() { 
return new Cat();
 }
}
/* * 具体的狗类继承抽象动物类，重写抽象方法 */
public class Dog extends Animal { 
@Override 
public void eat() { 
System.out.println("狗吃肉"); 
}
}
/* * 狗工厂类实现工厂类并实现它的抽象方法，返回一个狗对象 */
public class DogFactory implements Factory { 
@Override 
public Animal createAnimal() { 
return new Dog(); 
}
}
/* * 测试类 */
public class AnimalDemo { 
public static void main(String[] args) { 
// 需求：我要买只狗 
Factory f = new DogFactory(); 
Animal a = f.createAnimal();
 a.eat(); 
//需求：我要买只猫 
f = new CatFactory(); 
a = f.createAnimal(); 
a.eat();
 }
}

运行程序，控制台会输出，狗吃肉 猫吃鱼
我们仔细观察用工厂方法模式比比简单工厂模式多了几个类，但是当我们在需要一种动物猪时，我们就不用去修改工厂类里面的代码了，只需用创建一个猪类继承抽象动物类，重写抽象方法，再创建一个猪的工厂类实现工厂类并实现它的抽象方法，就可以了。代码具有很强的维护性和扩展性，那么我们来分析一下工厂方法模式的优缺点。

我们可以看到工厂方法模式的优点明显大于缺点，所以推荐大家使用。

单例设计模式

如何实现类在内存中只有一个对象呢?
- 构造私有
- 本身提供一个对象
- 通过公共的方法让外界访问

那么我们就来学习单例模式中饿汉式和懒汉式 这两种模式，并做以比较

饿汉式

public class Student { 
// 构造私有 
private Student() { } 
// 自己造一个对象 
// 静态方法只能访问静态成员变量，加静态 
// 为了不让外界直接访问修改这个值，加private 
private static Student s = new Student(); 
// 提供公共的访问方式
// 为了保证外界能够直接使用该方法，加静态 
public static Student getStudent() { return s; }}
public class StudentDemo { 
public static void main(String[] args) { 
// 通过单例得到对象
 Student s1 = Student.getStudent(); 
Student s2 = Student.getStudent(); 
System.out.println(s1 == s2); //true 
}
}

运行程序，控制台会输出true，说明我们用单例模式的饿汉式确保类在内存中只有一个对象，他的特点就是类一加载就创建对象,可以在代码中Student类中体现到。那么我们怎样才能在用这个对象的时候才去创建它呢，我们就要来看下懒汉式了。

懒汉式

public class Teacher {
 private Teacher() { } 
private static Teacher t = null;
 public static Teacher getTeacher() {
 if (t == null) { 
t = new Teacher();//当我们去用这个对象的时候才去创建它 
} 
return t; 
}
}
public class TeacherDemo { 
public static void main(String[] args) { 
Teacher t1 = Teacher.getTeacher();
 Teacher t2 = Teacher.getTeacher(); 
System.out.println(t1 == t2); //true 
}
}

单例模式的饿汉式和懒汉式是不是很容易理解呢，那么我们什么时候用饿汉式什么时候用懒汉式呢？
我们就来总结一下

饿汉式懒汉式比较

饿汉式我们经常在开发中使用，因为饿汉式是不会出问题的单例模式
懒汉式我们在面试中回答用，因为懒汉式可能会出问题的单例模式。面试主要面两个思想，分别是：

public synchronized static Teacher getTeacher() { 
    if (t == null) { 
        t = new Teacher(); 
    } 
    return t;
}

Runtime类

我们在这里为什么要说Runtime类，因为它在java中的设计就是按照单例模式之饿汉式设计的，我们来看一段源码

class Runtime { 
private Runtime() {} 
private static Runtime currentRuntime = new Runtime(); 
public static Runtime getRuntime() { 
return currentRuntime; 
}
}

这个类是用来干什么的呢，它可以帮助我们运行DOS命令，比如打开记事本、计算器之类的电脑工具，当然也有更多的功能，我们来体验一下

public class RuntimeDemo { 
public static void main(String[] args) throws IOException { 
Runtime r = Runtime.getRuntime(); 
r.exec("notepad"); 
}
}

运行程序会帮我们打开记事本

r.exec("calc"); //换成calc，会帮我们打开计算机
r.exec("shutdown -s -t 1000");  // 这个命令会帮我们把电脑定时关机，上面的意思就是1000秒以后关机，我们来看运行后的效果图

模版设计模式

我们可以在计算程序的运行时间中应用模版设计模式，在代码中我们只需用改变要计算的代码就可以了，把计算的时间设计成一个模版。

装饰设计模式

BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)); 
BufferedWriter bw = new BufferedWriter((new OutputStreamWriter(System.out)));
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