01.设计原则 & 设计模式
一、七大设计原则：
1、单一职责原则（Single Responsibility Principle）：一个类只负责一项职责。一个类（或者大到模块，小到方法）职责越多，它被复用的可能性越小。类的职责有：数据职责和行为职责。数据职责通过属性体现，行为职责通过方法体现。具体处理方法就是高内聚、低耦合。把不同的职责分离成不同的类。类不要过于庞大。
2、开闭原则（Open close Principle）：开放对外扩展，关闭对内修改。设计模块时，使得该模块可以在不被修改的前提下进行扩展。一般使用抽象化的设计原则。扩展时，仅仅是对抽象类的一个实现与扩展。抽象化是开闭原则的关键，或者说是可变性封装原则，即把经常改动的模块抽象化，并封装成抽象类，如果拓展功能的话，仅仅继承抽象类并实现即可。
3、里氏替换原则（Liskov Substitution Principle）：所有能使用基类的地方，必须可以透明地使用派生类。派生类的功能是对基类的一个拓展，派生类包含了基类的所有特征，并在者基础上进行拓展。即软件中如果能够使用基类对象，那么一定能够使用其子类对象。它是实现开闭原则的一个重要手段。程序中尽量使用基类或者抽象类实现对对象的定义，运行时根据需要使用派生类对基类进行替换。
4、依赖倒置原则（Dependence Inversion Principle）：高层模块不应该依赖低层模块，它们都应该依赖抽象。抽象不应该依赖于细节，细节应该依赖于抽象定义。针对接口或抽象类编程而不是实现或具体类，即代码要依赖于抽象的类而不是具体的类。该原则也是实现开闭原则的一个重要手段。子类型能够替换掉它们的父类型。
5、接口隔离原则（Interface Segregation Principle）：大接口应该分解成小接口，客户端不必依赖于它不需要的接口。类似于单一职责原则。不要让接口臃肿。一个接口只代表一个角色，接口仅仅提供客户端需要的行为。类之间的相互依赖应建立在最小的接口上。
6、合用复用原则（Composite/Aggregate Reuse Principle）：新对象中，尽量使用组合或聚合方式实现功能，而非继承。继承会使得类之间的耦合度过高！必须使用继承时，要严格的遵循里氏代换原则。即尽量使用组合和聚合少用继承的关系来达到复用的原则。
7、迪米特法则（Principle Of Least Knowledge）：最少知识原则。一个对象应尽可能少的与其他对象发生相互作用，对象间保持最少的了解。即：如果两个类间无需直接通信，则这两个类就不应当发生直接的相互作用。如果一个类需要调用另一个类的某一方法，需要通过第三者转发这个调用。相互通信的对象必须是：
①、当前对象本身(this)；
②、以参数形式传入到当前对象方法中的对象；
③、当前对象的成员对象；
④、如果当前对象的成员对象是一个集合，那么集合中的元素也都是朋友；
⑤、当前对象所创建的对象。
二、24种设计模式：
1、设计模式是一套被反复使用，多数人知晓的经过分类的、代码设计经验的总结。它提高了代码可重用性，让代码更容易被他人理解，保证代码可靠性。
2、种类与分类：
种类
创建型模式，共五种：工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、建造者模式、原型模式。
结构型模式，共七种：适配器模式、装饰器模式、代理模式、外观模式、桥接模式、组合模式、享元模式。
行为型模式，共十一种：策略模式、模板方法模式、观察者模式、迭代子模式、责任链模式、命令模式、备忘录模式、状态模式、访问者模式、中介者模式、解释器模式。
3、设计模式简述：
1、策略模式：定义了算法家族并分别封装，让它们之间可以互相替换，此模式让算法的变化，不会影响到使用算法的客户。
2、装饰模式：动态给一个对象添加有一些额外的职责，就增加功能来说，装饰模式比生成子类更为灵活。
3、代理模式：为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。
4、工厂模式：定义一个拥有创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类，工厂方法使一个类的实例化延迟到其子类。
5、抽象工厂模式：提供了一个创建一些列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定它们具体的类。
6、模板模式：定义一个操作中算法的骨架，延迟一些步骤到子类中。子类不改变算法的结构，即可重定义该算法的某些特定步骤。
7、外观模式：为子系统中的一组接口提供一个一致的界面，此模式定义了一个高层接口，这个接口使得这一子系统更加容易使用。
8、建造者模式：将一个复杂对象的构建与它的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。
9、观察者模式：定义一对多的依赖关系，让多个观察者对象同时监听某一主题对象。主题对象状态变化时，会通知所有观察者对象，使它们能够自动更新自己。
10、原型模式：用原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷贝这些原型创建新的对象。
11、状态模式：当一个对象的内在状态改变时允许改变其行为，这个对象看起来像是改变了其类。
12、适配器模式：将一个类的接口转换成客户希望的另外一个接口。使原本由于接口不兼容而不能一起工作的类可以一起工作。
13、备忘录模式：不破坏封装性的同时，捕获一个对象的内部状态，并在该对象之外保存此状态。方便之后对象恢复到那个状态。
14、组合模式：将对象组合成树形结构以表示“部分--整体”的层次结构。令用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。
15、迭代器模式：提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的各个元素，而又不暴露该对象的内部表示。
16、单例模式：一个类仅有一个实例，使它们都可以独立地变化。
17、桥接模式：将抽象部分与它的实现部分分离，使它们都可以独立地变化。
18、命令模式：将一个请求封装为一个对象，用不同的请求对客户进行参数化。对请求排队，或记录请求日志，以及支持可撤销的操作。
19、职责链模式：使多个对象都有机会处理请求。避免发送者和接受者之间耦合，将这个对象连成一条链传递该请求，直到有对象处理它。
20、中介者模式：用中介对象封装一系列的对象交互。对象间无需显式地相互引用。耦合松散，可以独立地改变它们间的交互。
21、享元模式：使用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。
22、解释器模式：给定一个语言，定义它的文法的一种表示，并定义一个解释器，这个解释器使用该表示中解释语言汇中的句子。
23、访问者模式：表示一个作用于某对象结构中的各元素的操作。不改变各元素的类的前提下，可以定义作用于这些元素的新操作。
三、常见设计模式：
1、单例模式：一个程序中有且只能有一个对象的设计模式。它有 懒汉模式、饿汉模式 两种模式。
①、饿汉模式与实现：在类被加载时，自动创建单例的实例对象。不管用户是否会去调用该成员。
Ⅰ、私有化类的构造方法。private
Ⅱ、提供静态成员并初始化来保存唯一的实例。static
Ⅲ、提供静态获取成员的方法来获取实例。static
②、懒汉模式与实现：首次调用类的方法时，会创建单例实例对象。后面再重复调用时，直接获取对象。
Ⅰ、私有化类的构造方法。private
③、两者区别：
饿汉模式：加载类时慢，运行时获取对象速度快。且是线程安全的。
懒汉模式：加载类时快，运行时获取对象速度慢。但非线程安全的，有可能创建多个实例对象。所以需要使用线程锁。
2、工厂模式：实例化对象，用工厂代理new操作。
①、几种工厂模式：
Ⅰ、简单工厂模式：一个模块仅需一个工厂类，没有必要把它产生出来，使用静态的方法。
Ⅱ、 多个工厂类：每个具体的产品类都对应一个创建者，每个创建者独立负责创建对应的产品对象，非常符合单一职责原则。
Ⅲ、代替单例模式：单例模式的核心要求就是在内存中只有一个对象，通过工厂方法模式也可以只在内存中生产一个对象。
Ⅳ、延迟初始化：ProductFactory 负责产品类对象的创建工作，并且通过prMap变量产生一个缓存，对需要再次被重用的对象保留。
②、抽象工厂模式：抽象工厂 => 实体工厂 => 抽象产品 => 实体产品。为创建一组相关或相互依赖的对象提供接口，无须指定具体类。
Ⅰ、定义一个接口创建对象，让子类决定哪些类需要实例化。
Ⅱ、工厂方法把实例化的工作推迟到了子类中去实现。
Ⅲ、调用者直接调用工厂，由工厂创建对象，调用者不需要知道工厂内部的实现机制。
Ⅳ、延迟初始化。
3、代理模式：为其他对象提供代理，以控制对这个对象的访问。代理对象起中介作用，可去掉或增加一些服务。它可分为：
●、抽象主题类：可以是抽象类也可以是接口，是一个最普通的业务类型定义，无特殊要求。
●、具体类：是被委托、被代理的角色。是业务逻辑的具体执行者。
●、代理类：即做委托类。它负责对真实角色的应用，把所有抽象主题类定义的方法限制委托给真实主题角色实现，并在真实主题角色处理完毕前后做预处理和善后。
①、应用场景：
Ⅰ、远程代理： 为不同地址空间的服务器提供局域网代理。（FQ，监控多个店铺的摄像头应用）
Ⅱ、虚拟代理： 根据需要将一个资源消耗很大的对象进行延迟，真正需要时再进行创建。（网页中的图片或者视频异步加载）
Ⅲ、保护代理： 增加一些权限，提供对原有对象的保护。（权限控制）
Ⅳ、智能代理：提供目标对象额外的一些服务。（火车票代售点，中介）
②、代理实现的方式：
Ⅰ、静态代理：已知代理类的情况下，代理和被代理的对象在代理前是确定的，都是实现相同接口或者继承相同的类。调用者直接调用真实角色，不用关心代理是否存在，其代理的产生由真实角色决定。即 要从真实角色查找到代理角色，不允许直接访问真实角色。 代理的管理由真实角色自己完成。使用方式如下：
1、继承方式：
①、添加一个功能接口，提供一个功能方法。
②、使用目标类实现功能接口，实现功能方法。
③、使用代理类继承目标类并重写功能方法，使用 super.父类功能方法。
2、包含/合成/聚合方式：
①、添加一个功能接口，提供一个功能方法。
②、使用目标类，实现功能接口，并实现功能方法。
③、添加一个代理类，增加一个带参的构造方法，增加一个方法，使用目标类对象调用功能方法。
3、两种实现方式的对比：
①、继承方式：代理类和被代理类耦合度高，不便于扩展。每次增加新的代理都必须重新添加新的代理类。成本较高。
②、聚合方式：代理类和被代理类耦合度低，便于替换被代理类的对象，更易于复用。
③、面向对象的基本原则中，推荐多使用聚合而不是继承。聚合方式更适合代理模式。
Ⅱ、动态代理：（JDK 动态代理）根据被代理的接口生成所有的方法，被代理的类必须要实现一个接口。两条线路独立发展。动态代理实现代理的职责，业务逻辑Subject实现相关的逻辑功能，两者之间没有必然的相互耦合的关系。通知Advice从另一个切面切入，最终在高层模块也就是Client进行耦合，完成逻辑的封装任务。它是横切面编程，在不改变我们已有代码结构的情况下增强或控制对象的行为。该模式下，调用者只知道代理而不用知道真实的角色。真实角色的修改对高层模块没有影响，只需要实现接口对应的方法。适用于对扩展性要求较高的场合。 使用方式如下：
1、添加一个功能接口，提供功能方法。
2、使用目标类，实现目标功能接口，并实现功能方法。
3、添加动态代理类，实现 InvocationHandler 接口，添加带有功能接口对象的构造方法，重写 InnovationHandler 中 invoke 方法：
Object obj = method.invoke(this.功能对象,args);
4、获取功能接口对象，获取动态代理类对象：
①、功能对象 = Proxy.newProxyInstance(代理类对象.getClass().getClassLoader(),被代理类对象.getClass().getInterfaces(),动态代理类对象);
②、功能对象 = Proxy.newProxyInstance(代理类对象.getClass().getClassLoader(),new Class[]{被代理类.class} ,动态代理类对象);
5、使用动态代理，须实现 InvocationHandler 接口，InvocationHandler 接口位于 java.lang.reflect 包下。
InvocationHandler 接口中只有一个方法：Object invoke(Object proxy,Method method,Object[] args)。
proxy : 被代理类的对象。method ： 被代理类的方法。args ： 被代理的方法的参数。
6、调用动态代理，需使用 Proxy.newProxyInstance()静态方法：
Proxy.newProxyInstance(loader,interfaces,handler)
loader : 代理类类加载器。interfaces : 被代理类实现的接口。handler ： 动态代理类的实现类
7、动态代理的好处：减少编程的工作量，加入要实现多个代理的逻辑，只要写多个代理处理器就可以了，无需每种方式都写一个代理类。系统扩展性和维护性增强。
4、适配器模式：将一个类的接口转换为客户希望的另外一个接口。即让原本接口不匹配，不能一起工作的类可以一起工作。
①、组合方式（对象适配器）：
Ⅰ、添加一个元接口，增加功能方法 添加实现类，并重写功能方法。
Ⅱ、添加一个目标接口，增加功能方法 添加实现类，并重写其功能方法。
Ⅲ、添加适配器类 实现元接口，添加带有目标接口对象的构造方法，重写元方法，使用目标接口对象调用目标方法。
②、继承方式（类适配器）：
Ⅰ、添加一个元接口，增加功能方法 添加实现类，并重写功能方法。
Ⅱ、添加一个目标接口，增加功能方法 添加实现类，并重写其功能方法。
Ⅲ、添加适配器类 继承目标接口的实现类 并实现元接口，重写元接口中的方法，采用super.目标方法（）调用。
③、区别：
Ⅰ、组合方式（对象适配器）：把"被适配器"组一个对象组合到适配器中，以修改目标接口包装被适配器。
Ⅱ、继承方式（类适配器）：通过多重继承不兼容的接口，实现对目标接口的匹配，单一为某个类的实现而适配。
Ⅲ、特点： 透明、重用、低耦合。用一个已经存在类的接口时，如果接口或方法与你的要求不同时，可以采用适配器模式。
5、策略模式：定义算法家族并分别封装，让它们之间可以互相替换。算法变化不会影响调用算法的用户。策略算法是相同行为的不同实现。
①、实现步骤：
Ⅰ 、添加抽象的策略父类 Strategy。
Ⅱ 、添加实现抽象类的子类。
Ⅲ 、定义 Factory 工厂生产策略对象。
Ⅳ、定义 Content 调用功能。
②、优点：
Ⅰ 、提供了管理相关的算法家族的办法。
Ⅱ 、提供了可以替换继承关系的办法。
Ⅲ 、避免使用多重条件转移的语句。
③、应用场景：多个类只区别在表现行为不同，可以使用 Strategy 模式，在运行时动态选择具体要执行的行为。
6、模板模式：定义一个操作中算法的骨架，步骤在子类中实现。子类不改变算法结构，即可重定义该算法的某些特定步骤。为防止恶意操作，一般模板方法都加上final关键字，不允许被覆写。
①、基本方法：
Ⅰ 、在模板方法中添加可被子类重写，方法返回值为 Boolean，来判断是否需要执行特定的操作。子类实现方法并在模板调用。
Ⅱ 、具体步骤：
1、多个子类有公有的方法，并且逻辑基本相同时。
2、重要、复杂的算法，把核心算法设计为模板方法，其余功能则由各个子类实现。
3、重构时，把相同的代码抽取到父类中，然后通过钩子函数（见Ⅰ）约束其行为。
②、优缺点：
Ⅰ 、在一个类中形式化地定义算法，而由它的子类实现细节的处理。
Ⅱ 、是一种代码复用的基本技术。
Ⅲ 、反向的控制结构。“好莱坞法则”，即父类调用子类，通过对子类的扩展增加新的行为，符合“开闭原则”。
Ⅳ、但会导致类的个数增加，但更符合“单一职责原则”。
③、适用场景：一次实现一个算法的不变部分，并将可变的行为留给子类来实现，需要通过子类来决定父类算法中某个步骤是否执行，实现子类对父类的反向控制。
7、建造者模式：将复杂对象的构建与它的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。
①、组成部分：
Ⅰ、产品类：通常实现了模板模式，即有模板方法和基本方法。
Ⅱ、抽象建造者：父类方法等。一般由子类实现并组建规范的产品。
Ⅲ、具体建造者：实现抽象类定义的所有方法，并返回组建好的对象。
Ⅳ、导演类：安排已有模块的顺序，然后告诉Builder开始建造。
②、使用场景：
Ⅰ、相同的方法，不同的执行顺序，产生不同的事件结果时，可以采用建造者模式。
Ⅱ、多个部件或零件，都可以装配到一个对象中。但产生的运行结果又不相同时，可以使用该模式。
Ⅲ、产品类非常复杂，或类中的调用顺序不同产生了不同的效能，适合用建造者模式。
③、建造者模式与工厂模式的不同：
Ⅰ、建造者模式：基本方法的调用顺序安排，这些基本方法已经实现了，顺序不同产生的对象也不同；
Ⅱ、工厂方法：主要用于创建。组装顺序则不是它关心的。
8、原型模式：用原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷贝这些原型创建新的对象。实际上就是实现Cloneable接口，重写clone()方法。
①、特点：
Ⅰ、性能优良。原型模式是内存二进制流的拷贝，比new对象性能好很多，尤其在循环体内产生大量对象的情况下。
Ⅱ、逃避构造函数的约束：既是优点也是缺点，直接在内存中拷贝，不会执行构造函数。
②、使用场景：
Ⅰ、资源优化：类初始化需要消化非常多的资源，这个资源包括数据、硬件资源等。
Ⅱ、性能和安全要求：new产生对象需要非常繁琐的数据准备或访问权限。
Ⅲ、一个对象多个修改者：一个对象要供其他对象访问，调用者们可能都需要修改其值。原型模式拷贝多个对象供调用者使用。
③、浅拷贝和深拷贝：
Ⅰ、浅拷贝：Object类提供的方法clone只拷贝本对象，不拷贝对象内部的数组、引用对象等。它们还是指向原生对象的内部元素地址。其他原始类型（int、long、char、string）会被拷贝。
Ⅱ、深拷贝：对私有的类变量进行独立的拷贝。如：thing.arrayList = (ArrayList<String>)this.arrayList.clone();
④、原型模式下，引用的成员变量两种情况下不会被拷贝：
Ⅰ、类的成员变量，而非方法内变量。
Ⅱ、必须是一个可变的引用对象，而非一个原始类型或不可变对象。
9、中介者模式：用中介对象封装一系列的对象交互，适用于多个对象紧密耦合的情况。紧密耦合的标准是：在类图中出现了蜘蛛网状结构，即每个类都与其他的类有直接的联系。
①、组成部分：
Ⅰ、抽象中介者：定义统一的接口，用于各同事角色之间的通信。
Ⅱ、具体中介者：通过协调各同事角色实现协作行为。它必须依赖于各个同事角色。
Ⅲ、同事：同事间通信时，需通过中介者角色协作。同事类行为分为两种：
1、同事本身的行为（自发行为），与其他的同事类或中介者没有任何依赖。比如改变对象本身的状态，处理自己的行为等。
2、必须依赖中介者才能完成的行为，叫做依赖方法。
②、ps：
Ⅰ、使用同事类注入而非抽象注入的原因：抽象类中不具有每个同事类必须要完成的方法。即每个同事类中的方法各不相同。
Ⅱ、同事类要使用构造函数注入中介者，因为同事类必须有中介者。中介者使用getter/setter方式注入同事类，因为中介者却可以只有部分同事类。
