设计模式的理解与总结

从代码复用说起

如果有一段代码逻辑是会被很多函数使用到，最低级的做法是在每个函数里面重复的写这段代码逻辑。为了代码可以被复用，我们就可以将其抽取成一个函数。

函数接收输入参数，经过内部逻辑处理后返回结果（不一定有返回值，如void）。

想要执行这段代码逻辑只需要进行函数调用就可以了。这个做法的范围是在同一个文件（类）中的，粒度是函数。

如果把一些函数集中在一个地方，这就是一个类了。这个类有它自己的职责，如果新类还有别的事情（职责）要做，那就继续新建一个类把这些逻辑抽取出来。想要调用某个函数只要通过对象去调用就可以了。这种做法的范围是类级别，粒度是类。这也是设计模式的单一职责原则。（注意也可以是一开始就创建一个类，然后根据这个类的职责去编写相关的代码；不一定非得是从现有的代码中去抽取函数放在类里面，那是重构）。更加直接的说法就是，把一些相关联的函数写在一个类里就是单一职责，其他相关性不大的就继续放在另一个类。

类的设计与设计模式的原则

Java是一门面向对象的语言，具有封装，继承，多态的特性。代码复用、分离逻辑达到解耦与单一职责以及设计一套机制（如Handler机制）要求封装类去进行功能组织。要使用一个类，需要实例化new一个对象，而对象可以被引用持有（经常混为一谈），通过对象（或引用）.函数的形式调用函数。封装成类带来两个好处：可以使用继承和多态的特性。继承的优点是可以复用父类的代码以及面向父类（接口）编程。指向父类的引用可以指向子类，调用时会产生多态的效果，最终调用的是引用真正指向的对象。

class A{
    void func1();
}
class B extends A{
    @override
    void func1();
    void func2();
}
class C extends B{
    @override
    void func2();
    void func3();
}

指向子类的引用可以调用父类的函数，因为已经继承过来了。B b可以访问A类的函数。反之，父类的引用不能调用子类的函数。声明一个指向A的引用A a，通过a只能访问A类有定义的函数，是不能访问子类的函数的。如果子类覆写了父类的函数，通过父类的引用调用时将会产生多态的效果，将会调用父类引用真正指向的子类对象的函数。如A a = new B()，那么a.func1()调用的就是B覆写的版本。

接口隔离（最小接口）原则就是：声明期待的最小类就够了。例如我只需要使用A类的函数func1就够了，那么我会声明一个对象A a，此时a可以指向它的子类的实例，如a = new B()。这样带来的好处是，a可以接收的实例范围扩大了，只要别的类跟A有继承关系的，a都可以指向该类的实例。典型的场景是假如需求变更了，func1的功能变化了，那么我只要重新实现一个新的继承A类的D类，那么直接a = new D()，对于使用到a的地方来说替换是无感的，因为它本来就只期待A类的func1，而D类就有根据新需求编写的func1函数。

面向父类（接口）编程就是尽量使用父类引用，这样就可以实施开闭原则，里氏代换原则，依赖反转原则了。这几个原则都是依靠父类引用可以指向子类实例这一特性。

还有一个迪米特原则其实也可以说是单一职责原则的延伸：我应该只用跟某个类H去交互，H是如何去跟别的类去交互来实现功能的我不需要也不应该关心。我只需要知道我调用H的某一个函数有什么作用与效果就够了。

总结：单一职责与代码复用（别的地方需要使用类就通过对象.函数就可以了，与复用父类代码是两回事）要求封装类，有类了就可以考虑是否使用继承。使用继承的话就可以复用父类代码与面向父类（接口）编程，实施开闭原则，里氏代换原则，依赖反转原则了。通过最小接口原则去声明对象，通过迪米特原则去设计类。

设计类就是在单个类（XXX.java文件）里面应用设计模式；

使用类就是通过对象.函数去调用。

一句话设计模式之如何设计类

创建型设计模式

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• 如果我想要把类A对象的创建隔离开，那么就会使用创建型的设计模式。或者单例，或者builder模式，或者工厂模式。这些模式都有一个特点：对于使用者来说不是直接通过构造函数new A（）创建对象的，是通过一个第三方类去创建A的对象（单例模式，原型模式除外，但是它们一样也不是直接调用构造函数）。

行为型设计模式

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• 我还想在类A中通过注入不同的策略去进行不同的实现，那我就可以让类A持有一个策略的基类（接口），具体的策略就继承基类。——策略模式

• 我还想在类A中根据不同状态去做不同的事情，那我就可以让类A持有一个状态的基类（接口），具体的状态就继承基类。——状态模式

策略模式与状态模式的区别在于，策略模式只有一个函数；状态模式有多个函数。其实是很灵活看待的，反正本质上是面向基类编程。

• 我想在类A某个事件发生的时候通知对这个事件感兴趣的人，那我就可以使用观察者模式。抽象出一个表示这个事件发生的回调接口，如

public interface ClickListener{
    void onClick();
}

让类A持有回调接口的引用，同时提供registerListener与unRegisterListener函数接收观察者。事件发生时A就回调观察者的回调函数。典型场景有View的点击事件，异步回调（因为多线程不能直接通过返回值返回结果）。——观察者模式

• 如果有很多平行的类（同事类），为了避免同事类互相之间耦合，那么就可以让类A充当一个中介者去协调同事类之间的交互。类A持有各个同事类的引用，各个同事类持有类A的引用而同事类之间没有引用。——中介者模式

• 如果我想实现访问者模式，那么A提供一个函数去接收访问者。访问者实现一个以A为参数的函数。——访问者模式

• 如果类A内部维护了一个数据集，但是类A不希望自己去提供数据访问的操作，那么可以使用迭代器模式。通过定义一个内部类去实现迭代访问，因为内部类允许直接访问外部类的数据与函数。类A提供一个函数A.iterator()返回迭代器实例对象，这样的好处是可以多个地方互不干扰的进行数据遍历(因为每次是新创建一个iterator实例)。——迭代器模式

• 如果某一个功能逻辑的流程是比较固定的，但是有一定的步骤，那么可以通过模板方法模式把具体步骤交给子类去实现。Activity生命周期回调（Activity#performCreate()...），AsyncTask...用了模板方法模式。——模板方法模式

• 如果想实现一个调用可以让多个类都有机会去处理，那么可以使用责任链模式。类A含有一个自己的引用，相当于一个链表指针，指向下一个节点。同时可以把类A设计为基类，结合模板方法模式去把流程固定下来，把具体操作交给子类实现。使用的时候把各个节点按照关系串连起来形成链式的关系，传递的过程相当于链表的遍历。——责任链模式

  public abstract class A{
      public A next;
      protected void handle(Request req);
      protected boolean canHandle();
      public void handleRequest(Request request){
          if(canHandle()){
              handle(request);
          }else{
              next.handleRequest(request);
          }
      }
  }
  

• 如果类A不想保存自己的实例，但是想要可以保存与恢复自己某个时候的状态，那么可以使用备忘录模式。类A提供save（）去保存自己的数据（可以考虑定义封装一个bean类保存数据），提供一个restore（）去恢复数据。典型应用是Activity在系统内存不足时被销毁重建的场景。Activity实例会比较占内存，所以不应该直接保存Activity对象实例。而是在onSaveInstanceState（）保存当前的数据，onRestoreInstanceState（）恢复保存的数据即可。数据是保存在一个中介那里，例如这里是ActivityThread的ActivityClientRecord。——备忘录模式

结构型设计模式

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• 我在封装一个相对复杂的类A时肯定会需要使用到其他类来配合，这样的话调用者不需要知道调用类A的某个函数是如何去跟其他类协作配合是实现功能的。这就是门面模式了。——门面模式

• 如果类A需要频繁的创建对象的话，为了避免大量创建对象占用内存以及频繁触发GC，那么可以使用享元模式复用对象。可以是使用一个第三方类去进行管理；也可以是类A自己实现复用的机制：如Message是内部维护着一个message链表。——享元模式

• 如果类A实现了某个接口B并覆写了接口的函数，但是实际上A是通过B的另一个实现类C去真正执行相应的函数的，这就是代理模式。——代理模式

• 如果想要拓展类A的功能但是又不想使用继承，那么就可以使用装饰模式。跟代理模式很像，只不过装饰模式会在调用C类相应函数之前或之后添加一些操作而已。——装饰模式

  有时候区分不开代理模式，装饰模式，那你可以说是代理模式也可以说是装饰模式。设计模式要灵活使用，不能太过教条。

• 如果想实现一个树状的关系，那么就可以使用组合模式。如View和ViewGroup的关系，ViewGroup继承于View，同时也含有子View的引用集合。遍历时是深度遍历：如LayoutInflater解析xml View树。——组合模式

• 模板方法模式局限于继承关系，具体步骤交给子类去实现。而适配器模式是直接单独定义一个基类（接口）把函数描述出来，同时把它们作为步骤集成到流程中。这样的话具体步骤就交给适配器子类实现了。典型应用是AbsListView中的Adapter去提供UI和绑定数据。——适配器模式

更好的使用别人写的类（源码阅读）

• 当发现类A使用了单例模式，那我们就知道需要通过getInstance之类的静态函数去获取对象实例。
• 当发现类A使用builder模式，那我们就知道需要通过new Builder（）.build（）去获取类A的对象实例。
• 当发现类A使用工厂模式，那我们就知道需要通过Factory.newInstance（）去获取对象实例。
• 当发现类A使用了观察者模式时，那我们就知道我们可以注册一个监听器给A，A会在相应事件发生时进行回调通知。
• 当发现类A使用了代理，策略，状态，装饰等模式时，我们就可以注入别的实现类给A。
• 当发现类A使用了迭代器模式时，那么我们就知道可以通过获取迭代器iterator来遍历数据。
• 当发现类A使用了备忘录模式时，那么我们就知道A可以通过save（）与restore（）函数来实现数据保存与恢复。
• 当发现类A使用了责任链模式，那么我们就知道需要把节点串接起来形成一个链表。
• 当发现类A使用了访问者模式，那么我们就知道A会接收一个访问者Visitor，我们可以实现自己的访问逻辑。
• 当发现类A使用了模板方法模式，那么我们就知道可以继承A然后实现具体步骤，这些步骤会被约束在一个固定流程里面并被自动调用。
• 当发现类A使用了适配器模式，那么我们就可以继承Adapter实现具体步骤，这些步骤会被自动调用。
• ……

一些简洁的补充

设计模式原则的指导；

类，对象，引用；

继承层次中的引用与实例；

接口隔离原则与基类引用，期望的最小引用类，当然最后是看引用指向的实例。

基类引用利用多态与外部注入，可以随时无成本替换实例（开闭原则）。

抽取成类可以继承，多态，封装了；

非静态内部类好处与技巧；默认持有外部类的引用，这样的话可以直接在内部类调用外部类的函数了。一般非静态内部类就是专门用在某个类里面，不开放给其他类使用。外部如果要使用的话要这样实例化：

new 外部类（）.内部类（）
//或者
外部类 a = new 外部类（）;
new a.内部类（）;

根据这个特点，当有非静态内部类对象存在时肯定也存在着外部类对象。这也是内存泄漏的一个场景。别人持有Activity的某个非静态内部类的引用，非静态内部类持有其外部类即Activity的引用，导致Activity内存泄漏不能被回收。

静态（代码组织的方式，像是全局变量，可又跟自己的类有联系），匿名内部类，匿名对象。

成员函数含有this指针，能调用肯定有实例存在；因为类中非静态成员函数必须要通过对象.函数的方式调用。

类外跟类内调用函数；没啥区别，因为类内调用类的函数其实隐含了this指针的，也就是实际上相当于this.函数（），也一样是对象.函数的形式。

函数调用的时序性，成员变量在构造函数初始化与外部注入初始化，否则空指针。

Activity开发不关心实例；平时开发时为什么可以直接在生命周期去开始写代码，而不用去关心Activity实例的创建？是因为Activity的创建是系统进行管理的，但是任何函数想要发挥作用需要被调用才行。所以生命周期函数onXXX（）肯定是需要被调用，而系统用模板方法模式去实现这个需求了。创建Activity实例之后会调用performXXX（），里面会调用onXXX（），也就是调用我们自己Activity覆写的onXXX（）函数。

虚拟机栈的展示，类的函数的行号。

类图只能描述结构关系，实际逻辑需要时序图去描述。