设计模式

2024-01-23 10:50:58

设计模式

设计模式

  • ? 创建型模式：对象实例化的模式，创建型模式用于解耦对象的实例化过程。
  • ? 结构型模式：把类或对象结合在一起形成一个更大的结构。
  • ? 行为型模式：类和对象如何交互，及划分责任和算法。（参考1）

一、设计模式的特点

  1. 单例模式：某个类只能有一个实例，提供一个全局的访问点。
    懒汉式、饿汉式、双重检测锁、静态内部类、枚举
    经验之谈：
    一般情况下，不建议使用第 1 种和第 2 种懒汉方式，建议使用第 3 种饿汉方式。
    只有在要明确实现 lazy loading 效果时，才会使用第 5 种登记方式。
    如果涉及到反序列化创建对象时，可以尝试使用第 6 种枚举方式。
    如果有其他特殊的需求，可以考虑使用第 4 种双检锁方式。
  2. 简单工厂：一个工厂类根据传入的参量决定创建出那一种产品类的实例。
  3. 工厂方法：定义一个创建对象的接口，让子类决定实例化那个类。
  4. 抽象工厂：创建相关或依赖对象的家族，而无需明确指定具体类。
  5. 建造者模式：封装一个复杂对象的构建过程，并可以按步骤构造。
  6. 原型模式：通过复制现有的实例来创建新的实例。
  7. 适配器模式：将一个类的方法接口转换成客户希望的另外一个接口。
  8. 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。
  9. 装饰模式：动态的给对象添加新的功能。
  10. 代理模式：为其他对象提供一个代理以便控制这个对象的访问。
  11. 亨元（蝇量）模式：通过共享技术来有效的支持大量细粒度的对象。
  12. 外观模式：对外提供一个统一的方法，来访问子系统中的一群接口。
  13. 桥接模式：将抽象部分和它的实现部分分离，使它们都可以独立的变化。
  14. 模板模式：定义一个算法结构，而将一些步骤延迟到子类实现。
  15. 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。
  16. 策略模式：定义一系列算法，把他们封装起来，并且使它们可以相互替换。
  17. 状态模式：允许一个对象在其对象内部状态改变时改变它的行为。
  18. 观察者模式：对象间的一对多的依赖关系。
  19. 备忘录模式：在不破坏封装的前提下，保持对象的内部状态。
  20. 中介者模式：用一个中介对象来封装一系列的对象交互。
  21. 命令模式：将命令请求封装为一个对象，使得可以用不同的请求来进行参数化。
  22. 访问者模式：在不改变数据结构的前提下，增加作用于一组对象元素的新功能。
  23. 责任链模式：将请求的发送者和接收者解耦，使的多个对象都有处理这个请求的机会。
  24. 迭代器模式：一种遍历访问聚合对象中各个元素的方法，不暴露该对象的内部结构。

二、设计模式六大原则（参考2）

  1. 开闭原则（Open Close Principle）
  2. 里氏代换原则（Liskov Substitution Principle）LSP
  3. 依赖倒转原则（Dependence Inversion Principle）
  4. 接口隔离原则（Interface Segregation Principle）
  5. 迪米特法则（最少知道原则）（Demeter Principle）
  6. 合成复用原则（Composite Reuse Principle）

三、常问面试题

说一下设计模式？你都知道哪些？

设计模式总共有 23 种，总体来说可以分为三大类：创建型模式（ Creational Patterns ）、结构型模式（ Structural Patterns ）和行为型模式（ Behavioral Patterns ）。
创建型模式 工厂模式、抽象工厂模式、单例模式、建造者模式、原型模式 关注于对象的创建，同时隐藏创建逻辑   
结构型模式 适配器模式、过滤器模式、装饰模式、享元模式、代理模式、外观模式、组合模式、桥接模式 关注类和对象之间的组合   
行为型模式 责任链模式、命令模式、中介者模式、观察者模式、状态模式、策略模式、模板模式、空对象模式、备忘录模式、迭代器模式、解释器模式、访问者模式 关注对象之间的通信

什么是简单工厂模式

简单工厂模式又叫静态工厂方法模式，就是建立一个工厂类，对实现了同一接口的一些类进行实例的创建。比如，一台咖啡机就可以理解为一个工厂模式，你只需要按下想喝的咖啡品类的按钮（摩卡或拿铁），它就会给你生产一杯相应的咖啡，你不需要管它内部的具体实现，只要告诉它你的需求即可。

简单工厂模式是创建型模式，创建型模式顾名思义，也就是说在创建对象的时候，遇到了瓶颈才会选择的设计模式。那么该什么情况使用呢。
简单工厂模式的实质是由一个工厂类根据传入的参数，动态决定应该创建并且返回哪一个产品类（这些产品类继承自一个父类或接口）的实例。
那么也就是说：
	有已知的产品类
	你无法准确的知道编译哪个产品类
	需要在运行时决定创建哪个产品类
	产品类不多
	
场景应用案例：可以页面选择工作人员待办通信方式（短信、邮件、OA），后台通过不同方式创建不同的对象和调用不同的方法。

优点：

  • 工厂类含有必要的判断逻辑，可以决定在什么时候创建哪一个产品类的实例，客户端可以免除直接创建产品对象的责任，而仅仅“消费”产品；简单工厂模式通过这种做法实现了对责任的分割，它提供了专门的工厂类用于创建对象；
  • 客户端无须知道所创建的具体产品类的类名，只需要知道具体产品类所对应的参数即可，对于一些复杂的类名，通过简单工厂模式可以减少使用者的记忆量；
  • 通过引入配置文件，可以在不修改任何客户端代码的情况下更换和增加新的具体产品类，在一定程度上提高了系统的灵活性。

缺点：

  • 不易拓展，一旦添加新的产品类型，就不得不修改工厂的创建逻辑；
  • 产品类型较多时，工厂的创建逻辑可能过于复杂，一旦出错可能造成所有产品的创建失败，不利于系统的维护。

什么是抽象工厂模式

抽象工厂模式是在简单工厂的基础上将未来可能需要修改的代码抽象出来，通过继承的方式让子类去做决定。

比如，以上面的咖啡工厂为例，某天我的口味突然变了，不想喝咖啡了想喝啤酒，这个时候如果直接修改简单工厂里面的代码，这种做法不但不够优雅，也不符合软件设计的“开闭原则”，因为每次新增品类都要修改原来的代码。这个时候就可以使用抽象工厂类了，抽象工厂里只声明方法，具体的实现交给子类（子工厂）去实现，这个时候再有新增品类的需求，只需要新创建代码即可。

策略模式

策略模式是行为型模式，它定义了一系列的算法，并将每一个算法封装起来，而且使它们还可以相互替换。策略模式让算法独立于使用它的客户而独立变化。
在一段代码里，使用了逻辑控制（if-else,swich-case）来决定算法，算法有相似的方法和函数，就可以选择策略模式。
那么也就是说：
	某方法里有多个条件语句，条件语句代码块里有许多行为过程。
	其算法能封装到策略类
	算法随意切换
	算法与客户端隔离
	这样一来，通过选择对应的策略类，作为参数传到Content类里，在运行时配置对应的算法。

简单工厂与策略模式的区别

? 在运行时，两者都是通过传入参数进行配置，简单工厂模式则是选择创建出需要的对象，而策略模式则是配置出需要的行为算法。

? 一个是对象创建，另一个是行为算法的替换。

单例模式

单例模式：某个类只能有一个实例，提供一个全局的访问点。
懒汉式、饿汉式、双重检测锁、静态内部类、枚举
经验之谈：
	一般情况下，不建议使用第 1 种和第 2 种懒汉方式，建议使用第 3 种饿汉方式。
	只有在要明确实现 lazy loading 效果时，才会使用第 5 种登记方式。 
	如果涉及到反序列化创建对象时，可以尝试使用第 6 种枚举方式。
	如果有其他特殊的需求，可以考虑使用第 4 种双检锁方式。

模板方法模式

? 模板方法模式是指定义一个模板结构，将具体内容延迟到子类去实现。

优点：

  • 提高代码复用性：将相同部分的代码放在抽象的父类中，而将不同的代码放入不同的子类中；
  • 实现了反向控制：通过一个父类调用其子类的操作，通过对子类的具体实现扩展不同的行为，实现了反向控制并且符合开闭原则。

? 以给冰箱中放水果为例，比如，我要放一个香蕉：开冰箱门 → 放香蕉 → 关冰箱门；如果我再要放一个苹果：开冰箱门 → 放苹果 → 关冰箱门。可以看出它们之间的行为模式都是一样的，只是存放的水果品类不同而已，这个时候就非常适用模板方法模式来解决这个问题，实现代码如下：

/\* \* 添加模板方法 \*/
abstract class Refrigerator {
    public void open() {
        System.out.println("开冰箱门");
    }
    public abstract void put();

    public void close() {
        System.out.println("关冰箱门");
    }
}
class Banana extends Refrigerator {
    @Override
    public void put() {
        System.out.println("放香蕉");
    }
}
class Apple extends Refrigerator {
    @Override
    public void put() {
        System.out.println("放苹果");
    }
}
/\* \* 调用模板方法 \*/
public class TemplateTest {
    public static void main(String[] args) {
        Refrigerator refrigerator = new Banana();
        refrigerator.open();
        refrigerator.put();
        refrigerator.close();
    }
}

参考资料

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