序号 模式 & 描述 包括
1 创建型模式
这些设计模式提供了一种在创建对象的同时隐藏创建逻辑的方式,而不是使用 new 运算符直接实例化对象。这使得程序在判断针对某个给定实例需要创建哪些对象时更加灵活。

- 工厂模式(Factory Pattern)
- 抽象工厂模式(Abstract Factory Pattern)
- 单例模式(Singleton Pattern)
- 建造者模式(Builder Pattern)
- 原型模式(Prototype Pattern)
2 结构型模式
这些设计模式关注类和对象的组合。继承的概念被用来组合接口和定义组合对象获得新功能的方式。

- 适配器模式(Adapter Pattern)
- 桥接模式(Bridge Pattern)
- 过滤器模式(Filter、Criteria Pattern)
- 组合模式(Composite Pattern)
- 装饰器模式(Decorator Pattern)
- 外观模式(Facade Pattern)
- 享元模式(Flyweight Pattern)
- 代理模式(Proxy Pattern)
3 行为型模式
这些设计模式特别关注对象之间的通信。

- 责任链模式(Chain of Responsibility Pattern)
- 命令模式(Command Pattern)
- 解释器模式(Interpreter Pattern)
- 迭代器模式(Iterator Pattern)
- 中介者模式(Mediator Pattern)
- 备忘录模式(Memento Pattern)
- 观察者模式(Observer Pattern)
- 状态模式(State Pattern)
- 空对象模式(Null Object Pattern)
- 策略模式(Strategy Pattern)
- 模板模式(Template Pattern)
- 访问者模式(Visitor Pattern)
4 J2EE 模式
这些设计模式特别关注表示层。这些模式是由 Sun Java Center 鉴定的。

- MVC 模式(MVC Pattern)
- 业务代表模式(Business Delegate Pattern)
- 组合实体模式(Composite Entity Pattern)
- 数据访问对象模式(Data Access Object Pattern)
- 前端控制器模式(Front Controller Pattern)
- 拦截过滤器模式(Intercepting Filter Pattern)
- 服务定位器模式(Service Locator Pattern)
- 传输对象模式(Transfer Object Pattern)

设计模式的六大原则

1、开闭原则(Open Close Principle)
开闭原则的意思是:对扩展开放,对修改关闭。在程序需要进行拓展的时候,不能去修改原有的代码,实现一个热插拔的效果。简言之,是为了使程序的扩展性好,易于维护和升级。想要达到这样的效果,我们需要使用接口和抽象类,后面的具体设计中我们会提到这点。
2、里氏代换原则(Liskov Substitution Principle)
里氏代换原则是面向对象设计的基本原则之一。 里氏代换原则中说,任何基类可以出现的地方,子类一定可以出现。LSP 是继承复用的基石,只有当派生类可以替换掉基类,且软件单位的功能不受到影响时,基类才能真正被复用,而派生类也能够在基类的基础上增加新的行为。里氏代换原则是对开闭原则的补充。实现开闭原则的关键步骤就是抽象化,而基类与子类的继承关系就是抽象化的具体实现,所以里氏代换原则是对实现抽象化的具体步骤的规范。
3、依赖倒转原则(Dependence Inversion Principle)
这个原则是开闭原则的基础,具体内容:针对接口编程,依赖于抽象而不依赖于具体。
4、接口隔离原则(Interface Segregation Principle)
这个原则的意思是:使用多个隔离的接口,比使用单个接口要好。它还有另外一个意思是:降低类之间的耦合度。由此可见,其实设计模式就是从大型软件架构出发、便于升级和维护的软件设计思想,它强调降低依赖,降低耦合。
5、迪米特法则,又称最少知道原则(Demeter Principle)
最少知道原则是指:一个实体应当尽量少地与其他实体之间发生相互作用,使得系统功能模块相对独立。
6、合成复用原则(Composite Reuse Principle)
合成复用原则是指:尽量使用合成/聚合的方式,而不是使用继承。

工厂模式

工厂模式(Factory Pattern)是 Java 中最常用的设计模式之一。这种类型的设计模式属于创建型模式,它提供了一种创建对象的最佳方式。
在工厂模式中,我们在创建对象时不会对客户端暴露创建逻辑,并且是通过使用一个共同的接口来指向新创建的对象。

介绍

意图:定义一个创建对象的接口,让其子类自己决定实例化哪一个工厂类,工厂模式使其创建过程延迟到子类进行。
主要解决:主要解决接口选择的问题。
何时使用:我们明确地计划不同条件下创建不同实例时。
如何解决:让其子类实现工厂接口,返回的也是一个抽象的产品。
关键代码:创建过程在其子类执行。
应用实例: 1、您需要一辆汽车,可以直接从工厂里面提货,而不用去管这辆汽车是怎么做出来的,以及这个汽车里面的具体实现。 2、Hibernate 换数据库只需换方言和驱动就可以。
优点: 1、一个调用者想创建一个对象,只要知道其名称就可以了。 2、扩展性高,如果想增加一个产品,只要扩展一个工厂类就可以。 3、屏蔽产品的具体实现,调用者只关心产品的接口。
缺点:每次增加一个产品时,都需要增加一个具体类和对象实现工厂,使得系统中类的个数成倍增加,在一定程度上增加了系统的复杂度,同时也增加了系统具体类的依赖。这并不是什么好事。
使用场景: 1、日志记录器:记录可能记录到本地硬盘、系统事件、远程服务器等,用户可以选择记录日志到什么地方。 2、数据库访问,当用户不知道最后系统采用哪一类数据库,以及数据库可能有变化时。 3、设计一个连接服务器的框架,需要三个协议,”POP3”、”IMAP”、”HTTP”,可以把这三个作为产品类,共同实现一个接口。
注意事项:作为一种创建类模式,在任何需要生成复杂对象的地方,都可以使用工厂方法模式。有一点需要注意的地方就是复杂对象适合使用工厂模式,而简单对象,特别是只需要通过 new 就可以完成创建的对象,无需使用工厂模式。如果使用工厂模式,就需要引入一个工厂类,会增加系统的复杂度。

实现

我们将创建一个 Shape 接口和实现 Shape 接口的实体类。下一步是定义工厂类 ShapeFactory
FactoryPatternDemo 类使用 ShapeFactory 来获取 Shape 对象。它将向 ShapeFactory 传递信息(CIRCLE / RECTANGLE / SQUARE),以便获取它所需对象的类型。

image.png

步骤 1

创建一个接口:

  1. public interface Shape {
  2. void draw();
  3. }

步骤 2

创建实现接口的实体类。

  1. public class Rectangle implements Shape {
  2. @Override
  3. public void draw() {
  4. System.out.println("Inside Rectangle::draw() method.");
  5. }
  6. }
  1. public class Square implements Shape {
  2. @Override
  3. public void draw() {
  4. System.out.println("Inside Square::draw() method.");
  5. }
  6. }
  1. public class Circle implements Shape {
  2. @Override
  3. public void draw() {
  4. System.out.println("Inside Circle::draw() method.");
  5. }
  6. }

步骤 3

创建一个工厂,生成基于给定信息的实体类的对象。

  1. public class ShapeFactory {
  2. //使用 getShape 方法获取形状类型的对象
  3. public Shape getShape(String shapeType){
  4. if(shapeType == null){
  5. return null;
  6. }
  7. if(shapeType.equalsIgnoreCase("CIRCLE")){
  8. return new Circle();
  9. } else if(shapeType.equalsIgnoreCase("RECTANGLE")){
  10. return new Rectangle();
  11. } else if(shapeType.equalsIgnoreCase("SQUARE")){
  12. return new Square();
  13. }
  14. return null;
  15. }
  16. }

步骤 4

使用该工厂,通过传递类型信息来获取实体类的对象。

  1. public class FactoryPatternDemo {
  2. public static void main(String[] args) {
  3. ShapeFactory shapeFactory = new ShapeFactory();
  4. //获取 Circle 的对象,并调用它的 draw 方法
  5. Shape shape1 = shapeFactory.getShape("CIRCLE");
  6. //调用 Circle 的 draw 方法
  7. shape1.draw();
  8. //获取 Rectangle 的对象,并调用它的 draw 方法
  9. Shape shape2 = shapeFactory.getShape("RECTANGLE");
  10. //调用 Rectangle 的 draw 方法
  11. shape2.draw();
  12. //获取 Square 的对象,并调用它的 draw 方法
  13. Shape shape3 = shapeFactory.getShape("SQUARE");
  14. //调用 Square 的 draw 方法
  15. shape3.draw();
  16. }
  17. }

步骤 5

执行程序,输出结果:

  1. Inside Circle::draw() method.
  2. Inside Rectangle::draw() method.
  3. Inside Square::draw() method.

抽象工厂模式

抽象工厂模式(Abstract Factory Pattern)是围绕一个超级工厂创建其他工厂。该超级工厂又称为其他工厂的工厂。这种类型的设计模式属于创建型模式,它提供了一种创建对象的最佳方式。
在抽象工厂模式中,接口是负责创建一个相关对象的工厂,不需要显式指定它们的类。每个生成的工厂都能按照工厂模式提供对象。

介绍

意图:提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口,而无需指定它们具体的类。
主要解决:主要解决接口选择的问题。
何时使用:系统的产品有多于一个的产品族,而系统只消费其中某一族的产品。
如何解决:在一个产品族里面,定义多个产品。
关键代码:在一个工厂里聚合多个同类产品。
应用实例:工作了,为了参加一些聚会,肯定有两套或多套衣服吧,比如说有商务装(成套,一系列具体产品)、时尚装(成套,一系列具体产品),甚至对于一个家庭来说,可能有商务女装、商务男装、时尚女装、时尚男装,这些也都是成套的,即一系列具体产品。假设一种情况(现实中是不存在的,要不然,没法进入共产主义了,但有利于说明抽象工厂模式),在您的家中,某一个衣柜(具体工厂)只能存放某一种这样的衣服(成套,一系列具体产品),每次拿这种成套的衣服时也自然要从这个衣柜中取出了。用 OOP 的思想去理解,所有的衣柜(具体工厂)都是衣柜类的(抽象工厂)某一个,而每一件成套的衣服又包括具体的上衣(某一具体产品),裤子(某一具体产品),这些具体的上衣其实也都是上衣(抽象产品),具体的裤子也都是裤子(另一个抽象产品)。
优点:当一个产品族中的多个对象被设计成一起工作时,它能保证客户端始终只使用同一个产品族中的对象。
缺点:产品族扩展非常困难,要增加一个系列的某一产品,既要在抽象的 Creator 里加代码,又要在具体的里面加代码。
使用场景: 1、QQ 换皮肤,一整套一起换。 2、生成不同操作系统的程序。
注意事项:产品族难扩展,产品等级易扩展。

实现

我们将创建 ShapeColor 接口和实现这些接口的实体类。下一步是创建抽象工厂类 AbstractFactory。接着定义工厂类 ShapeFactoryColorFactory,这两个工厂类都是扩展了 AbstractFactory。然后创建一个工厂创造器/生成器类 FactoryProducer
AbstractFactoryPatternDemo 类使用 FactoryProducer 来获取 AbstractFactory 对象。它将向 AbstractFactory 传递形状信息 ShapeCIRCLE / RECTANGLE / SQUARE),以便获取它所需对象的类型。同时它还向 AbstractFactory 传递颜色信息 ColorRED / GREEN / BLUE),以便获取它所需对象的类型。
image.png

步骤 1

为形状创建一个接口。

  1. public interface Shape {
  2. void draw();
  3. }

步骤 2

创建实现接口的实体类。
Rectangle.java

  1. public class Rectangle implements Shape {
  2. @Override
  3. public void draw() {
  4. System.out.println("Inside Rectangle::draw() method.");
  5. }
  6. }
  1. public class Square implements Shape {
  2. @Override
  3. public void draw() {
  4. System.out.println("Inside Square::draw() method.");
  5. }
  6. }
  1. public class Circle implements Shape {
  2. @Override
  3. public void draw() {
  4. System.out.println("Inside Circle::draw() method.");
  5. }
  6. }

为颜色创建一个接口。

  1. public interface Color {
  2. void fill();
  3. }

步骤4

创建实现接口的实体类。

  1. public class Red implements Color {
  2. @Override
  3. public void fill() {
  4. System.out.println("Inside Red::fill() method.");
  5. }
  6. }
  1. public class Green implements Color {
  2. @Override
  3. public void fill() {
  4. System.out.println("Inside Green::fill() method.");
  5. }
  6. }


  1. public class Blue implements Color {
  2. @Override
  3. public void fill() {
  4. System.out.println("Inside Blue::fill() method.");
  5. }
  6. }

步骤 5

为 Color 和 Shape 对象创建抽象类来获取工厂。

  1. public abstract class AbstractFactory {
  2. public abstract Color getColor(String color);
  3. public abstract Shape getShape(String shape);
  4. }

步骤 6

创建扩展了 AbstractFactory 的工厂类,基于给定的信息生成实体类的对象。

  1. public class ShapeFactory extends AbstractFactory {
  2. @Override
  3. public Shape getShape(String shapeType){
  4. if(shapeType == null){
  5. return null;
  6. }
  7. if(shapeType.equalsIgnoreCase("CIRCLE")){
  8. return new Circle();
  9. } else if(shapeType.equalsIgnoreCase("RECTANGLE")){
  10. return new Rectangle();
  11. } else if(shapeType.equalsIgnoreCase("SQUARE")){
  12. return new Square();
  13. }
  14. return null;
  15. }
  16. @Override
  17. public Color getColor(String color) {
  18. return null;
  19. }
  20. }
  1. public class ColorFactory extends AbstractFactory {
  2. @Override
  3. public Shape getShape(String shapeType){
  4. return null;
  5. }
  6. @Override
  7. public Color getColor(String color) {
  8. if(color == null){
  9. return null;
  10. }
  11. if(color.equalsIgnoreCase("RED")){
  12. return new Red();
  13. } else if(color.equalsIgnoreCase("GREEN")){
  14. return new Green();
  15. } else if(color.equalsIgnoreCase("BLUE")){
  16. return new Blue();
  17. }
  18. return null;
  19. }
  20. }

步骤 7

创建一个工厂创造器/生成器类,通过传递形状或颜色信息来获取工厂。

  1. public class FactoryProducer {
  2. public static AbstractFactory getFactory(String choice){
  3. if(choice.equalsIgnoreCase("SHAPE")){
  4. return new ShapeFactory();
  5. } else if(choice.equalsIgnoreCase("COLOR")){
  6. return new ColorFactory();
  7. }
  8. return null;
  9. }
  10. }

步骤 8

使用 FactoryProducer 来获取 AbstractFactory,通过传递类型信息来获取实体类的对象。

  1. public class AbstractFactoryPatternDemo {
  2. public static void main(String[] args) {
  3. //获取形状工厂
  4. AbstractFactory shapeFactory = FactoryProducer.getFactory("SHAPE");
  5. //获取形状为 Circle 的对象
  6. Shape shape1 = shapeFactory.getShape("CIRCLE");
  7. //调用 Circle 的 draw 方法
  8. shape1.draw();
  9. //获取形状为 Rectangle 的对象
  10. Shape shape2 = shapeFactory.getShape("RECTANGLE");
  11. //调用 Rectangle 的 draw 方法
  12. shape2.draw();
  13. //获取形状为 Square 的对象
  14. Shape shape3 = shapeFactory.getShape("SQUARE");
  15. //调用 Square 的 draw 方法
  16. shape3.draw();
  17. //获取颜色工厂
  18. AbstractFactory colorFactory = FactoryProducer.getFactory("COLOR");
  19. //获取颜色为 Red 的对象
  20. Color color1 = colorFactory.getColor("RED");
  21. //调用 Red 的 fill 方法
  22. color1.fill();
  23. //获取颜色为 Green 的对象
  24. Color color2 = colorFactory.getColor("GREEN");
  25. //调用 Green 的 fill 方法
  26. color2.fill();
  27. //获取颜色为 Blue 的对象
  28. Color color3 = colorFactory.getColor("BLUE");
  29. //调用 Blue 的 fill 方法
  30. color3.fill();
  31. }
  32. }


步骤 9

执行程序,输出结果:

image.png