Java设计模式实战：23种模式详解

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设计模式

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"白话java23种设计模式" 设计模式是软件工程中不可或缺的一部分，它们是经过时间考验、被广泛接受的解决方案集合，用于解决在软件设计过程中经常遇到的问题。这些模式代表了最佳实践，可以帮助开发者创建可维护、可扩展且高效的应用程序。《白话java23设计模式》系列涵盖了设计模式的基础理论与实际应用，旨在帮助读者深入理解和掌握这些模式。 1. **简单工厂模式(SimpleFactory)**：这是最简单的工厂模式，提供一个静态方法来创建对象，避免客户端直接new对象，使得代码更易维护和扩展。 2. **外观模式(Facade)**：简化复杂的系统接口，为子系统提供一个统一的入口，降低客户端与子系统之间的耦合度。 3. **适配器模式(Adapter)**：允许两个不兼容的接口之间进行通信，通过适配器类将旧的接口转换成新的接口，使原有类能在新环境中正常工作。 4. **单例模式(Singleton)**：确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点，常用于配置中心、缓存管理等场景。 5. **工厂方法模式(FactoryMethod)**：定义一个创建对象的接口，但由子类决定要实例化的类，允许延迟实例化，提高代码的灵活性。 6. **抽象工厂模式(AbstractFactory)**：提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定它们的具体类，适用于多个产品族的场景。 7. **策略模式(Strategy)**：定义一组可互相替换的算法，使算法的变化独立于使用它的客户。策略模式可以替代条件分支语句，使代码更易于理解和维护。 8. **命令模式(Command)**：将请求封装为一个对象，使得可以使用不同的请求、队列请求、记录请求日志，以及支持可撤销的操作。 9. **桥接模式(Bridge)**：将抽象部分与实现部分分离，使得它们可以独立变化，降低了系统的耦合度。 10. **装饰模式(Decorator)**：动态地给一个对象添加一些额外的职责，比生成子类更加灵活。 11. **生成器模式(Builder)**：将复杂对象的构建与其表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。 12. **原型模式(Prototype)**：通过复制已有对象来创建新对象，避免了重复的构造过程。 13. **中介者模式(Mediator)**：定义一个中介对象来简化原本复杂的对象交互，降低系统的耦合度。 14. **代理模式(Proxy)**：为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问，可以用于权限控制、远程代理等场景。 15. **观察者模式(Observer)**：定义对象间的一种一对多的依赖关系，当一个对象的状态发生改变时，所有依赖于它的对象都会得到通知并自动更新。 16. **迭代器模式(Iterator)**：提供一种方法顺序访问聚合对象的元素，而又不暴露其底层表示。 17. **组合模式(Composite)**：将对象组织成树形结构，可以一致地处理单个对象和对象集合。 18. **模板方法模式(TemplateMethod)**：在抽象类中定义操作中的算法骨架，而将一些步骤延迟到子类中，使得子类可以不改变一个算法的结构即可重定义该算法的某些特定步骤。 19. **状态模式(State)**：允许对象在其内部状态改变时改变其行为，对象看起来似乎修改了它的类。 20. **备忘录模式(Memento)**：在不破坏封装性的前提下，捕获一个对象的内部状态，并在该对象之外保存这个状态，以便以后恢复对象的原始状态。 21. **享元模式(Flyweight)**：通过共享技术有效地支持大量细粒度的对象，减少内存消耗。 22. **解释器模式(Interpreter)**：提供一个语言的文法表示，并定义了一个解释器来解释语言的实例。 23. **职责链模式(ChainofResponsibility)**：将多个处理者对象链接在一起，形成一条链，请求沿着链传递，直到有处理者处理为止。 24. **访问者模式(Visitor)**：表示一个作用于某对象结构中的各元素的操作，它可以在不改变各元素的类的前提下定义作用于这些元素的新操作。 25. **临别总结：设计模式与7大原则**：包括单一职责原则、开闭原则、里氏替换原则、依赖倒置原则、接口隔离原则、迪米特法则和合成复用原则，这些原则是设计模式的基础，指导着良好软件设计的方向。通过学习这23种设计模式，开发者能够更好地应对各种编程挑战，提升代码质量和可维护性，成为一名优秀的软件工程师。

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帮助封装：简单工厂虽然很简单，但是非常友好的帮助我们实现了组件的封装，然后让组件外部能真正面向接口编程。

解耦：通过简单工厂，实现了客户端和具体实现类的解耦。如同上面的例子，客户端根本就不知道具体是由谁来实现，也不知道具体是如何实现的，客户端只

是通过工厂获取它需要的接口对象。

可能增加客户端的复杂度：如果通过客户端的参数来选择具体的实现类，那么就必须让客户端能理解各个参数所代表的具体功能和含义，这会增加客户端使用

的难度，也部分暴露了内部实现，这种情况可以选用可配置的方式来实现。

不方便扩展子工厂：私有化简单工厂的构造方法，使用静态方法来创建接口，也就不能通过写简单工厂类的子类来改变创建接口的方法的行为了。不过，通常

情况下是不需要为简单工厂创建子类的。

3.6 思考简单工厂

1. 简单工厂的本质

简单工厂的本质是：选择实现。

注意简单工厂的重点在选择，实现是已经做好了的。就算实现再简单，也要由具体的实现类来实现，而不是在简单工厂里面来实现。简单工厂的目

的在于为客户端来选择相应的实现，从而使得客户端和实现之间解耦，这样一来，具体实现发生了变化，就不用变动客户端了，这个变化会

被简单工厂吸收和屏蔽掉。

实现简单工厂的难点就在于“如何选择”实现，前面讲到了几种传递参数的方法，那都是静态的参数，还可以实现成为动态的参数。比如：

在运行期间，由工厂去读取某个内存的值，或者是去读取数据库中的值，然后根据这个值来选择具体的实现等等。

2. 何时选用简单工厂

建议在如下情况中，选用简单工厂：如果想要完全封装隔离具体实现，让外部只能通过接口来操作封装体，那么可以选用简单工

厂，让客户端通过工厂来获取相应的接口，而无需关心具体实现；如果想要把对外创建对象的职责集中管理和控制，可以选用简单工厂，

一个简单工厂可以创建很多的、不相关的对象，可以把对外创建对象的职责集中到一个简单工厂来，从而实现集中管理和控制。

3.7 相关模式

1. 简单工厂和抽象工厂模式

简单工厂是用来选择实现的，可以选择任意接口的实现，一个简单工厂可以有多个用于选择并创建对象的方法，多个方法创建的对象可以有关

系也可以没有关系。

抽象工厂模式是用来选择产品簇的实现的，也就是说一般抽象工厂里面有多个用于选择并创建对象的方法，但是这些方法所创建的对象之

间通常是有关系的，这些被创建的对象通常是构成一个产品簇所需要的部件对象。

另外一个方案，就是到电子市场，找一家专业装机的公司，把具体的要求一讲，然后就等着拿电脑就好了。当然价格会比自己全部 DIY 贵一些，但综合起来这

还算是个不错的选择，估计也是大多数人的选择。如图所示：

这个专业的装机公司就相当于本章的主角——Facade。有了它，我们就不用自己去跟众多卖配件的公司打交道，只需要跟装机公司交互就可以了，由装机公司

去跟各个卖配件的公司交互，并组装好电脑返回给我们。

把上面的过程抽象一下，如果把电子市场看成是一个系统，而各个卖配件的公司看成是模块的话，就类似于出现了这样一种情况：客户端为了完成某个功能，

需要去调用某个系统中的多个模块，把它们称为是 A 模块、B 模块和 C 模块吧，对于客户端而言，那就需要知道 A、B、C 这三个模块的功能，还需要知道如何

组合这多个模块提供的功能来实现自己所需要的功能，非常麻烦。

要是有一个简单的方式能让客户端去实现相同的功能多好啊，这样，客户端就不用跟系统中的多个模块交互，而且客户端也不需要知道那么多模块的细节功能

了，实现这个功能的就是 Facade。

1.2 代码生成的应用

很多公司都有这样的应用工具，能根据配置生成代码。一般这种工具都是公司内部使用，较为专有的工具，生成的多是按照公司的开发结构来实现的常见的基

础功能，比如增删改查。这样每次在开发实际应用的时候，就可以以很快的速度把基本的增删改查实现出来，然后把主要的精力都放在业务功能的实现上。

当然这里不可能去实现一个这样的代码生成工具，那需要整本书的内容，这里仅用它来说明外观模式。

假设使用代码生成出来的每个模块都具有基本的三层架构，分为：表现层、逻辑层和数据层，那么代码生成工具里面就应该有相应的代码生成处理模块。

另外，代码生成工具自身还需要一个配置管理的模块，通过配置来告诉代码生成工具，每个模块究竟需要生成哪些层的代码，比如：通过配置来描述，是只需

要生成表现层代码呢，还是三层都生成。具体的模块示意如图所示：

13. private boolean needGenBusiness = true;

14. /**

15. * 是否需要生成 DAO，默认是 true

16. */

17. private boolean needGenDAO = true;

18. public boolean isNeedGenPresentation() {

19. return needGenPresentation;

20. }

21. public void setNeedGenPresentation(

22. this.needGenPresentation = needGenPresentation;

23. }

24. public boolean isNeedGenBusiness() {

25. return needGenBusiness;

26. }

27. public void setNeedGenBusiness(boolean needGenBusiness) {

28. this.needGenBusiness = needGenBusiness;

29. }

30. public boolean isNeedGenDAO() {

31. return needGenDAO;

32. }

33. public void setNeedGenDAO(boolean needGenDAO) {

34. this.needGenDAO = needGenDAO;

35. }

36. }

37. 接下来看看配置管理的实现示意，示例代码如下：

38. /**

39. * 示意配置管理，就是负责读取配置文件，

40. * 并把配置文件的内容设置到配置 Model 中去，是个单例

41. */

42. public class ConfigManager {

43. private static ConfigManager manager = null;

44. private static ConfigModel cm = null;

45. private ConfigManager(){

46. //

47. }

48. public static ConfigManager getInstance(){

49. if(manager == null){

50. manager = new ConfigManager();

51. cm = new ConfigModel();

52. //读取配置文件，把值设置到 ConfigModel 中去，这里省略了

53. }

54. return manager;

55. }

56. /**

57. * 获取配置的数据

58. * [@return](http://my.oschina.net/u/556800) 配置的数据

59. */

60. public ConfigModel getConfigData(){

61. return cm;

62. }

63. }

64. 接下来就来看看各个生成代码的模块，在示意中，它们的实现类似，就是获取配置文件的内容，然后按照配置来生成相应的代码。分别看看它们的示意

实现，先看生成表现层的示意实现，示例代码如下：

65. /**

66. * 示意生成表现层的模块

67. */

68. public class Presentation {

69. public void generate(){

70. //1：从配置管理里面获取相应的配置信息

71. ConfigModel cm = ConfigManager.getInstance().getConfigData();

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