结构型模式
适配器模式(Adapter Pattern)
- 对象的适配器模式是各种结构型模式的起源
- 适配器模式: 将某个类的接口转换成客户端期望的另一个接口表示
- 目的: 消除由于接口不匹配所造成的类的兼容性问题
适配器模式主要分为三类:
- 类的适配器模式
- 对象的适配器模式
- 接口的适配器模式
类的适配器模式
- 核心思想: 有一个Source类,拥有一个方法待适配,目标接口是Targetable, 通过Adapter类,将Source的功能扩展到Targetable里
- Source
public class Source{
public void method1(){
System.out.println("This is original method!");
}
}
- Targetable
public interface Targetable{
/* 与原类中的方法相同 */
public void method1();
/* 新类方法 */
public void method2();
}
- Adapter
public class Adapter extends Source implemments Targetable{
@Override
public void method2(){
System.out.println("This is the targetable method!");
}
}- Adapter类继承Source类,实现Targetable接口:
- AdapterTest
public class AdapterTest{
public static void main(String[] args){
Targetable target=new Adapter();
target.method1();
target.method2();
}
}- 这样Targetable接口的实现类就具有Source类的功能
对象的适配器模式
- 基本思路和类的适配器相同,只是将Adapter类作修改 ,不继承Source类,而是持有Source类的实例,以达到解决兼容性问题
- Wrapper
public class Wrapper implements Targetable{
private Source source;
public Wrapper(Source source){
super();
this.source=source;
}
@Override
public void method1(){
source.method1();
}
@override
public void method2(){
System.out.println("This is the targetable method!");
}
}
- Test
public class AdapterTest{
public static void main(String[] args){
Source source=new Source();
Targetable target=new Wrapper(source);
target.method1();
target.nethod2();
}
}接口的适配器模式
- 一个接口中有多个抽象方法,当写该接口的实现类时,必须实现该接口的所有方法,这样明显比较浪费,因为并不是所有的方法都是需要用到的,有时只要引入一些即可.为了解决这样的问题,引入了接口适配器模式
- 接口适配器模式: 借助于一个抽象类,该抽象类实现了该接口以及所有的方法,只需要和该抽象类进行联系即可.
- 只需要写一个类,继承该抽象类,重写需要用到的方法
- Sourceable
public interface Sourceable{
public void method1();
public void method2();
}
- Wrapper-抽象类
public abstract class Wrapper implements Sourceable{
public void method1(){}
public void method2(){}
}
- SourceSub1
public class SourceSub1 extends Wrapper{
public void method1(){
System.out.println("The sourceable interface's first Sub");
}
}
- SourceSub2
public class SourceSub2 extends Wrapper(){
public void method2(){
System.out.println("The Sourceable interface's second Sub");
}
}
- WrapperTest
public class WrapperTest{
public static void main(String[] args){
Sourceable source1=new SourceSub1();
Sourceable source2=new SourceSub2();
source1.method1();
source1.method2();
source2.method1();
source2.method2();
}
}三种适配器模式的应用场景:
类的适配器模式:
- 当希望一个类转换成满足另一个新接口的类时,可以使用类的适配器模式
- 创建一个新类,继承原有的类,实现新的接口即可
对象的适配器模式:
- 当希望一个对象转换成满足另一个新接口的对象时,可以使用对象的适配器模式
- 创建一个Wrapper类,持有原类的一个实例,在Wrapper类的方法中,调用实例的方法即可
接口的适配器模式:
- 当不希望实现一个接口中所有的方法时,可以使用接口的适配器模式
- 创建一个抽象类Wrapper,实现所有方法,写其它类时,只要继承抽象类即可
装饰器模式(Decorator)
- 装饰器模式: 给一个对象动态地增加一些新的功能
- 装饰器模式要求装饰对象和被装饰对象实现同一个接口, 装饰对象持有被装饰对象的实例
- Source类时被装饰类 ,Decorator类是装饰类,可以为Source类动态地增加一些功能:
- Sourceable
public interface Sourceable{
public void method();
}
- Source
public class Source implements Sourceable{
@Override
public void method(){
System.out.println("The original method!");
}
}
- Decorator
public class Decorator implements Sourceable{
private Sourceable source;
public Decorator(Sourceable source){
super();
this.source=source;
}
@Override
public void method(){
System.out.println("Before decorator!");
source.method();
System.out.println("After decorator!");
}
}
-Test
public class DecoratorTest{
public static void main(String[] args){
Sourceable source=new Source();
Sourceable obj=new Decorator(source);
obj.method();
}
}装饰器模式应用场景:
- 需要扩展一个类的功能
- 动态地为一个对象增加功能,而且还能动态地撤销(继承的功能是静态的,不能动态增删)
- 装饰器模式的缺点: 产生过多类似的对象,不易排错
代理模式(Proxy)
- 代理模式: 创建一个代理类,替原对象进行一些操作
- Sourceable
public interface Sourceable{
public void method();
}
- Source
public class Source implements Sourceable{
@Override
public void method(){
System.out.println("The original method!");
}
}
- Proxy
public class Proxy implements Sourceable{
private Source source;
public Proxy(){
super();
this.source=new Source;
}
@Override
public void method(){
before();
source.method();
after();
}
public void before(){
System.out.println("Before Proxy!");
}
public void after(){
System.out.println("After Proxy!");
}
}
- ProxyTest
public class ProxyTest{
public static void main(String[] args){
Sourceable source=new Proxy();
source.method();
}
}代理模式的应用场景:
已有的方法在使用的时候需要对原有的方法进行改进,有两种方法:
- 修改原有的方法来适应: 这样违反了"对扩展开放,对修改关闭"的原则 .不推荐使用
- 采用一个代理类调用原有的方法,且对产生的结果进行控制. 即代理模式
- 使用代理模式,可以将功能划分的更加清晰,有助于后期维护
外观模式(Facade)
- 在Spring中,可以将类与类之间的关系配置到配置文件中
- 外观模式: 为了解决类与类之间的依赖关系,将类鱼雷之间的关系放到一个Facade类中,降低类与类之间的耦合度,该模式中没有涉及到接口
- CPU
public class CPU{
public void startup(){
System.out.println("CPU startup!");
}
public void shutdown(){
System.out.println("CPU shutdown!");
}
}
- Memory
public class Memory{
public void startup(){
System.out.println("Memory startup!");
}
public void shutdown(){
System.out.println("Memory shutdown!");
}
}
- Disk
public class Disk{
public void startup(){
System.out.println("Disk startup!");
}
public void shutdown(){
System.out.println("Disk shutdown!");
}
}
- Computer
public class Computer{
private CPU cpu;
private Memory memory;
private Disk disk;
public Computer(){
cpu=new CPU();
memory=new Memory();
disk=new Disk();
}
public void startup(){
System.out.println("Start the computer!");
cpu.startup();
memory.startup();
disk.startup();
System.out.println("Start the computer finished!");
}
public void shutdown(){
System.out.println("Begin to close the computer!");
cpu.shutdown();
memory.shutdown();
disk.shutdown();
System.out.println("Computer closed!");
}
}
-User
public class User{
public static void main(String[] args){
Computer computer=new Computer();
computer.startup();
computer.shutdown();
}
}- 如果没有Computer类 ,CPU,Memory,Disk之间会互相持有实例,产生关系,这样会造成严重依赖
- 修改一个类,可能会带来其它类的修改
- 有了Computer类,各个类之间的关系就放在类Computer类里,这样就起到解耦的作用
桥接模式(Bridge)
- 桥接模式: 将事物和具体实现分开,二者可以各自独立的变化
将抽象化与实现化解耦,使得二者可以独立变化:
JDBC桥DriverManager:
- JDBC连接数据库的时候,在各个数据库之间进行切换,基本不需要改动太多的代码,甚至一点不用改动
- 原因在于JDBC提供统一接口,每个数据库提供各自实现,用一个叫作数据库驱动的程序来桥接即可
- Sourceable
public interface Sourceable{
public void method();
}
- SourceSub1
public class SourceSub1 implements Sourceable{
@Override
public void method(){
System.out.println("This is the first sub!");
}
}
- SourceSub2
public class SourceSub2 implements Sourceable{
@Override
public void method(){
System.out.println("This is the second sub!");
}
}
- 定义一个桥,持有Sourceable的一个实例
public abstract class Bridge{
private Sourceable source;
public void method(){
source.method();
}
public Sourceable getSource(){
return source;
}
public void getSource(Sourceable source){
this.source=source;
}
}
- MyBridge
public class MyBridge extends Bridge{
public void method(){
getSource().method();
}
}
- BridgeTest
public class BridgeTest{
public static void main(String[] args){
Bridge bridge=new MyBridge();
/* 调用第一个对象 */
Sourceable source1=new SourceSub1();
bridge.setSource(source1);
bridge.method();
/* 调用第二个对象 */
Sourceable source2=new SourceSub2();
bridge.setSource(source2);
bridge.method();
}
}- 通过对Bridge类的调用,实现了对接口Sourceable的实现类SourceSub1和SourceSub2的调用
- 示例: JDBC连接原理
组合模式(Composite)
- 组合模式: 部分-整体模式,在处理类似树形结构的问题时比较方便
- TreeNode
public class TreeNode{
private String name;
private TreeNode parent;
private Vector<TreeNode> children=new Vector<TreeNode>();
public TreeNode(String name){
this.name=name;
}
public String getName(){
return name;
}
public void setName(String name){
this.name=name;
}
public TreeNode getParent(){
return parent;
}
public void setParent(TreeNode parent){
this.parent=parent;
}
/* 添加孩子节点 */
public void add(TreeNode node){
children.add(node);
}
/* 删除孩子节点 */
public void remove(TreeNode node){
children.remove(node);
}
/* 获得孩子节点 */
public Enumeration<TreeNode> getChildren(){
return children.elements();
}
}
- Tree
public class Tree{
TreeNode root=null;
public Tree(String name){
root=new TreeNode(name);
}
public void main(String[] args){
Tree tree=new Tree("A");
TreeNode nodeB=new TreeNode("B");
TreeNode nodeC=new TreeNode("C");
nodeB.add(nodeC);
tree.root.add(nodeB);
System.out.println("Build the tree finished!");
}
}组合模式使用场景:
- 将多个对象组合在一起进行操作
- 常用于表示树形结构中:二叉树
享元模式
- 享元模式: 主要目的是实现对象共享,即共享池
- 当系统中对象多的时候可以减少内存的开销,通常与工厂模式一起使用
FlyWeightFactory: 负责创建和管理享元单元
- 当一个客户端请求时,工厂需要检查当前对象池中是否有符合条件的对象
- 如果有,就返回已经存在的对象
- 如果没有,就创建一个新对象
- FlyWeight: 超类
共享的对象的特点:
- 共享对象有一些共同的属性
- 这些属性对于每个连接来说都是一样的
基于共享对象的特点,可以用享元模式处理共享对象:
- 将类似属性作为内部数据
- 其它的属性作为外部数据
- 在方法调用时,当作参数传进来
- 这样可以节省内存空间,减少实例的数量
示例: 数据库连接池
public class ConnectionPool{ private Vector<Connection> pool; /* 公有属性 */ private String url="jdbc:mysql://localhost:3306/test"; private String username="root"; private String password="root"; private String driverClassName="com.mysql.jdbc.Driver"; private int poolSize=100; private static ConnectionPool instance=null; Connection conn=null; /* 构造方法,负责初始化 */ private ConnectionPool(){ pool = new Vector<Connection>(poolSize); for(int i=0;i<poolSize;i++){ try{ Class.forName(driverClassName); conn=DriverManager.getConnection(url,user,password); pool.add(conn); }catch(ClassNotFoundException e){ e.printStackTrace(); }catch(SQLEXception e){ e.printStackTrace(); }
}
/* 返回连接到连接池 */
public sysnchronized void release(){
pool.add(conn);
}
/* 返回连接池中的一个数据库 */
public syschronized Connection getConnection(){
if(pool.size()>0){
Connection conn=pool.get(0);
pool.remove(conn);
return conn;
}else{
return null;
}
}}
- **通过连接池的连接,实现数据库连接的共享:**
![[Java]23种设计模式](https://ucc.alicdn.com/3mfxe2r26qbaq/developer-article1631534/20241030/75e0b318e301432d84f68edea4a889c7.png?x-oss-process=image/resize,h_160,m_lfit)