Java中的设计模式

作者：Java中的设计模式NEWPRODUCTCONTENTS目录01添加目录标题02设计模式概述03创建型设计模式04结构型设计模式05行为型设计模式06并发型设计模式添加章节标题PART01设计模式概述PART02定义和作用作用：帮助开发者更好地理解、设计和实现软件系统设计模式：在软件设计中，针对特定问题的解决方案目的：提高代码质量，降低维护成本，提高开发效率常见设计模式：单例模式、工厂模式、观察者模式等设计模式的分类创建型模式：用于创建对象，如工厂方法模式、抽象工厂模式等结构型模式：用于处理类与对象的组合，如适配器模式、装饰器模式等行为型模式：用于描述类与对象的交互，如观察者模式、策略模式等J2EE模式：用于处理J2EE应用程序中的常见问题，如MVC模式、DAO模式等领域特定模式：针对特定领域问题提出的解决方案，如数据访问对象模式、事务脚本模式等设计模式的六大原则单一职责原则：一个类只负责一个功能迪米特法则：最少知道原则，降低耦合度接口隔离原则：一个接口只负责一个功能开闭原则：对扩展开放，对修改关闭依赖倒置原则：依赖抽象，而不是具体实现里氏替换原则：子类可以替换父类创建型设计模式PART03单例模式优点：减少内存占用，提高性能概念：确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点实现方式：饿汉式、懒汉式、双重检查锁、静态内部类、枚举应用场景：日志记录、数据库连接、线程池、缓存等工厂模式定义：定义一个创建对象的接口，让子类决定实例化哪个类实现方式：抽象工厂、简单工厂、工厂方法应用场景：需要创建多个相似对象时优点：解耦，提高代码的可维护性和可扩展性建造者模式定义：将一个复杂对象的构建与它的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。添加标题主要角色：Builder（抽象建造者）、ConcreteBuilder（具体建造者）、Director（指挥者）、Product（产品）。添加标题优点：使得建造过程更加灵活，易于扩展和维护。添加标题应用场景：当需要创建复杂对象时，可以使用建造者模式来简化对象的创建过程。添加标题原型模式添加标题添加标题添加标题添加标题定义：原型模式是一种创建型设计模式，用于创建新的对象，而不是通过new关键字直接创建。优点：原型模式可以减少创建对象的开销，提高性能。实现方式：原型模式可以通过实现Cloneable接口或者使用反射来实现。应用场景：原型模式适用于需要大量创建相同或相似对象的场景，如游戏开发中的角色创建、文档编辑中的副本创建等。结构型设计模式PART04适配器模式应用场景：当需要使不兼容的接口协同工作时定义：将一个类的接口转换成客户希望的另一个接口，使原本不兼容的接口可以协同工作主要角色：适配器、适配者、目标接口实现方式：通过继承或依赖关系实现接口的转换装饰器模式优点：可以灵活地扩展对象的功能，且不改变其原有结构实现方式：通过定义一个装饰器类，该类包含一个被装饰对象的引用，并重写被装饰对象的方法，以实现额外的功能概念：动态地给一个对象添加一些额外的职责应用场景：需要为类或对象动态地添加功能时代理模式添加标题添加标题添加标题添加标题目的：为对象提供一种代理，以控制对该对象的访问。定义：代理模式是一种结构型设计模式，用于控制对象的访问。应用场景：当需要为对象提供一种代理，以控制对该对象的访问时，可以使用代理模式。实现方式：代理模式可以通过实现代理类和被代理类的接口，并在代理类中调用被代理类的方法来实现。外观模式外观模式是一种结构型设计模式，用于简化复杂的系统接口外观模式提供了一个统一的接口，用于访问子系统中的一组接口外观模式可以降低子系统的耦合度，提高系统的可维护性和可扩展性外观模式可以用于构建分层架构，将业务逻辑与表示层分离行为型设计模式PART05策略模式添加标题添加标题添加标题添加标题定义：定义一系列算法，把它们一个个封装起来，并且使它们可以互相替换。主要角色：策略（Strategy）、上下文（Context）、具体策略（ConcreteStrategy）。应用场景：当一个系统需要动态地选择和改变其行为时，可以使用策略模式。优点：降低了耦合度，提高了代码的可维护性和可扩展性。观察者模式添加标题添加标题添加标题定义：观察者模式是一种行为型设计模式，用于定义对象之间的一对多依赖关系，以便当一个对象状态发生变化时，所有依赖它的对象都能得到通知并自动更新。主要角色：观察者（Observer）、被观察者（Observable）、具体观察者（ConcreteObserver）、具体被观察者（ConcreteObservable）。应用场景：当一个对象的状态发生变化时，需要通知其他对象，以便它们能够自动更新自己的状态。实现方式：观察者模式可以通过接口或抽象类来实现，具体实现方式取决于应用程序的需求和设计。添加标题模板方法模式定义：定义一个操作中的算法骨架，将一些步骤延迟到子类中实现优点：提高代码复用性，便于维护和扩展应用场景：在多个子类中具有相同行为，但具体实现不同的场景实现步骤：定义抽象类，实现模板方法；子类继承抽象类，实现具体步骤迭代器模式定义：提供一种顺序访问集合对象中的各个元素，而又不暴露该对象的内部表示。角色：迭代器、容器、具体迭代器、具体容器。优点：支持不同的遍历方式，简化了容器的接口，提高了代码的可读性和可维护性。实现：通过定义一个接口，该接口定义了访问和遍历元素的方法，具体迭代器实现该接口，并提供遍历元素的具体实现。并发型设计模式PART06线程池模式实现：Java中通过Executors类创建线程池，如newFixedThreadPool、newCachedThreadPool等。使用场景：适用于需要大量线程执行异步任务的场景，如Web服务器、数据库连接池等。概念：线程池是一种预先创建好一定数量的线程，用于执行异步任务的设计模式。优点：减少线程创建和销毁的开销，提高程序性能。信号量模式实现方式：使用信号量（Semaphore）类来实现概念：一种并发控制机制，用于控制对有限资源的访问应用场景：多线程环境下，多个线程需要共享资源优点：能够有效控制并发访问，避免资源竞争导致的问题读写锁模式读写锁模式的概念：一种并发控制机制，用于管理对共享资源的并发访问读写锁模式的特点：读锁共享，写锁独占读写锁模式的应用场景：适用于读操作远多于写操作的场景读写锁模式的实现：可以通过Java中的ReentrantReadWriteLock类来实现事务处理模式主要类型：乐观锁、悲观锁、两阶段提交等概念：用于处理并发事务，保证数据的一致性和完整性应用场景：多用于金融、电商等需要处理大量并发事务的场景优缺点：乐观锁性能好，但可能出现脏读、幻读等问题；悲观锁可以避免这些问题，但性能较差；两阶段提交可以保证数据的一致性和完整性，但实现复杂，性能较差。Java中的其他重要设计模式PART07责任链模式概念：将请求沿着一条链传递，直到找到可以处理该请求的处理者应用场景：需要处理多种类型请求的场景，如异常处理、日志记录等优点：降低了请求发送者和接收者之间的耦合度，提高了系统的灵活性和可扩展性实现方式：通过定义抽象处理者类和具体处理者类，实现请求的传递和处理备忘录模式添加标题添加标题添加标题添加标题主要角色：Originator（发起人）、Caretaker（负责人）、Memento（备忘录）。定义：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。应用场景：需要保存和恢复数据的场景，如撤销操作、历史记录等。实现方式：通过定义一个Memento类来保存对象的状态，并通过Caretaker类来管理这些Memento对象。状态模式状态模式定义：允许对象在内部状态改变时改变其行为，对象看起来好像修改了其类。状态模式的主要角色：环境角色、状态角色和具体状态角色。状态模式的优点：使得代码更加清晰、易于维护和扩展。状态模式的应用场景：适用于需要根据不同状态进行不同处理的场景。享元