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JAVA之美之设计模式三
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互联网集市收集整理的这篇技术教程文章主要介绍了JAVA之美之设计模式三，小编现在分享给大家，供广大互联网技能从业者学习和参考。文章包含12853字，纯文字阅读大概需要19分钟。
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我们接着讨论设计模式，上篇文章我讲完了5种创建型模式，这章开始，我将讲下7种结构型模式：适配器模式、装饰模式、代理模式、外观模式、桥接模式、组合模式、享元模式。其中对象的适配器模式是各种模式的起源，我们看下面的图：
6、适配器模式（Adapter）
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，目的是消除由于接口不匹配所造成的类的兼容性问题。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。首先，我们来看看类的适配器模式，先看类图：
核心思想就是：有一个Source类，拥有一个方法，待适配，目标接口时Targetable，通过Adapter类，将Source的功能扩展到Targetable里，看代码：
- public class Source {
- public void method1() {
- System.out.println( "this is original method!");
- }
- }
- public interface Targetable {
- /* 与原类中的方法相同 */
- public void method1();
- /* 新类的方法 */
- public void method2();
- }
- public class Adapter extends Source implements Targetable {
- @Override
- public void method2() {
- System.out.println( "this is the targetable method!");
- }
- }
Adapter类继承Source类，实现Targetable接口，下面是测试类：
- public class AdapterTest {
- public static void main(String[] args) {
- Targetable target = new Adapter();
- target.method1();
- target.method2();
- }
- }
输出：
this is original method!
this is the targetable method!
这样Targetable接口的实现类就具有了Source类的功能。
对象的适配器模式
基本思路和类的适配器模式相同，只是将Adapter类作修改，这次不继承Source类，而是持有Source类的实例，以达到解决兼容性的问题。看图：
只需要修改Adapter类的源码即可：
- public class Wrapper implements Targetable {
- private Source source;
- public Wrapper(Source source){
- super();
- this.source = source;
- }
- @Override
- public void method2() {
- System.out.println( "this is the targetable method!");
- }
- @Override
- public void method1() {
- source.method1();
- }
- }
测试类：
- public class AdapterTest {
- public static void main(String[] args) {
- Source source = new Source();
- Targetable target = new Wrapper(source);
- target.method1();
- target.method2();
- }
- }
输出与第一种一样，只是适配的方法不同而已。
第三种适配器模式是接口的适配器模式，接口的适配器是这样的：有时我们写的一个接口中有多个抽象方法，当我们写该接口的实现类时，必须实现该接口的所有方法，这明显有时比较浪费，因为并不是所有的方法都是我们需要的，有时只需要某一些，此处为了解决这个问题，我们引入了接口的适配器模式，借助于一个抽象类，该抽象类实现了该接口，实现了所有的方法，而我们不和原始的接口打交道，只和该抽象类取得联系，所以我们写一个类，继承该抽象类，重写我们需要的方法就行。看一下类图：
这个很好理解，在实际开发中，我们也常会遇到这种接口中定义了太多的方法，以致于有时我们在一些实现类中并不是都需要。看代码：
- public interface Sourceable {
- public void method1();
- public void method2();
- }
抽象类Wrapper2：
- public abstract class Wrapper2 implements Sourceable{
- public void method1(){}
- public void method2(){}
- }
- public class SourceSub1 extends Wrapper2 {
- public void method1(){
- System.out.println( "the sourceable interface's first Sub1!");
- }
- }
- public class SourceSub2 extends Wrapper2 {
- public void method2(){
- System.out.println( "the sourceable interface's second Sub2!");
- }
- }
- 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();
- }
- }
测试输出：
the sourceable interface's first Sub1!
the sourceable interface's second Sub2!
达到了我们的效果！
讲了这么多，总结一下三种适配器模式的应用场景：
类的适配器模式：当希望将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：当希望将一个对象转换成满足另一个新接口的对象时，可以创建一个Wrapper类，持有原类的一个实例，在Wrapper类的方法中，调用实例的方法就行。
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，可以创建一个抽象类Wrapper，实现所有方法，我们写别的类的时候，继承抽象类即可。
7、装饰模式（Decorator）
顾名思义，装饰模式就是给一个对象增加一些新的功能，而且是动态的，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，关系图如下：
Source类是被装饰类，Decorator类是一个装饰类，可以为Source类动态的添加一些功能，代码如下：
- public interface Sourceable {
- public void method();
- }
- public class Source implements Sourceable {
- @Override
- public void method() {
- System.out.println( "the original method!");
- }
- }
- 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!");
- }
- }
测试类：
- public class DecoratorTest {
- public static void main(String[] args) {
- Sourceable source = new Source();
- Sourceable obj = new Decorator(source);
- obj.method();
- }
- }
输出：
before decorator!
the original method!
after decorator!
装饰器模式的应用场景：
1、需要扩展一个类的功能。
2、动态的为一个对象增加功能，而且还能动态撤销。（继承不能做到这一点，继承的功能是静态的，不能动态增删。）
缺点：产生过多相似的对象，不易排错！
8、代理模式（Proxy）
其实每个模式名称就表明了该模式的作用，代理模式就是多一个代理类出来，替原对象进行一些操作，比如我们在租房子的时候回去找中介，为什么呢？因为你对该地区房屋的信息掌握的不够全面，希望找一个更熟悉的人去帮你做，此处的代理就是这个意思。再如我们有的时候打官司，我们需要请律师，因为律师在法律方面有专长，可以替我们进行操作，表达我们的想法。先来看看关系图：
根据上文的阐述，代理模式就比较容易的理解了，我们看下代码：
- public interface Sourceable {
- public void method();
- }
- public class Source implements Sourceable {
- @Override
- public void method() {
- System.out.println( "the original method!");
- }
- }
- public class Proxy implements Sourceable {
- private Source source;
- public Proxy(){
- super();
- this.source = new Source();
- }
- @Override
- public void method() {
- before();
- source.method();
- atfer();
- }
- private void atfer() {
- System.out.println( "after proxy!");
- }
- private void before() {
- System.out.println( "before proxy!");
- }
- }
测试类：
- public class ProxyTest {
- public static void main(String[] args) {
- Sourceable source = new Proxy();
- source.method();
- }
- }
输出：
before proxy!
the original method!
after proxy!
代理模式的应用场景：
如果已有的方法在使用的时候需要对原有的方法进行改进，此时有两种办法：
1、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。
2、就是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。这种方法就是代理模式。
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！
9、外观模式（Facade）
外观模式是为了解决类与类之家的依赖关系的，像spring一样，可以将类和类之间的关系配置到配置文件中，而外观模式就是将他们的关系放在一个Facade类中，降低了类类之间的耦合度，该模式中没有涉及到接口，看下类图：（我们以一个计算机的启动过程为例）
我们先看下实现类：
- public class CPU {
- public void startup(){
- System.out.println( "cpu startup!");
- }
- public void shutdown(){
- System.out.println( "cpu shutdown!");
- }
- }
- public class Memory {
- public void startup(){
- System.out.println( "memory startup!");
- }
- public void shutdown(){
- System.out.println( "memory shutdown!");
- }
- }
- public class Disk {
- public void startup(){
- System.out.println( "disk startup!");
- }
- public void shutdown(){
- System.out.println( "disk shutdown!");
- }
- }
- 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 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类如下：
- public class User {
- public static void main(String[] args) {
- Computer computer = new Computer();
- computer.startup();
- computer.shutdown();
- }
- }
输出：
start the computer!
cpu startup!
memory startup!
disk startup!
start computer finished!
begin to close the computer!
cpu shutdown!
memory shutdown!
disk shutdown!
computer closed!
如果我们没有Computer类，那么，CPU、Memory、Disk他们之间将会相互持有实例，产生关系，这样会造成严重的依赖，修改一个类，可能会带来其他类的修改，这不是我们想要看到的，有了Computer类，他们之间的关系被放在了Computer类里，这样就起到了解耦的作用，这，就是外观模式！
10、桥接模式（Bridge）
桥接模式就是把事物和其具体实现分开，使他们可以各自独立的变化。桥接的用意是：将抽象化与实现化解耦，使得二者可以独立变化，像我们常用的JDBC桥DriverManager一样，JDBC进行连接数据库的时候，在各个数据库之间进行切换，基本不需要动太多的代码，甚至丝毫不用动，原因就是JDBC提供统一接口，每个数据库提供各自的实现，用一个叫做数据库驱动的程序来桥接就行了。我们来看看关系图：
实现代码：
先定义接口：
- public interface Sourceable {
- public void method();
- }
分别定义两个实现类：
- public class SourceSub1 implements Sourceable {
- @Override
- public void method() {
- System.out.println( "this is the first sub!");
- }
- }
- 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 setSource(Sourceable source) {
- this.source = source;
- }
- }
- public class MyBridge extends Bridge {
- public void method(){
- getSource().method();
- }
- }
测试类：
- 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();
- }
- }
output：
this is the first sub!
this is the second sub!
这样，就通过对Bridge类的调用，实现了对接口Sourceable的实现类SourceSub1和SourceSub2的调用。接下来我再画个图，大家就应该明白了，因为这个图是我们JDBC连接的原理，有数据库学习基础的，一结合就都懂了。
11、组合模式（Composite）
组合模式有时又叫部分-整体模式在处理类似树形结构的问题时比较方便，看看关系图：
直接来看代码：
- 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);
- }
- //取得孩子节点
- public Enumeration<TreeNode> getChildren(){
- return children.elements();
- }
- }
- public class Tree {
- TreeNode root = null;
- public Tree(String name) {
- root = new TreeNode(name);
- }
- public static 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!");
- }
- }
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，例如二叉树，数等。
12、享元模式（Flyweight）
享元模式的主要目的是实现对象的共享，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，则创建一个新对象，FlyWeight是超类。一提到共享池，我们很容易联想到Java里面的JDBC连接池，想想每个连接的特点，我们不难总结出：适用于作共享的一些个对象，他们有一些共有的属性，就拿数据库连接池来说，url、driverClassName、username、password及dbname，这些属性对于每个连接来说都是一样的，所以就适合用享元模式来处理，建一个工厂类，将上述类似属性作为内部数据，其它的作为外部数据，在方法调用时，当做参数传进来，这样就节省了空间，减少了实例的数量。
看个例子：
看下数据库连接池的代码：
- 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，做一些初始化工作*/
- private ConnectionPool() {
- pool = new Vector<Connection>(poolSize);
- for ( int i = 0; i < poolSize; i++) {
- try {
- Class.forName(driverClassName);
- conn = DriverManager.getConnection(url, username, password);
- pool.add(conn);
- } catch (ClassNotFoundException e) {
- e.printStackTrace();
- } catch (SQLException e) {
- e.printStackTrace();
- }
- }
- }
- /* 返回连接到连接池 */
- public synchronized void release() {
- pool.add(conn);
- }
- /* 返回连接池中的一个数据库连接 */
- public synchronized Connection getConnection() {
- if (pool.size() > 0) {
- Connection conn = pool.get( 0);
- pool.remove(conn);
- return conn;
- } else {
- return null;
- }
- }
- }
通过连接池的管理，实现了数据库连接的共享，不需要每一次都重新创建连接，节省了数据库重新创建的开销，提升了系统的性能！本章讲解了7种结构型模式，因为篇幅的问题，剩下的11种行为型模式，我们将另起篇章，敬请读者朋友们持续关注！
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内容总结
以上是互联网集市为您收集整理的JAVA之美之设计模式三全部内容，希望文章能够帮你解决JAVA之美之设计模式三所遇到的程序开发问题。 如果觉得互联网集市技术教程内容还不错，欢迎将互联网集市网站推荐给程序员好友。
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