设计模式及相关应用案例

设计模式

定义：



设计模式是一类问题的可复用的解决方案。 一般通过以下四个方面描述：



• 名称： 设计模式的名称；

• 待解问题： 要解决问题的何时运用这种模式，运行模式的上下文。

• 解决方案： 解决方案的抽象。

• 结论：这种方案的利弊， 主要描述方案弹性， 扩展性， 可移植性。

分类：



按照功能：

• 创建模式：对类实例化过程的抽象。

• 结构模式：将类或者对象进行组合。

• 行为模式：对象职责的划分及算法抽象。



按照实现：



• 类模式 ： 继承方式实现，静态的

• 对象模式： 组合方式实现， 动态的。

常见设计模式：



简单工厂



　　通过Sorter工厂可以创建具体排序类， 排序类遵循interface接口。 如果要更换排序时， Client不需要进行变更只需要从Factory获取。





　　工厂模式本身不符合的开闭原则结果方案： 通过配置文件方式加载获得构造实现类的变更。

改进后的简单工厂模式： 修改排序算法时需要修改SortFactory违反了开闭原则OCP， 可以通过将使用的排序算法存放到配置文件方式， 再通过反射机制进行加载， 从而不需要修改Factory来实现构造实现类的变更。



单例模式





私有构造函数： 使得外部无法通过new创建实例，

静态方法：能通过类获取类实例

私有静态变量：使得类实例化创建惟一对象。



• 饿汉模式（推荐）

定义类时，单实例创建。

特点： 启动慢，引用快。



• 懒汉模式

获取实例的时创建对象，需要synchronized同步等待，防止并发处理异常。

特点： 启动快，引用慢。



适配器模式



对于现有接口， 现有的类不满足，可以通过适配器模式使得完成原有类满足接口功能的实现， 实现高层模块定义好的接口，把接口里的实现委托父类（继承方式）或者 成员变量（组合方式）实现



类适配器：



对象适配器：（推荐）



应用： JDBC Driver， JDBC-ODBC Bridge



JUnit中的设计模式



JUnit单元测试的步骤

• 初始化：setUp

• 清除环境：tearDown

• 书写测试方案： testXyz





模板方法



概念：

类的行为模式， 通过继承实现扩展积累确定号具体流程， 子类实现。

实现方法：

• 抽象方法：（推荐）子类强制实现

• 具体方法： 可以选择覆盖

• 钩子方法： 父类不实现，子类选择覆盖。

策略模式



概念：

对象的行为模式，通过组合方法来实现扩展。

使用场景：

• 重构系统：将条件语句转化未策略的多态调用， 通过工厂产生需要的策略模式。

• 策略模式与模板结合使用：JUnit



JUnit调用策略接口Test接口 ， 模板方法定义在TestCase中定义， 具体实现类继承TestCase， 按照具体的模板定义方法进行实现。



组合模式





概念：

对象的结构模式。很多情况先用于树形结构的数据上。 如文件系统或AWT控件。



装饰器模式



概念：

对象结构模式， 不改变客户端接口前提下，扩展现有对象， 如果要与装饰的对象使用统一接口，可以互相装饰。



相关应用：

Java Servlet， Java I/O 类库，同步化装饰 Collections.synchronizedList



Spring中的设计模式



依赖注入DI 控制反转IoC



A依赖B对象， A对象要构建B对象， 依赖注入，A对象不用创建B对象， B对象由外部创建，注入到A对象中。





Spring通过配置文件， 配置相关Bean结构信息，设置依赖对象，构建注入对象。 步骤如下：

• 获取Class对象。

• 直接调用无参数构造函数，实例化一个对象。

• 获取属性节点，调用setter方法设置属性。

• 获取属性名，S属性。

• 构造Setter方法， 获取Setter的Method对象。

• 调用Setter设置对象属性。



单例模式



由于Spring中容器管理的对象的创建， 单例实现上存在一个HashMap， 实现的缓存并保证唯一性。 步骤如下：



• 检查缓存是否存在实例。 有直接反馈。

• 如果空，锁定全局变量进行处理， 调用工厂getObject并更新到缓存。



Spring MVC模式



原有流程： 通过xml配置， url 匹配到具体的servlet， 当url匹配调用对应的servlet执行， sevrlet获得是容器，request对象获取其中数据， 处理完后构建html，通过response，进行输出。



Spring流程：大致流程没有很大变化，　处理过程有Spring框架完成， 使用Spring DispatcherServlet进行分发和处理。



实际案例



代码重构案例： Hive 支持标准SQL的案例



• 职责拆分

transformer：实现sql语法点的转换sqlAST， 同时不同的语法点进行更细维度的拆分。

generator：将sqlAST转为Hive能够支持的AST结构树

将复杂的操作转为相对简单步骤，



• 设计模式的应用



　装饰模式：SqlASTTransformer的构造，　每个Transforms用其他Transforms进行装饰。

public class TransformerBuilder {

  private static SqlASTTransformer tf =
      new RedundantSelectGroupItemTransformer(
      new DistinctTransformer(
      new GroupElementNormalizeTransformer(
      new PrepareQueryInfoTransformer(
      new OrderByTransformer(
      new OrderByFunctionTransformer(
      new MinusIntersectTransformer(
      new PrepareQueryInfoTransformer(
      new UnionTransformer(
      new Leftsemi2LeftJoinTransformer(
      。。。



每个语法点会被其他Transforms进行语法检查。



 @Override
  public void transform(CommonTree tree, TranslateContext context) throws SqlXlateException {
    tf.transformAST(tree, context);
    trans(tree, context);
  }
。。。



模板方法：



子类实现tranform方法，被父类的tranformAST调用，在父类中输出相关日志和时间。

@Override
  public void transformAST(CommonTree tree, TranslateContext context) throws SqlXlateException {
    String myself = this.getClass().getSimpleName();
    long begin = System.currentTimeMillis();

    transform(tree, context);
    long end = System.currentTimeMillis();

    // performance log
    LOG.info(myself + " spend time(ms):" + (end - begin));
。。。



ASTgenerate 通用用到了模板方法。



参考及引用



架构师训练营作业-李智慧老师相关讲义

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