本周主要是讲了面向对象设计的设计模式的相关知识和案例分析。总结笔记如下：
1. 设计模式概述
1.1 设计模式的作用
如上图在基于面向对象构建的软件设计中，设计模式是在 OOD 原则的基础上为了解决重复出现的问题有前人得出或者根据经验总结出的通用解决方案，然后在这些设计模式的基础上再构建软件工具，框架，组件或者软件应用。
1.2 设计模式的定义
什么是设计模式？
一个设计模式的四个部分：
模式的名称 － 由少量的字组成的名称，有助于我们表达我们的设计。
待解问题 － 描述了何时需要运用这种模式，以及运用模式的环境（上下文）。
解决方案 － 描述了组成设计的元素（类和对象）、它们的关系、职责以及合作。但这种解
决方案是抽象的，它不代表具体的实现。
影响。
1.3 设计模式的分类
从功能分为 3 大类 (一共 23 种设计模式)
对类的实例化过程的抽象。
一共有 5 种设计模式：
工厂方法模式
抽象工厂模式
单例模式
建造者模式
原型模式
将类或者对象结合在一起形成更大的结构。
一共有 7 种设计模式：
适配器模式
装饰器模式
代理模式
外观模式
桥接模式
组合模式
享元模式
对在不同的对象之间划分责任和算法的抽象化
一共有 11 种设计模式：
策略模式
模板方法模式
观察者模式
迭代子模式
责任链模式
命令模式
备忘录模式
状态模式
访问者模式
中介者模式
解释器模式
从方式分
以继承的方式实现模式，静态的。
以组合的方式实现模式，动态的。
2. 23 种设计模式案例分析
2.1 创建模式(5 种)
2.1.1 工厂方法模式
工厂方法模式又可以细分为简单工厂模式和工厂模式
模式关键字: Factory
2.1.1.1 简单工厂模式
定义：定义了一个创建对象的类，由这个类来封装实例化对象的行为。
案例：
pizza 工厂一共生产三种类型的 pizza：chesse,pepper,greak。通过工厂类（SimplePizzaFactory）实例化这三种类型的对象。类图如下：
工厂类的代码：
public class SimplePizzaFactory { public Pizza CreatePizza(String ordertype) { Pizza pizza = null; if (ordertype.equals("cheese")) { pizza = new CheesePizza(); } else if (ordertype.equals("greek")) { pizza = new GreekPizza(); } else if (ordertype.equals("pepper")) { pizza = new PepperPizza(); } return pizza; }}
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简单工厂存在的问题与解决方法： 简单工厂模式有一个问题就是，类的创建依赖工厂类，也就是说，如果想要拓展程序，必须对工厂类进行修改，这违背了开闭原则，所以，从设计角度考虑，有一定的问题，如何解决？我们可以定义一个创建对象的抽象方法并创建多个不同的工厂类实现该抽象方法，这样一旦需要增加新的功能，直接增加新的工厂类就可以了，不需要修改之前的代码。这种方法也就是我们接下来要说的工厂方法模式。
2.1.1.2 工厂方法模式
定义：定义了一个创建对象的抽象方法，由子类决定要实例化的类。工厂方法模式将对象的实例化推迟到子类。
案例：（我们依然举 pizza 工厂的例子，不过这个例子中，pizza 产地有两个：伦敦和纽约）。添加了一个新的产地，如果用简单工厂模式的的话，我们要去修改工厂代码，并且会增加一堆的 if else 语句。而工厂方法模式克服了简单工厂要修改代码的缺点，它会直接创建两个工厂，纽约工厂和伦敦工厂。类图如下：
OrderPizza 中有个抽象的方法：
abstract Pizza createPizza();
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两个工厂类继承 OrderPizza 并实现抽象方法：
public class LDOrderPizza extends OrderPizza { Pizza createPizza(String ordertype) { Pizza pizza = null; if (ordertype.equals("cheese")) { pizza = new LDCheesePizza(); } else if (ordertype.equals("pepper")) { pizza = new LDPepperPizza(); } return pizza; }}public class NYOrderPizza extends OrderPizza { Pizza createPizza(String ordertype) { Pizza pizza = null; if (ordertype.equals("cheese")) { pizza = new NYCheesePizza(); } else if (ordertype.equals("pepper")) { pizza = new NYPepperPizza(); } return pizza; }}
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通过不同的工厂会得到不同的实例化的对象，PizzaStroe 的代码如下：
public class PizzaStroe { public static void main(String[] args) { OrderPizza mOrderPizza; mOrderPizza = new NYOrderPizza(); }}
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解决了简单工厂模式的问题：增加一个新的 pizza 产地（北京），只要增加一个 BJOrderPizza 类：
public class BJOrderPizza extends OrderPizza { Pizza createPizza(String ordertype) { Pizza pizza = null; if (ordertype.equals("cheese")) { pizza = new BJCheesePizza(); } else if (ordertype.equals("pepper")) { pizza = new BJPepperPizza(); } return pizza; }}
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其实这个模式的好处就是，如果你现在想增加一个功能，只需做一个实现类就 OK 了，无需去改动现成的代码。这样做，拓展性较好！
工厂方法存在的问题与解决方法：客户端需要创建类的具体的实例。简单来说就是用户要订纽约工厂的披萨，他必须去纽约工厂，想订伦敦工厂的披萨，必须去伦敦工厂。 当伦敦工厂和纽约工厂发生变化了，用户也要跟着变化，这无疑就增加了用户的操作复杂性。为了解决这一问题，我们可以把工厂类抽象为接口，用户只需要去找默认的工厂提出自己的需求（传入参数），便能得到自己想要产品，而不用根据产品去寻找不同的工厂，方便用户操作。这也就是我们接下来要说的抽象工厂模式。
2.1.2 抽象工厂模式
定义：定义了一个接口用于创建相关或有依赖关系的对象族，而无需明确指定具体类。
模式关键字: Factory
案例：（我们依然举 pizza 工厂的例子，pizza 工厂有两个：纽约工厂和伦敦工厂）。类图如下：
工厂的接口：
public interface AbsFactory { Pizza CreatePizza(String ordertype) ;}
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工厂的实现：
public class LDFactory implements AbsFactory { @Override public Pizza CreatePizza(String ordertype) { Pizza pizza = null; if ("cheese".equals(ordertype)) { pizza = new LDCheesePizza(); } else if ("pepper".equals(ordertype)) { pizza = new LDPepperPizza(); } return pizza; }}
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PizzaStroe 的代码如下：
public class PizzaStroe { public static void main(String[] args) { OrderPizza mOrderPizza; mOrderPizza = new OrderPizza("London"); }}
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解决了工厂方法模式的问题：在抽象工厂中 PizzaStroe 中只需要传入参数就可以实例化对象。
2.1.2.1 工厂模式总结
大量的产品需要创建，并且这些产品具有共同的接口 。
3 种工厂模式使用的选择：
简单工厂 ： 用来生产同一等级结构中的任意产品。（不支持拓展增加产品）
工厂方法 ：用来生产同一等级结构中的固定产品。（支持拓展增加产品）
抽象工厂 ：用来生产不同产品族的全部产品。（支持拓展增加产品；支持增加产品族）
简单工厂的适用场合：只有伦敦工厂（只有这一个等级），并且这个工厂只生产三种类型的 pizza：chesse,pepper,greak（固定产品）。
工厂方法的适用场合：现在不光有伦敦工厂，还增设了纽约工厂（仍然是同一等级结构，但是支持了产品的拓展），这两个工厂依然只生产三种类型的 pizza：chesse,pepper,greak（固定产品）。
抽象工厂的适用场合：不光增设了纽约工厂（仍然是同一等级结构，但是支持了产品的拓展），这两个工厂还增加了一种新的类型的 pizza：chinese pizza（增加产品族）。
所以说抽象工厂就像工厂，而工厂方法则像是工厂的一种产品生产线。因此，我们可以用抽象工厂模式创建工厂，而用工厂方法模式创建生产线。比如，我们可以使用抽象工厂模式创建伦敦工厂和纽约工厂，使用工厂方法实现 cheese pizza 和 greak pizza 的生产。类图如下：
总结一下三种模式：
简单工厂模式就是建立一个实例化对象的类，在该类中对多个对象实例化。工厂方法模式是定义了一个创建对象的抽象方法，由子类决定要实例化的类。这样做的好处是再有新的类型的对象需要实例化只要增加子类即可。抽象工厂模式定义了一个接口用于创建对象族，而无需明确指定具体类。抽象工厂也是把对象的实例化交给了子类，即支持拓展。同时提供给客户端接口，避免了用户直接操作子类工厂。
2.1.3 单例模式
定义：确保一个类最多只有一个实例，并提供一个全局访问点
模式关键字: Singleton
单例模式可以分为两种：预加载和懒加载
顾名思义，就是预先加载。再进一步解释就是还没有使用该单例对象，但是，该单例对象就已经被加载到内存了。
public class PreloadSingleton { private static PreloadSingleton instance = new PreloadSingleton(); //其他的类无法实例化单例类的对象 private PreloadSingleton() { }; public static PreloadSingleton getInstance() { return instance; }}
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很明显，没有使用该单例对象，该对象就被加载到了内存，会造成内存的浪费。
为了避免内存的浪费，我们可以采用懒加载，即用到该单例对象的时候再创建。
public class Singleton {
private static Singleton instance=null;
private Singleton(){ };
public static Singleton getInstance() { if(instance==null) { instance=new Singleton(); } return instance;
}}
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2.1.3.1 单例模式和线程安全
（1）预加载只有一条语句 return instance,这显然可以保证线程安全。但是，我们知道预加载会造成内存的浪费。
（2）懒加载不浪费内存，但是无法保证线程的安全。首先，if 判断以及其内存执行代码是非原子性的。其次，new Singleton()无法保证执行的顺序性。
不满足原子性或者顺序性，线程肯定是不安全的，这是基本的常识，不再赘述。我主要讲一下为什么 new Singleton()无法保证顺序性。我们知道创建一个对象分三步:
memory=allocate();//1:初始化内存空间ctorInstance(memory);//2:初始化对象instance=memory();//3:设置instance指向刚分配的内存地址
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jvm 为了提高程序执行性能，会对没有依赖关系的代码进行重排序，上面 2 和 3 行代码可能被重新排序。我们用两个线程来说明线程是不安全的。线程 A 和线程 B 都创建对象。其中，A2 和 A3 的重排序，将导致线程 B 在 B1 处判断出 instance 不为空，线程 B 接下来将访问 instance 引用的对象。此时，线程 B 将会访问到一个还未初始化的对象（线程不安全）。
2.1.3.2 保证懒加载的线程安全
我们首先想到的就是使用 synchronized 关键字。synchronized 加载 getInstace()函数上确实保证了线程的安全。但是，如果要经常的调用 getInstance()方法，不管有没有初始化实例，都会唤醒和阻塞线程。为了避免线程的上下文切换消耗大量时间，如果对象已经实例化了，我们没有必要再使用 synchronized 加锁，直接返回对象。
public class Singleton { private static Singleton instance = null; private Singleton() { }; public static synchronized Singleton getInstance() { if (instance == null) { instance = new Singleton(); } return instance; }}
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我们把 sychronized 加在 if(instance==null)判断语句里面，保证 instance 未实例化的时候才加锁
public class Singleton { private static Singleton instance = null; private Singleton() { }; public static synchronized Singleton getInstance() { if (instance == null) { synchronized (Singleton.class) { if (instance == null) { instance = new Singleton(); } } } return instance; }}
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我们经过从上面的讨论知道 new 一个对象的代码是无法保证顺序性的，因此，我们需要使用另一个关键字 volatile 保证对象实例化过程的顺序性。
public class Singleton { private static volatile Singleton instance = null; private Singleton() { }; public static synchronized Singleton getInstance() { if (instance == null) { synchronized (instance) { if (instance == null) { instance = new Singleton(); } } } return instance; }}
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到此，我们就保证了懒加载的线程安全。
2.1.4 建造者模式(生成器模式)
定义：建造者模式也称为生成器模式，是指封装一个复杂对象构造过程，并允许按步骤构造。
模式关键字: Bulider
定义解释： 我们可以将生成器模式理解为，假设我们有一个对象需要建立，这个对象是由多个组件（Component）组合而成，每个组件的建立都比较复杂，但运用组件来建立所需的对象非常简单，所以我们就可以将构建复杂组件的步骤与运用组件构建对象分离，使用 builder 模式可以建立。
生成器模式结构中包括四种角色：
（1）产品(Product)：具体生产器要构造的复杂对象；
（2）抽象生成器(Bulider)：抽象生成器是一个接口，该接口除了为创建一个 Product 对象的各个组件定义了若干个方法之外，还要定义返回 Product 对象的方法（定义构造步骤）；
（3）具体生产器(ConcreteBuilder)：实现 Builder 接口的类，具体生成器将实现 Builder 接口所定义的方法（生产各个组件）；
（4）指挥者(Director)：指挥者是一个类，该类需要含有 Builder 接口声明的变量。指挥者的职责是负责向用户提供具体生成器，即指挥者将请求具体生成器类来构造用户所需要的 Product 对象，如果所请求的具体生成器成功地构造出 Product 对象，指挥者就可以让该具体生产器返回所构造的 Product 对象。（按照步骤组装部件，并返回 Product）
举例:（我们如果构建生成一台电脑，那么我们可能需要这么几个步骤（1）需要一个主机（2）需要一个显示器（3）需要一个键盘（4）需要一个鼠标）
虽然我们具体在构建一台主机的时候，每个对象的实际步骤是不一样的，比如，有的对象构建了 i7cpu 的主机，有的对象构建了 i5cpu 的主机，有的对象构建了普通键盘，有的对象构建了机械键盘等。但不管怎样，你总是需要经过一个步骤就是构建一台主机，一台键盘。对于这个例子，我们就可以使用生成器模式来生成一台电脑，他需要通过多个步骤来生成。类图如下：
ComputerBuilder 类定义构造步骤：
public abstract class ComputerBuilder { protected Computer computer; public Computer getComputer() { return computer; } public void buildComputer() { computer = new Computer(); System.out.println("生成了一台电脑！！！"); } public abstract void buildMaster(); public abstract void buildScreen(); public abstract void buildKeyboard(); public abstract void buildMouse(); public abstract void buildAudio();}
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HPComputerBuilder 定义各个组件：
public class HPComputerBuilder extends ComputerBuilder { @Override public void buildMaster() { // TODO Auto-generated method stub computer.setMaster("i7,16g,512SSD,1060"); System.out.println("(i7,16g,512SSD,1060)的惠普主机"); } @Override public void buildScreen() { // TODO Auto-generated method stub computer.setScreen("1080p"); System.out.println("(1080p)的惠普显示屏"); } @Override public void buildKeyboard() { // TODO Auto-generated method stub computer.setKeyboard("cherry 青轴机械键盘"); System.out.println("(cherry 青轴机械键盘)的键盘"); } @Override public void buildMouse() { // TODO Auto-generated method stub computer.setMouse("MI 鼠标"); System.out.println("(MI 鼠标)的鼠标"); } @Override public void buildAudio() { // TODO Auto-generated method stub computer.setAudio("飞利浦 音响"); System.out.println("(飞利浦 音响)的音响"); }}
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Director 类对组件进行组装并生成产品
public class Director { private ComputerBuilder computerBuilder; public void setComputerBuilder(ComputerBuilder computerBuilder) { this.computerBuilder = computerBuilder; } public Computer getComputer() { return computerBuilder.getComputer(); } public void constructComputer() { computerBuilder.buildComputer(); computerBuilder.buildMaster(); computerBuilder.buildScreen(); computerBuilder.buildKeyboard(); computerBuilder.buildMouse(); computerBuilder.buildAudio(); }}
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生成器模式优缺点：
优点
将一个对象分解为各个组件
将对象组件的构造封装起来
可以控制整个对象的生成过程
缺点
生成器模式与工厂模式的不同：
生成器模式构建对象的时候，对象通常构建的过程中需要多个步骤，就像我们例子中的先有主机，再有显示屏，再有鼠标等等，生成器模式的作用就是将这些复杂的构建过程封装起来。工厂模式构建对象的时候通常就只有一个步骤，调用一个工厂方法就可以生成一个对象。
2.1.5 原型模式
定义：通过复制现有实例来创建新的实例，无需知道相应类的信息。
简单地理解，其实就是当需要创建一个指定的对象时，我们刚好有一个这样的对象，但是又不能直接使用，我会 clone 一个一毛一样的新对象来使用；基本上这就是原型模式。关键字：Clone。
模式关键字: Prototype
深拷贝和浅拷贝：
类图举例：
可以看出设计模式还是比较简单的，重点在于 Prototype 接口和 Prototype 接口的实现类 ConcretePrototype。原型模式的具体实现：一个原型类，只需要实现 Cloneable 接口，覆写 clone 方法，此处 clone 方法可以改成任意的名称，因为 Cloneable 接口是个空接口，你可以任意定义实现类的方法名，如 cloneA 或者 cloneB，因为此处的重点是 super.clone()这句话，super.clone()调用的是 Object 的 clone()方法。
public class Prototype implements Cloneable { public Object clone() throws CloneNotSupportedException { Prototype proto = (Prototype) super.clone(); return proto; } }
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举例：（银行发送大量邮件，使用 clone 和不使用 clone 的时间对比）：我们模拟创建一个对象需要耗费比较长的时间，因此，在构造函数中我们让当前线程 sleep 一会
public Mail(EventTemplate et) { this.tail = et.geteventContent(); this.subject = et.geteventSubject(); try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } }
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不使用 clone,发送十个邮件（用时：10001）
public static void main(String[] args) { int i = 0; int MAX_COUNT = 10; EventTemplate et = new EventTemplate("9月份信用卡账单", "国庆抽奖活动..."); long start = System.currentTimeMillis(); while (i < MAX_COUNT) { // 以下是每封邮件不同的地方 Mail mail = new Mail(et); mail.setContent(getRandString(5) + ",先生（女士）:你的信用卡账单..." + mail.getTail()); mail.setReceiver(getRandString(5) + "@" + getRandString(8) + ".com"); // 然后发送邮件 sendMail(mail); i++; } long end = System.currentTimeMillis(); System.out.println("用时:" + (end - start)); }
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使用 clone,发送十个邮件（用时：1001）
public static void main(String[] args) { int i = 0; int MAX_COUNT = 10; EventTemplate et = new EventTemplate("9月份信用卡账单", "国庆抽奖活动..."); long start=System.currentTimeMillis(); Mail mail = new Mail(et); while (i < MAX_COUNT) { Mail cloneMail = mail.clone(); mail.setContent(getRandString(5) + ",先生（女士）:你的信用卡账单..." + mail.getTail()); mail.setReceiver(getRandString(5) + "@" + getRandString(8) + ".com"); sendMail(cloneMail); i++; } long end=System.currentTimeMillis(); System.out.println("用时:"+(end-start)); }
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总结：
原型模式的本质就是 clone，可以解决构建复杂对象的资源消耗问题，能再某些场景中提升构建对象的效率；还有一个重要的用途就是保护性拷贝，可以通过返回一个拷贝对象的形式，实现只读的限制。
2.2 结构模式(7 种)
2.2.1 适配器模式
定义： 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。
模式关键字: Adapter
主要分为三类：
2.2.1.1 类的适配器模式
通过多重继承目标接口和被适配者类方式来实现适配
举例(将 USB 接口转为 VGA 接口)，类图如下：
USBImpl 的代码：
public class USBImpl implements USB{ @Override public void showPPT() { // TODO Auto-generated method stub System.out.println("PPT内容演示"); }}
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AdatperUSB2VGA 首先继承 USBImpl 获取 USB 的功能，其次，实现 VGA 接口，表示该类的类型为 VGA。
public class USB2VGAAdapter extends USBImpl implements VGA { @Override public void projection() { super.showPPT(); }}
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Projector 将 USB 映射为 VGA，只有 VGA 接口才可以连接上投影仪进行投影
public class Projector<T> { public void projection(T t) { if (t instanceof VGA) { System.out.println("开始投影"); VGA v = new VGAImpl(); v = (VGA) t; v.projection(); } else { System.out.println("接口不匹配，无法投影"); } }}
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test 代码：
@Test public void test2(){ //通过适配器创建一个VGA对象，这个适配器实际是使用的是USB的showPPT（）方法 VGA a=new USB2VGAAdapter(); //进行投影 Projector p1=new Projector(); p1.projection(a); }
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2.2.1.2 对象的适配器模式
对象适配器和类适配器使用了不同的方法实现适配，对象适配器使用组合，类适配器使用继承。
举例(将 USB 接口转为 VGA 接口)，类图如下：
public class USB2VGAAdapter implements VGA { USB u = new USBImpl(); @Override public void projection() { u.showPPT(); }}
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实现 VGA 接口，表示适配器类是 VGA 类型的，适配器方法中直接使用 USB 对象。
2.2.1.3 类的适配器模式
当不需要全部实现接口提供的方法时，可先设计一个抽象类实现接口，并为该接口中每个方法提供一个默认实现（空方法），那么该抽象类的子类可有选择地覆盖父类的某些方法来实现需求，它适用于一个接口不想使用其所有的方法的情况。
举例(将 USB 接口转为 VGA 接口，VGA 中的 b()和 c()不会被实现)，类图如下：
AbstractUSB2VGAAdapter 抽象类
public abstract class AbstractUSB2VGAAdapter implements VGA { USB u = new USBImpl(); @Override public void projection() { u.showPPT(); } @Override public void b() { }; @Override public void c() { };}
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AbstractUSB2VGAAdapter 的实现，不用去实现 b()和 c()方法。
public class USB2VGAAdapter extends AbstractUSB2VGAAdapter { public void projection() { super.projection(); }}
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2.2.1.4 总结
总结一下三种适配器模式的应用场景：
类适配器模式：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。
使用选择：
根据合成复用原则，组合大于继承。因此，类的适配器模式应该少用。
2.2.2 装饰器模式
定义：动态的将新功能附加到对象上。在对象功能扩展方面，它比继承更有弹性。
模式关键字: Decorator
装饰器模式 4 种角色：
Component（被装饰对象的基类）
定义一个对象接口，可以给这些对象动态地添加职责。
ConcreteComponent（具体被装饰对象）
定义一个对象，可以给这个对象添加一些职责。
Decorator（装饰者抽象类）
维持一个指向 Component 实例的引用，并定义一个与 Component 接口一致的接口。
ConcreteDecorator（具体装饰者）
具体的装饰对象，给内部持有的具体被装饰对象，增加具体的职责。
注: 被装饰对象和修饰者继承自同一个超类
举例(咖啡馆订单项目：1）、咖啡种类：Espresso、ShortBlack、LongBlack、Decaf2）、调料（装饰者）：Milk、Soy、Chocolate)，类图如下：
被装饰的对象和装饰者都继承自同一个超类:
public abstract class Drink { public String description=""; private float price=0f;; public void setDescription(String description) { this.description=description; } public String getDescription() { return description+"-"+this.getPrice(); } public float getPrice() { return price; } public void setPrice(float price) { this.price=price; } public abstract float cost(); }
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被装饰的对象，不用去改造。原来怎么样写，现在还是怎么写。
public class Coffee extends Drink { @Override public float cost() { // TODO Auto-generated method stub return super.getPrice(); } }
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coffee 类的实现
public class Decaf extends Coffee { public Decaf() { super.setDescription("Decaf"); super.setPrice(3.0f); }}
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装饰者:
装饰者不仅要考虑自身，还要考虑被它修饰的对象，它是在被修饰的对象上继续添加修饰。例如，咖啡里面加牛奶，再加巧克力。加糖后价格为 coffee+milk。再加牛奶价格为 coffee+milk+chocolate。
public class Decorator extends Drink { private Drink Obj; public Decorator(Drink Obj) { this.Obj = Obj; }; @Override public float cost() { // TODO Auto-generated method stub return super.getPrice() + Obj.cost(); } @Override public String getDescription() { return super.description + "-" + super.getPrice() + "&&" + Obj.getDescription(); }}
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装饰者实例化（加牛奶）。这里面要对被修饰的对象进行实例化。
public class Milk extends Decorator { public Milk(Drink Obj) { super(Obj); // TODO Auto-generated constructor stub super.setDescription("Milk"); super.setPrice(2.0f); }}
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coffee 店：初始化一个被修饰对象，修饰者实例需要对被修改者实例化，才能对具体的被修饰者进行修饰。
public class CoffeeBar { public static void main(String[] args) { Drink order; order = new Decaf(); System.out.println("order1 price:" + order.cost()); System.out.println("order1 desc:" + order.getDescription()); System.out.println("****************"); order = new LongBlack(); order = new Milk(order); order = new Chocolate(order); order = new Chocolate(order); System.out.println("order2 price:" + order.cost()); System.out.println("order2 desc:" + order.getDescription()); }}
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总结:
装饰者和被装饰者之间必须是一样的类型,也就是要有共同的超类。在这里应用继承并不是实现方法的复制,而是实现类型的匹配。因为装饰者和被装饰者是同一个类型,因此装饰者可以取代被装饰者,这样就使被装饰者拥有了装饰者独有的行为。根据装饰者模式的理念,我们可以在任何时候,实现新的装饰者增加新的行为。如果是用继承,每当需要增加新的行为时,就要修改原程序了。
2.2.3 代理模式
定义：代理模式给某一个对象提供一个代理对象，并由代理对象控制对原对象的引用。通俗的来讲代理模式就是我们生活中常见的中介。
模式关键字: Proxy
举个例子来说明：假如说我现在想买一辆二手车，虽然我可以自己去找车源，做质量检测等一系列的车辆过户流程，但是这确实太浪费我得时间和精力了。我只是想买一辆车而已为什么我还要额外做这么多事呢？于是我就通过中介公司来买车，他们来给我找车源，帮我办理车辆过户流程，我只是负责选择自己喜欢的车，然后付钱就可以了。用图表示如下：
为什么要使用代理类：
中介隔离作用：在某些情况下，一个客户类不想或者不能直接引用一个委托对象，而代理类对象可以在客户类和委托对象之间起到中介的作用，其特征是代理类和委托类实现相同的接口。
开闭原则，增加功能：代理类除了是客户类和委托类的中介之外，我们还可以通过给代理类增加额外的功能来扩展委托类的功能，这样做我们只需要修改代理类而不需要再修改委托类，符合代码设计的开闭原则。代理类主要负责为委托类预处理消息、过滤消息、把消息转发给委托类，以及事后对返回结果的处理等。代理类本身并不真正实现服务，而是同过调用委托类的相关方法，来提供特定的服务。真正的业务功能还是由委托类来实现，但是可以在业务功能执行的前后加入一些公共的服务。例如我们想给项目加入缓存、日志这些功能，我们就可以使用代理类来完成，而没必要打开已经封装好的委托类。
代理模式分为三类：
1. 静态代理
2. 动态代理
3. CGLIB 代理
2.2.3.1 静态代理
举例(买房），类图如下：
第一步：创建服务类接口
public interface BuyHouse { void buyHosue();}
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第二步：实现服务接口
public class BuyHouseImpl implements BuyHouse { @Override public void buyHosue() { System.out.println("我要买房"); }}
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第三步：创建代理类
public class BuyHouseProxy implements BuyHouse { private BuyHouse buyHouse; public BuyHouseProxy(final BuyHouse buyHouse) { this.buyHouse = buyHouse; } @Override public void buyHosue() { System.out.println("买房前准备"); buyHouse.buyHosue(); System.out.println("买房后装修"); }}
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总结：
优点：可以做到在符合开闭原则的情况下对目标对象进行功能扩展。
缺点： 代理对象与目标对象要实现相同的接口，我们得为每一个服务都得创建代理类，工作量太大，不易管理。同时接口一旦发生改变，代理类也得相应修改。
2.2.3.2 动态代理
动态代理有以下特点:
1.代理对象,不需要实现接口
2.代理对象的生成,是利用 JDK 的 API,动态的在内存中构建代理对象(需要我们指定创建代理对象/目标对象实现的接口的类型)
代理类不用再实现接口了。但是，要求被代理对象必须有接口。
动态代理实现：
Java.lang.reflect.Proxy 类可以直接生成一个代理对象
Proxy.newProxyInstance(ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces, InvocationHandler h)生成一个代理对象
参数 1:ClassLoader loader 代理对象的类加载器 一般使用被代理对象的类加载器
参数 2:Class<?>[] interfaces 代理对象的要实现的接口 一般使用的被代理对象实现的接口
参数 3:InvocationHandler h (接口)执行处理类
InvocationHandler 中的 invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)方法：调用代理类的任何方法，此方法都会执行
参数 3.1:代理对象(慎用)
参数 3.2:当前执行的方法
参数 3.3:当前执行的方法运行时传递过来的参数
第一步：编写动态处理器
public class DynamicProxyHandler implements InvocationHandler { private Object object; public DynamicProxyHandler(final Object object) { this.object = object; } @Override public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable { System.out.println("买房前准备"); Object result = method.invoke(object, args); System.out.println("买房后装修"); return result; }}
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第二步：编写测试类
public class DynamicProxyTest { public static void main(String[] args) { BuyHouse buyHouse = new BuyHouseImpl(); BuyHouse proxyBuyHouse = (BuyHouse) Proxy.newProxyInstance(BuyHouse.class.getClassLoader(), new Class[]{BuyHouse.class}, new DynamicProxyHandler(buyHouse)); proxyBuyHouse.buyHosue(); }}
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动态代理总结：虽然相对于静态代理，动态代理大大减少了我们的开发任务，同时减少了对业务接口的依赖，降低了耦合度。但是还是有一点点小小的遗憾之处，那就是它始终无法摆脱仅支持 interface 代理的桎梏（我们要使用被代理的对象的接口），因为它的设计注定了这个遗憾。
2.2.3.3 CGLIB 代理
CGLIB 原理：动态生成一个要代理类的子类，子类重写要代理的类的所有不是 final 的方法。在子类中采用方法拦截的技术拦截所有父类方法的调用，顺势织入横切逻辑。它比使用 java 反射的 JDK 动态代理要快。
CGLIB 底层：使用字节码处理框架 ASM，来转换字节码并生成新的类。不鼓励直接使用 ASM，因为它要求你必须对 JVM 内部结构包括 class 文件的格式和指令集都很熟悉。
CGLIB 缺点：对于 final 方法，无法进行代理。
CGLIB 的实现步骤：
第一步：建立拦截器
public Object intercept(Object object, Method method, Object[] args, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
System.out.println("买房前准备");
Object result = methodProxy.invoke(object, args);
System.out.println("买房后装修");
return result;
}
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参数：Object 为由 CGLib 动态生成的代理类实例，Method 为上文中实体类所调用的被代理的方法引用，Object[]为参数值列表，MethodProxy 为生成的代理类对方法的代理引用。
返回：从代理实例的方法调用返回的值。
其中，proxy.invokeSuper(obj,arg) 调用代理类实例上的 proxy 方法的父类方法（即实体类 TargetObject 中对应的方法）
第二步： 生成动态代理类
public class CglibProxy implements MethodInterceptor { private Object target; public Object getInstance(final Object target) { this.target = target; Enhancer enhancer = new Enhancer(); enhancer.setSuperclass(this.target.getClass()); enhancer.setCallback(this); return enhancer.create(); } public Object intercept(Object object, Method method, Object[] args, MethodProxy methodProxy) throws Throwable { System.out.println("买房前准备"); Object result = methodProxy.invoke(object, args); System.out.println("买房后装修"); return result; }}
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这里 Enhancer 类是 CGLib 中的一个字节码增强器，它可以方便的对你想要处理的类进行扩展，以后会经常看到它。
首先将被代理类 TargetObject 设置成父类，然后设置拦截器 TargetInterceptor，最后执行 enhancer.create()动态生成一个代理类，并从 Object 强制转型成父类型 TargetObject。
第三步：测试
public class CglibProxyTest { public static void main(String[] args){ BuyHouse buyHouse = new BuyHouseImpl(); CglibProxy cglibProxy = new CglibProxy(); BuyHouseImpl buyHouseCglibProxy = (BuyHouseImpl) cglibProxy.getInstance(buyHouse); buyHouseCglibProxy.buyHosue(); }}
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CGLIB 代理总结： CGLIB 创建的动态代理对象比 JDK 创建的动态代理对象的性能更高，但是 CGLIB 创建代理对象时所花费的时间却比 JDK 多得多。所以对于单例的对象，因为无需频繁创建对象，用 CGLIB 合适，反之使用 JDK 方式要更为合适一些。同时由于 CGLib 由于是采用动态创建子类的方法，对于 final 修饰的方法无法进行代理。
2.2.4 外观模式（门面模式）
定义： 隐藏了系统的复杂性，并向客户端提供了一个可以访问系统的接口。
通常也称为门面模式；
模式关键字: Facede
一般外观模式机构如下：
简单来说，该模式就是把一些复杂的流程封装成一个接口供给外部用户更简单的使用。这个模式中，设计到 3 个角色。
1）.门面角色：外观模式的核心。它被客户角色调用，它熟悉子系统的功能。内部根据客户角色的需求预定了几种功能的组合。（客户调用，同时自身调用子系统功能）
2）.子系统角色:实现了子系统的功能。它对客户角色和 Facade 时未知的。它内部可以有系统内的相互交互，也可以由供外界调用的接口。（实现具体功能）
3）.客户角色:通过调用 Facede 来完成要实现的功能（调用门面角色）。
举例（每个 Computer 都有 CPU、Memory、Disk。在 Computer 开启和关闭的时候，相应的部件也会开启和关闭），类图如下：
首先是子系统类：
public class CPU {
public void start() { System.out.println("cpu is start..."); }
public void shutDown() { System.out.println("CPU is shutDown..."); }}
public class Disk { public void start() { System.out.println("Disk is start..."); }
public void shutDown() { System.out.println("Disk is shutDown..."); }}
public class Memory { public void start() { System.out.println("Memory is start..."); }
public void shutDown() { System.out.println("Memory is shutDown..."); }}
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然后是，门面类 Facade
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 start() { System.out.println("Computer start begin"); cpu.start(); disk.start(); memory.start(); System.out.println("Computer start end"); }
public void shutDown() { System.out.println("Computer shutDown begin"); cpu.shutDown(); disk.shutDown(); memory.shutDown(); System.out.println("Computer shutDown end..."); }}
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最后为，客户角色
public class Client {
public static void main(String[] args) { Computer computer = new Computer(); computer.start(); System.out.println("================="); computer.shutDown(); }
}
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优点总结:
使得客户端和子系统之间解耦，让子系统内部的模块功能更容易扩展和维护；
客户端根本不需要知道子系统内部的实现，或者根本不需要知道子系统内部的构成，它只需要跟 Facade
类交互即可。
有些方法是对系统外的，有些方法是系统内部相互交互的使用的。子系统把那些暴露给外部的功能集中
到门面中，这样就可以实现客户端的使用，很好的隐藏了子系统内部的细节。
2.2.5 桥接模式
定义： 将抽象部分与它的实现部分分离，使它们都可以独立地变化。
模式关键字： Bridge
案例：
看下图手机与手机软件的类图
增加一款新的手机软件，需要在所有手机品牌类下添加对应的手机软件类，当手机软件种类较多时，将导致类的个数急剧膨胀，难以维护
手机和手机中的软件是什么关系？
手机中的软件从本质上来说并不是一种手机，手机软件运行在手机中，是一种包含与被包含关系，而不是一种父与子或者说一般与特殊的关系，通过继承手机类实现手机软件类的设计是违反一般规律的。
如果 Oppo 手机实现了 wifi 功能，继承它的 Oppo 应用商城也会继承 wifi 功能，并且 Oppo 手机类的任何变动，都会影响其子类
换一种解决思路：
从类图上看起来更像是手机软件类图，涉及到手机本身相关的功能，比如说：wifi 功能，放到哪个类中实现呢？放到 OppoAppStore 中实现显然是不合适的
引起整个结构变化的元素有两个，一个是手机品牌，一个是手机软件，所以我们将这两个点抽出来，分别进行封装
桥接模式结构如下：
按照桥接结构改造 phone 的案例：
类图：
接口实现的代码：
public interface Software { public void run();
}public class AppStore implements Software { @Override public void run() { System.out.println("run app store"); }}public class Camera implements Software { @Override public void run() { System.out.println("run camera"); }}
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抽象代码：
public interface Software { public void run();
}public class AppStore implements Software { @Override public void run() { System.out.println("run app store"); }}public class Camera implements Software { @Override public void run() { System.out.println("run camera"); }}
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对比最初的设计，将抽象部分（手机）与它的实现部分（手机软件类）分离，将实现部分抽象成单独的类，使它们都可以独立地变化。整个类图看起来像一座桥，所以称为桥接模式
继承是一种强耦合关系，子类的实现与它的父类有非常紧密的依赖关系，父类的任何变化 都会导致子类发生变化，因此继承或者说强耦合关系严重影响了类的灵活性，并最终限制了可复用性
从桥接模式的设计上我们可以看出聚合是一种比继承要弱的关联关系，手机类和软件类都可独立的进行变化，不会互相影响
桥接模式通常适用于以下场景。
当一个类存在两个独立变化的维度，且这两个维度都需要进行扩展时。
当一个系统不希望使用继承或因为多层次继承导致系统类的个数急剧增加时。
当一个系统需要在构件的抽象化角色和具体化角色之间增加更多的灵活性时。
优点：
(1)在很多情况下，桥接模式可以取代多层继承方案，多层继承方案违背了“单一职责原则”，复用性较差，且类的个数非常多，桥接模式是比多层继承方案更好的解决方法，它极大减少了子类的个数。
(2)桥接模式提高了系统的可扩展性，在两个变化维度中任意扩展一个维度，都不需要修改原有系统，符合“开闭原则”。
缺点：
桥接模式的使用会增加系统的理解与设计难度，由于关联关系建立在抽象层，要求开发者一开始就针对抽象层进行设计与编程。
2.2.6 组合模式
定义：有时又叫作部分-整体模式，它是一种将对象组合成树状的层次结构的模式，用来表示“部分-整体”的关系，使用户对单个对象和组合对象具有一致的访问性。
模式关键字：Composite
意图：将对象组合成树形结构以表示"部分-整体"的层次结构。组合模式使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。
主要解决：它在我们树型结构的问题中，模糊了简单元素和复杂元素的概念，客户程序可以向处理简单元素一样来处理复杂元素，从而使得客户程序与复杂元素的内部结构解耦。
何时使用： 1、您想表示对象的部分-整体层次结构（树形结构）。 2、您希望用户忽略组合对象与单个对象的不同，用户将统一地使用组合结构中的所有对象。
如何解决：树枝和叶子实现统一接口，树枝内部组合该接口。
关键代码：树枝内部组合该接口，并且含有内部属性 List，里面放 Component。
组合模式的主要优点有：
组合模式使得客户端代码可以一致地处理单个对象和组合对象，无须关心自己处理的是单个对象，还是组合对象，这简化了客户端代码；
更容易在组合体内加入新的对象，客户端不会因为加入了新的对象而更改源代码，满足“开闭原则”；
其主要缺点是：
设计较复杂，客户端需要花更多时间理清类之间的层次关系；
不容易限制容器中的构件；
不容易用继承的方法来增加构件的新功能；
抽象构件（Component）角色：它的主要作用是为树叶构件和树枝构件声明公共接口，并实现它们的默认行为。在透明式的组合模式中抽象构件还声明访问和管理子类的接口；在安全式的组合模式中不声明访问和管理子类的接口，管理工作由树枝构件完成。
树叶构件（Leaf）角色：是组合中的叶节点对象，它没有子节点，用于实现抽象构件角色中 声明的公共接口。
树枝构件（Composite）角色：是组合中的分支节点对象，它有子节点。它实现了抽象构件角色中声明的接口，它的主要作用是存储和管理子部件，通常包含 Add()、Remove()、GetChild() 等方法
举例：（访问一颗树），类图如下：
组件
public interface Component { public void add(Component c); public void remove(Component c); public Component getChild(int i); public void operation(); }
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叶子
public class Leaf implements Component{ private String name; public Leaf(String name) { this.name = name; } @Override public void add(Component c) {} @Override public void remove(Component c) {} @Override public Component getChild(int i) { // TODO Auto-generated method stub return null; } @Override public void operation() { // TODO Auto-generated method stub System.out.println("树叶"+name+"：被访问！"); } }
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树枝
public class Composite implements Component {
private ArrayList<Component> children = new ArrayList<Component>();
public void add(Component c) { children.add(c); }
public void remove(Component c) { children.remove(c); }
public Component getChild(int i) { return children.get(i); }
public void operation() { for (Object obj : children) { ((Component) obj).operation(); } }}
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2.2.7 享元模式
定义：通过共享的方式高效的支持大量细粒度的对象。
模式关键字： Flyweight
主要解决：在有大量对象时，有可能会造成内存溢出，我们把其中共同的部分抽象出来，如果有相同的业务请求，直接返回在内存中已有的对象，避免重新创建。
何时使用： 1、系统中有大量对象。 2、这些对象消耗大量内存。 3、这些对象的状态大部分可以外部化。 4、这些对象可以按照内蕴状态分为很多组，当把外蕴对象从对象中剔除出来时，每一组对象都可以用一个对象来代替。 5、系统不依赖于这些对象身份，这些对象是不可分辨的。
如何解决：用唯一标识码判断，如果在内存中有，则返回这个唯一标识码所标识的对象。
关键代码：用 HashMap 存储这些对象。
应用实例： 1、JAVA 中的 String，如果有则返回，如果没有则创建一个字符串保存在字符串缓存池里面。
优点：大大减少对象的创建，降低系统的内存，使效率提高。
缺点：提高了系统的复杂度，需要分离出外部状态和内部状态，而且外部状态具有固有化的性质，不应该随着内部状态的变化而变化，否则会造成系统的混乱。
简单来说，我们抽取出一个对象的外部状态（不能共享）和内部状态（可以共享）。然后根据外部状态的决定是否创建内部状态对象。内部状态对象是通过哈希表保存的，当外部状态相同的时候，不再重复的创建内部状态对象，从而减少要创建对象的数量。
享元模式结构图：
1、Flyweight (享元抽象类)：一般是接口或者抽象类，定义了享元类的公共方法。这些方法可以分享内部状态的数据，也可以调用这些方法修改外部状态。
2、ConcreteFlyweight(具体享元类)：具体享元类实现了抽象享元类的方法，为享元对象开辟了内存空间来保存享元对象的内部数据，同时可以通过和单例模式结合只创建一个享元对象。
3、FlyweightFactory(享元工厂类)：享元工厂类创建并且管理享元类，享元工厂类针对享元类来进行编程，通过提供一个享元池来进行享元对象的管理。一般享元池设计成键值对，或者其他的存储结构来存储。当客户端进行享元对象的请求时，如果享元池中有对应的享元对象则直接返回对应的对象，否则工厂类创建对应的享元对象并保存到享元池。
举例（JAVA 中的 String，如果有则返回，如果没有则创建一个字符串保存在字符串缓存池里面）。类图如下：
（1）创建享元对象接口
public interface IFlyweight { void print();}
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2）创建具体享元对象
public class Flyweight implements IFlyweight { private String id; public Flyweight(String id){ this.id = id; } @Override public void print() { System.out.println("Flyweight.id = " + getId() + " ..."); } public String getId() { return id; }}
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（3）创建工厂，这里要特别注意，为了避免享元对象被重复创建，我们使用 HashMap 中的 key 值保证其唯一。
public class FlyweightFactory { private Map<String, IFlyweight> flyweightMap = new HashMap(); public IFlyweight getFlyweight(String str){ IFlyweight flyweight = flyweightMap.get(str); if(flyweight == null){ flyweight = new Flyweight(str); flyweightMap.put(str, flyweight); } return flyweight; } public int getFlyweightMapSize(){ return flyweightMap.size(); }}
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（4）测试，我们创建三个字符串，但是只会产生两个享元对象
public class MainTest { public static void main(String[] args) { FlyweightFactory flyweightFactory = new FlyweightFactory(); IFlyweight flyweight1 = flyweightFactory.getFlyweight("A"); IFlyweight flyweight2 = flyweightFactory.getFlyweight("B"); IFlyweight flyweight3 = flyweightFactory.getFlyweight("A"); flyweight1.print(); flyweight2.print(); flyweight3.print(); System.out.println(flyweightFactory.getFlyweightMapSize()); }
}
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2.3 行为型模式(11 种)
先来张图，看看这 11 中模式的关系：
第一类：通过父类与子类的关系进行实现。
第二类：两个类之间。
第三类：类的状态。
第四类：通过中间类
2.3.1 策略模式
定义： 策略模式定义了一系列算法，并将每个算法封装起来，使他们可以相互替换，且算法的变化不会影响到使用算法的客户。
模式关键字： Strategy
意图：定义一系列的算法,把它们一个个封装起来, 并且使它们可相互替换。
主要解决：在有多种算法相似的情况下，使用 if...else 所带来的复杂和难以维护。
何时使用：一个系统有许多许多类，而区分它们的只是他们直接的行为。
如何解决：将这些算法封装成一个一个的类，任意地替换。
关键代码：实现同一个接口。
优点： 1、算法可以自由切换。 2、避免使用多重条件判断。 3、扩展性良好。
缺点： 1、策略类会增多。 2、所有策略类都需要对外暴露。
策略模式类结构图：
抽象策略角色: 这个是一个抽象的角色，通常情况下使用接口或者抽象类去实现。对比来说，就是我们的 Comparator 接口。
具体策略角色: 包装了具体的算法和行为。对比来说，就是实现了 Comparator 接口的实现一组实现类。
环境角色: 内部会持有一个抽象角色的引用，给客户端调用。
举例：如下（ 实现一个加减的功能），类图如下：
1、定义抽象策略角色
public interface Strategy { public int calc(int num1,int num2);}
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2、定义具体策略角色
public class AddStrategy implements Strategy {
@Override public int calc(int num1, int num2) { // TODO Auto-generated method stub return num1 + num2; }
}public class SubstractStrategy implements Strategy {
@Override public int calc(int num1, int num2) { // TODO Auto-generated method stub return num1 - num2; }
}
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3、环境角色
public class Environment { private Strategy strategy;
public Environment(Strategy strategy) { this.strategy = strategy; }
public int calculate(int a, int b) { return strategy.calc(a, b); }
}
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4、测试
public class MainTest { public static void main(String[] args) { Environment environment=new Environment(new AddStrategy()); int result=environment.calculate(20, 5); System.out.println(result); Environment environment1=new Environment(new SubstractStrategy()); int result1=environment1.calculate(20, 5); System.out.println(result1); }
}
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2.3.2 模板方法模式
在模板模式（Template Pattern）中，一个抽象类公开定义了执行它的方法的方式/模板。它的子类可以按需要重写方法实现，但调用将以抽象类中定义的方式进行。这种类型的设计模式属于行为型模式。
模式关键字: Template
意图：定义一个操作中的算法的骨架，而将一些步骤延迟到子类中。模板方法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。
主要解决：一些方法通用，却在每一个子类都重新写了这一方法。
何时使用：有一些通用的方法。
如何解决：将这些通用算法抽象出来。
关键代码：在抽象类实现，其他步骤在子类实现。
应用实例： 1、在造房子的时候，地基、走线、水管都一样，只有在建筑的后期才有加壁橱加栅栏等差异。 2、西游记里面菩萨定好的 81 难，这就是一个顶层的逻辑骨架。 3、spring 中对 Hibernate 的支持，将一些已经定好的方法封装起来，比如开启事务、获取 Session、关闭 Session 等，程序员不重复写那些已经规范好的代码，直接丢一个实体就可以保存。
优点： 1、封装不变部分，扩展可变部分。 2、提取公共代码，便于维护。 3、行为由父类控制，子类实现。
缺点：每一个不同的实现都需要一个子类来实现，导致类的个数增加，使得系统更加庞大。
使用场景： 1、有多个子类共有的方法，且逻辑相同。 2、重要的、复杂的方法，可以考虑作为模板方法。
注意事项：为防止恶意操作，一般模板方法都加上 final 关键词。
举例：
我们将创建一个定义操作的 Game 抽象类，其中，模板方法设置为 final，这样它就不会被重写。Cricket 和 Football 是扩展了 Game 的实体类，它们重写了抽象类的方法。
TemplatePatternDemo，我们的演示类使用 Game 来演示模板模式的用法。
步骤 1
创建一个抽象类，它的模板方法被设置为 final。
public abstract class Game { abstract void initialize(); abstract void startPlay(); abstract void endPlay(); //模板 public final void play(){ //初始化游戏 initialize(); //开始游戏 startPlay(); //结束游戏 endPlay(); }}
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步骤 2
创建扩展了上述类的实体类。
public class Cricket extends Game { @Override void endPlay() { System.out.println("Cricket Game Finished!"); } @Override void initialize() { System.out.println("Cricket Game Initialized! Start playing."); } @Override void startPlay() { System.out.println("Cricket Game Started. Enjoy the game!"); }}
public class Football extends Game { @Override void endPlay() { System.out.println("Football Game Finished!"); } @Override void initialize() { System.out.println("Football Game Initialized! Start playing."); } @Override void startPlay() { System.out.println("Football Game Started. Enjoy the game!"); }}
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步骤 3
使用 Game 的模板方法 play() 来演示游戏的定义方式。
public class TemplatePatternDemo { public static void main(String[] args) { Game game = new Cricket(); game.play(); System.out.println(); game = new Football(); game.play(); }}
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执行程序，输出结果：
Cricket Game Initialized! Start playing.Cricket Game Started. Enjoy the game!Cricket Game Finished!
Football Game Initialized! Start playing.Football Game Started. Enjoy the game!Football Game Finished!
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2.3.3 观察者模式
当对象间存在一对多关系时，则使用观察者模式（Observer Pattern）。比如，当一个对象被修改时，则会自动通知依赖它的对象。观察者模式属于行为型模式。
意图：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得到通知并被自动更新。
主要解决：一个对象状态改变给其他对象通知的问题，而且要考虑到易用和低耦合，保证高度的协作。
何时使用：一个对象（目标对象）的状态发生改变，所有的依赖对象（观察者对象）都将得到通知，进行广播通知。
如何解决：使用面向对象技术，可以将这种依赖关系弱化。
关键代码：在抽象类里有一个 ArrayList 存放观察者们。
应用实例： 1、拍卖的时候，拍卖师观察最高标价，然后通知给其他竞价者竞价。 2、西游记里面悟空请求菩萨降服红孩儿，菩萨洒了一地水招来一个老乌龟，这个乌龟就是观察者，他观察菩萨洒水这个动作。
优点： 1、观察者和被观察者是抽象耦合的。 2、建立一套触发机制。
缺点： 1、如果一个被观察者对象有很多的直接和间接的观察者的话，将所有的观察者都通知到会花费很多时间。 2、如果在观察者和观察目标之间有循环依赖的话，观察目标会触发它们之间进行循环调用，可能导致系统崩溃。 3、观察者模式没有相应的机制让观察者知道所观察的目标对象是怎么发生变化的，而仅仅只是知道观察目标发生了变化。
使用场景：
一个抽象模型有两个方面，其中一个方面依赖于另一个方面。将这些方面封装在独立的对象中使它们可以各自独立地改变和复用。
一个对象的改变将导致其他一个或多个对象也发生改变，而不知道具体有多少对象将发生改变，可以降低对象之间的耦合度。
一个对象必须通知其他对象，而并不知道这些对象是谁。
需要在系统中创建一个触发链，A 对象的行为将影响 B 对象，B 对象的行为将影响 C 对象……，可以使用观察者模式创建一种链式触发机制。
注意事项： 1、JAVA 中已经有了对观察者模式的支持类。 2、避免循环引用。 3、如果顺序执行，某一观察者错误会导致系统卡壳，一般采用异步方式。
举例：
观察者模式使用三个类 Subject、Observer 和 Client。Subject 对象带有绑定观察者到 Client 对象和从 Client 对象解绑观察者的方法。我们创建 Subject 类、Observer 抽象类和扩展了抽象类 Observer 的实体类。
ObserverPatternDemo，我们的演示类使用 Subject 和实体类对象来演示观察者模式。
代码：
创建 Subject 类。
import java.util.ArrayList;import java.util.List; public class Subject { private List<Observer> observers = new ArrayList<Observer>(); private int state; public int getState() { return state; } public void setState(int state) { this.state = state; notifyAllObservers(); } public void attach(Observer observer){ observers.add(observer); } public void notifyAllObservers(){ for (Observer observer : observers) { observer.update(); } } }
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创建 Observer 类。
public abstract class Observer { protected Subject subject; public abstract void update();}
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创建实体观察者类。
public class BinaryObserver extends Observer{ public BinaryObserver(Subject subject){ this.subject = subject; this.subject.attach(this); } @Override public void update() { System.out.println( "Binary String: " + Integer.toBinaryString( subject.getState() ) ); }}
public class OctalObserver extends Observer{ public OctalObserver(Subject subject){ this.subject = subject; this.subject.attach(this); } @Override public void update() { System.out.println( "Octal String: " + Integer.toOctalString( subject.getState() ) ); }}
public class HexaObserver extends Observer{ public HexaObserver(Subject subject){ this.subject = subject; this.subject.attach(this); } @Override public void update() { System.out.println( "Hex String: " + Integer.toHexString( subject.getState() ).toUpperCase() ); }}
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使用 Subject 和实体观察者对象。
public class ObserverPatternDemo { public static void main(String[] args) { Subject subject = new Subject(); new HexaObserver(subject); new OctalObserver(subject); new BinaryObserver(subject); System.out.println("First state change: 15"); subject.setState(15); System.out.println("Second state change: 10"); subject.setState(10); }}
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执行程序，输出结果：
2.3.4 迭代器模式
迭代器模式（Iterator Pattern）是 Java 和 .Net 编程环境中非常常用的设计模式。这种模式用于顺序访问集合对象的元素，不需要知道集合对象的底层表示。
迭代器模式属于行为型模式。
意图：提供一种方法顺序访问一个聚合对象中各个元素, 而又无须暴露该对象的内部表示。
主要解决：不同的方式来遍历整个整合对象。
何时使用：遍历一个聚合对象。
如何解决：把在元素之间游走的责任交给迭代器，而不是聚合对象。
关键代码：定义接口：hasNext, next。
应用实例：JAVA 中的 iterator。
优点： 1、它支持以不同的方式遍历一个聚合对象。 2、迭代器简化了聚合类。 3、在同一个聚合上可以有多个遍历。 4、在迭代器模式中，增加新的聚合类和迭代器类都很方便，无须修改原有代码。
缺点：由于迭代器模式将存储数据和遍历数据的职责分离，增加新的聚合类需要对应增加新的迭代器类，类的个数成对增加，这在一定程度上增加了系统的复杂性。
使用场景： 1、访问一个聚合对象的内容而无须暴露它的内部表示。 2、需要为聚合对象提供多种遍历方式。 3、为遍历不同的聚合结构提供一个统一的接口。
注意事项：迭代器模式就是分离了集合对象的遍历行为，抽象出一个迭代器类来负责，这样既可以做到不暴露集合的内部结构，又可让外部代码透明地访问集合内部的数据。
举例：
我们将创建一个叙述导航方法的 Iterator 接口和一个返回迭代器的 Container 接口。实现了 Container 接口的实体类将负责实现 Iterator 接口。
IteratorPatternDemo，我们的演示类使用实体类 NamesRepository 来打印 NamesRepository 中存储为集合的 Names。
代码：
创建接口:
public interface Iterator { public boolean hasNext(); public Object next();}
public interface Container { public Iterator getIterator();}
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创建实现了 Container 接口的实体类。该类有实现了 Iterator 接口的内部类 NameIterator。
public class NameRepository implements Container { public String names[] = {"Robert" , "John" ,"Julie" , "Lora"}; @Override public Iterator getIterator() { return new NameIterator(); } private class NameIterator implements Iterator { int index; @Override public boolean hasNext() { if(index < names.length){ return true; } return false; } @Override public Object next() { if(this.hasNext()){ return names[index++]; } return null; } }}
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使用 NameRepository 来获取迭代器，并打印名字。
public class IteratorPatternDemo { public static void main(String[] args) { NameRepository namesRepository = new NameRepository(); for(Iterator iter = namesRepository.getIterator(); iter.hasNext();){ String name = (String)iter.next(); System.out.println("Name : " + name); } }}
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执行程序，输出结果：
Name : RobertName : JohnName : JulieName : Lora
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2.3.5 责任链模式
顾名思义，责任链模式（Chain of Responsibility Pattern）为请求创建了一个接收者对象的链。这种模式给予请求的类型，对请求的发送者和接收者进行解耦。这种类型的设计模式属于行为型模式。
在这种模式中，通常每个接收者都包含对另一个接收者的引用。如果一个对象不能处理该请求，那么它会把相同的请求传给下一个接收者，依此类推。
意图：避免请求发送者与接收者耦合在一起，让多个对象都有可能接收请求，将这些对象连接成一条链，并且沿着这条链传递请求，直到有对象处理它为止。
主要解决：职责链上的处理者负责处理请求，客户只需要将请求发送到职责链上即可，无须关心请求的处理细节和请求的传递，所以职责链将请求的发送者和请求的处理者解耦了。
何时使用：在处理消息的时候以过滤很多道。
如何解决：拦截的类都实现统一接口。
关键代码：Handler 里面聚合它自己，在 HandlerRequest 里判断是否合适，如果没达到条件则向下传递，向谁传递之前 set 进去。
应用实例： 1、红楼梦中的"击鼓传花"。 2、JS 中的事件冒泡。 3、JAVA WEB 中 Apache Tomcat 对 Encoding 的处理，Struts2 的拦截器，jsp servlet 的 Filter。
优点： 1、降低耦合度。它将请求的发送者和接收者解耦。 2、简化了对象。使得对象不需要知道链的结构。 3、增强给对象指派职责的灵活性。通过改变链内的成员或者调动它们的次序，允许动态地新增或者删除责任。 4、增加新的请求处理类很方便。
缺点： 1、不能保证请求一定被接收。 2、系统性能将受到一定影响，而且在进行代码调试时不太方便，可能会造成循环调用。 3、可能不容易观察运行时的特征，有碍于除错。
使用场景： 1、有多个对象可以处理同一个请求，具体哪个对象处理该请求由运行时刻自动确定。 2、在不明确指定接收者的情况下，向多个对象中的一个提交一个请求。 3、可动态指定一组对象处理请求。
注意事项：在 JAVA WEB 中遇到很多应用。
举例：
我们创建抽象类 AbstractLogger，带有详细的日志记录级别。然后我们创建三种类型的记录器，都扩展了 AbstractLogger。每个记录器消息的级别是否属于自己的级别，如果是则相应地打印出来，否则将不打印并把消息传给下一个记录器。
代码：
创建抽象的记录器类。
public abstract class AbstractLogger { public static int INFO = 1; public static int DEBUG = 2; public static int ERROR = 3; protected int level; //责任链中的下一个元素 protected AbstractLogger nextLogger; public void setNextLogger(AbstractLogger nextLogger){ this.nextLogger = nextLogger; } public void logMessage(int level, String message){ if(this.level <= level){ write(message); } if(nextLogger !=null){ nextLogger.logMessage(level, message); } } abstract protected void write(String message); }
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创建扩展了该记录器类的实体类。
public class ConsoleLogger extends AbstractLogger { public ConsoleLogger(int level){ this.level = level; } @Override protected void write(String message) { System.out.println("Standard Console::Logger: " + message); }}
public class ErrorLogger extends AbstractLogger { public ErrorLogger(int level){ this.level = level; } @Override protected void write(String message) { System.out.println("Error Console::Logger: " + message); }}
public class FileLogger extends AbstractLogger { public FileLogger(int level){ this.level = level; } @Override protected void write(String message) { System.out.println("File::Logger: " + message); }}
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创建不同类型的记录器。赋予它们不同的错误级别，并在每个记录器中设置下一个记录器。每个记录器中的下一个记录器代表的是链的一部分。
public class ChainPatternDemo { private static AbstractLogger getChainOfLoggers(){ AbstractLogger errorLogger = new ErrorLogger(AbstractLogger.ERROR); AbstractLogger fileLogger = new FileLogger(AbstractLogger.DEBUG); AbstractLogger consoleLogger = new ConsoleLogger(AbstractLogger.INFO); errorLogger.setNextLogger(fileLogger); fileLogger.setNextLogger(consoleLogger); return errorLogger; } public static void main(String[] args) { AbstractLogger loggerChain = getChainOfLoggers(); loggerChain.logMessage(AbstractLogger.INFO, "This is an information."); loggerChain.logMessage(AbstractLogger.DEBUG, "This is a debug level information."); loggerChain.logMessage(AbstractLogger.ERROR, "This is an error information."); }}
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执行程序，输出结果：
Standard Console::Logger: This is an information.File::Logger: This is a debug level information.Standard Console::Logger: This is a debug level information.Error Console::Logger: This is an error information.File::Logger: This is an error information.Standard Console::Logger: This is an error information.
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2.3.6 命令模式
命令模式（Command Pattern）是一种数据驱动的设计模式，它属于行为型模式。请求以命令的形式包裹在对象中，并传给调用对象。调用对象寻找可以处理该命令的合适的对象，并把该命令传给相应的对象，该对象执行命令。
意图：将一个请求封装成一个对象，从而使您可以用不同的请求对客户进行参数化。
主要解决：在软件系统中，行为请求者与行为实现者通常是一种紧耦合的关系，但某些场合，比如需要对行为进行记录、撤销或重做、事务等处理时，这种无法抵御变化的紧耦合的设计就不太合适。
何时使用：在某些场合，比如要对行为进行"记录、撤销/重做、事务"等处理，这种无法抵御变化的紧耦合是不合适的。在这种情况下，如何将"行为请求者"与"行为实现者"解耦？将一组行为抽象为对象，可以实现二者之间的松耦合。
如何解决：通过调用者调用接受者执行命令，顺序：调用者→命令→接受者。
关键代码：定义三个角色：1、received 真正的命令执行对象 2、Command 3、invoker 使用命令对象的入口
应用实例：struts 1 中的 action 核心控制器 ActionServlet 只有一个，相当于 Invoker，而模型层的类会随着不同的应用有不同的模型类，相当于具体的 Command。
优点： 1、降低了系统耦合度。 2、新的命令可以很容易添加到系统中去。
缺点：使用命令模式可能会导致某些系统有过多的具体命令类。
使用场景：认为是命令的地方都可以使用命令模式，比如： 1、GUI 中每一个按钮都是一条命令。 2、模拟 CMD。
注意事项：系统需要支持命令的撤销(Undo)操作和恢复(Redo)操作，也可以考虑使用命令模式，见命令模式的扩展。
命令模式结构示意图:
举例：
我们首先创建作为命令的接口 Order，然后创建作为请求的 Stock 类。实体命令类 BuyStock 和 SellStock，实现了 Order 接口，将执行实际的命令处理。创建作为调用对象的类 Broker，它接受订单并能下订单。
Broker 对象使用命令模式，基于命令的类型确定哪个对象执行哪个命令。CommandPatternDemo，我们的演示类使用 Broker 类来演示命令模式。
代码：
public interface Order { void execute();}
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public class Stock { private String name = "ABC"; private int quantity = 10; public void buy(){ System.out.println("Stock [ Name: "+name+", Quantity: " + quantity +" ] bought"); } public void sell(){ System.out.println("Stock [ Name: "+name+", Quantity: " + quantity +" ] sold"); }}
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public class BuyStock implements Order { private Stock abcStock; public BuyStock(Stock abcStock){ this.abcStock = abcStock; } public void execute() { abcStock.buy(); }}
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public class SellStock implements Order { private Stock abcStock; public SellStock(Stock abcStock){ this.abcStock = abcStock; } public void execute() { abcStock.sell(); }}
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import java.util.ArrayList;import java.util.List; public class Broker { private List<Order> orderList = new ArrayList<Order>(); public void takeOrder(Order order){ orderList.add(order); } public void placeOrders(){ for (Order order : orderList) { order.execute(); } orderList.clear(); }}
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public class CommandPatternDemo { public static void main(String[] args) { Stock abcStock = new Stock(); BuyStock buyStockOrder = new BuyStock(abcStock); SellStock sellStockOrder = new SellStock(abcStock); Broker broker = new Broker(); broker.takeOrder(buyStockOrder); broker.takeOrder(sellStockOrder); broker.placeOrders(); }}
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2.3.7 备忘录模式
备忘录模式（Memento Pattern）保存一个对象的某个状态，以便在适当的时候恢复对象。备忘录模式属于行为型模式。
意图：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。
主要解决：所谓备忘录模式就是在不破坏封装的前提下，捕获一个对象的内部状态，并在该对象之外保存这个状态，这样可以在以后将对象恢复到原先保存的状态。
何时使用：很多时候我们总是需要记录一个对象的内部状态，这样做的目的就是为了允许用户取消不确定或者错误的操作，能够恢复到他原先的状态，使得他有"后悔药"可吃。
如何解决：通过一个备忘录类专门存储对象状态。
关键代码：客户不与备忘录类耦合，与备忘录管理类耦合。
应用实例： 1、后悔药。 2、打游戏时的存档。 3、Windows 里的 ctri + z。 4、IE 中的后退。 4、数据库的事务管理。
优点： 1、给用户提供了一种可以恢复状态的机制，可以使用户能够比较方便地回到某个历史的状态。 2、实现了信息的封装，使得用户不需要关心状态的保存细节。
缺点：消耗资源。如果类的成员变量过多，势必会占用比较大的资源，而且每一次保存都会消耗一定的内存。
使用场景： 1、需要保存/恢复数据的相关状态场景。 2、提供一个可回滚的操作。
注意事项： 1、为了符合迪米特原则，还要增加一个管理备忘录的类。 2、为了节约内存，可使用原型模式+备忘录模式。
举例：
备忘录模式使用三个类 Memento、Originator 和 CareTaker。Memento 包含了要被恢复的对象的状态。Originator 创建并在 Memento 对象中存储状态。Caretaker 对象负责从 Memento 中恢复对象的状态。
MementoPatternDemo，我们的演示类使用 CareTaker 和 Originator 对象来显示对象的状态恢复。
代码：
public class Memento { private String state; public Memento(String state){ this.state = state; } public String getState(){ return state; } }
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public class Originator { private String state; public void setState(String state){ this.state = state; } public String getState(){ return state; } public Memento saveStateToMemento(){ return new Memento(state); } public void getStateFromMemento(Memento Memento){ state = Memento.getState(); }}
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import java.util.ArrayList;import java.util.List; public class CareTaker { private List<Memento> mementoList = new ArrayList<Memento>(); public void add(Memento state){ mementoList.add(state); } public Memento get(int index){ return mementoList.get(index); }}
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public class MementoPatternDemo { public static void main(String[] args) { Originator originator = new Originator(); CareTaker careTaker = new CareTaker(); originator.setState("State #1"); originator.setState("State #2"); careTaker.add(originator.saveStateToMemento()); originator.setState("State #3"); careTaker.add(originator.saveStateToMemento()); originator.setState("State #4"); System.out.println("Current State: " + originator.getState()); originator.getStateFromMemento(careTaker.get(0)); System.out.println("First saved State: " + originator.getState()); originator.getStateFromMemento(careTaker.get(1)); System.out.println("Second saved State: " + originator.getState()); }}
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验证输出。
Current State: State #4First saved State: State #2Second saved State: State #3
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2.3.8 状态模式
在状态模式（State Pattern）中，类的行为是基于它的状态改变的。这种类型的设计模式属于行为型模式。
在状态模式中，我们创建表示各种状态的对象和一个行为随着状态对象改变而改变的 context 对象。
意图：允许对象在内部状态发生改变时改变它的行为，对象看起来好像修改了它的类。
主要解决：对象的行为依赖于它的状态（属性），并且可以根据它的状态改变而改变它的相关行为。
何时使用：代码中包含大量与对象状态有关的条件语句。
如何解决：将各种具体的状态类抽象出来。
关键代码：通常命令模式的接口中只有一个方法。而状态模式的接口中有一个或者多个方法。而且，状态模式的实现类的方法，一般返回值，或者是改变实例变量的值。也就是说，状态模式一般和对象的状态有关。实现类的方法有不同的功能，覆盖接口中的方法。状态模式和命令模式一样，也可以用于消除 if...else 等条件选择语句。
应用实例： 1、打篮球的时候运动员可以有正常状态、不正常状态和超常状态。 2、曾侯乙编钟中，'钟是抽象接口','钟 A'等是具体状态，'曾侯乙编钟'是具体环境（Context）。
优点： 1、封装了转换规则。 2、枚举可能的状态，在枚举状态之前需要确定状态种类。 3、将所有与某个状态有关的行为放到一个类中，并且可以方便地增加新的状态，只需要改变对象状态即可改变对象的行为。 4、允许状态转换逻辑与状态对象合成一体，而不是某一个巨大的条件语句块。 5、可以让多个环境对象共享一个状态对象，从而减少系统中对象的个数。
缺点： 1、状态模式的使用必然会增加系统类和对象的个数。 2、状态模式的结构与实现都较为复杂，如果使用不当将导致程序结构和代码的混乱。 3、状态模式对"开闭原则"的支持并不太好，对于可以切换状态的状态模式，增加新的状态类需要修改那些负责状态转换的源代码，否则无法切换到新增状态，而且修改某个状态类的行为也需修改对应类的源代码。
使用场景： 1、行为随状态改变而改变的场景。 2、条件、分支语句的代替者。
注意事项：在行为受状态约束的时候使用状态模式，而且状态不超过 5 个。
举例：
我们将创建一个 State 接口和实现了 State 接口的实体状态类。Context 是一个带有某个状态的类。
StatePatternDemo，我们的演示类使用 Context 和状态对象来演示 Context 在状态改变时的行为变化。
代码：
public interface State { public void doAction(Context context);}
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public class StartState implements State { public void doAction(Context context) { System.out.println("Player is in start state"); context.setState(this); } public String toString(){ return "Start State"; }}
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public class StopState implements State { public void doAction(Context context) { System.out.println("Player is in stop state"); context.setState(this); } public String toString(){ return "Stop State"; }}
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public class Context { private State state; public Context(){ state = null; } public void setState(State state){ this.state = state; } public State getState(){ return state; }}
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public class StatePatternDemo { public static void main(String[] args) { Context context = new Context(); StartState startState = new StartState(); startState.doAction(context); System.out.println(context.getState().toString()); StopState stopState = new StopState(); stopState.doAction(context); System.out.println(context.getState().toString()); }}
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执行结果：
Player is in start stateStart StatePlayer is in stop stateStop State
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2.3.9 访问者模式
在访问者模式（Visitor Pattern）中，我们使用了一个访问者类，它改变了元素类的执行算法。通过这种方式，元素的执行算法可以随着访问者改变而改变。这种类型的设计模式属于行为型模式。根据模式，元素对象已接受访问者对象，这样访问者对象就可以处理元素对象上的操作。
意图：主要将数据结构与数据操作分离。
主要解决：稳定的数据结构和易变的操作耦合问题。
何时使用：需要对一个对象结构中的对象进行很多不同的并且不相关的操作，而需要避免让这些操作"污染"这些对象的类，使用访问者模式将这些封装到类中。
如何解决：在被访问的类里面加一个对外提供接待访问者的接口。
关键代码：在数据基础类里面有一个方法接受访问者，将自身引用传入访问者。
应用实例：您在朋友家做客，您是访问者，朋友接受您的访问，您通过朋友的描述，然后对朋友的描述做出一个判断，这就是访问者模式。
优点： 1、符合单一职责原则。 2、优秀的扩展性。 3、灵活性。
缺点： 1、具体元素对访问者公布细节，违反了迪米特原则。 2、具体元素变更比较困难。 3、违反了依赖倒置原则，依赖了具体类，没有依赖抽象。
使用场景： 1、对象结构中对象对应的类很少改变，但经常需要在此对象结构上定义新的操作。 2、需要对一个对象结构中的对象进行很多不同的并且不相关的操作，而需要避免让这些操作"污染"这些对象的类，也不希望在增加新操作时修改这些类。
注意事项：访问者可以对功能进行统一，可以做报表、UI、拦截器与过滤器。
举例：
我们将创建一个定义接受操作的 ComputerPart 接口。Keyboard、Mouse、Monitor 和 Computer 是实现了 ComputerPart 接口的实体类。我们将定义另一个接口 ComputerPartVisitor，它定义了访问者类的操作。Computer 使用实体访问者来执行相应的动作。
VisitorPatternDemo，我们的演示类使用 Computer、ComputerPartVisitor 类来演示访问者模式的用法。
代码：
public interface ComputerPart { public void accept(ComputerPartVisitor computerPartVisitor);}
public class Keyboard implements ComputerPart { @Override public void accept(ComputerPartVisitor computerPartVisitor) { computerPartVisitor.visit(this); }}
public class Monitor implements ComputerPart { @Override public void accept(ComputerPartVisitor computerPartVisitor) { computerPartVisitor.visit(this); }}
public class Mouse implements ComputerPart { @Override public void accept(ComputerPartVisitor computerPartVisitor) { computerPartVisitor.visit(this); }}
public class Computer implements ComputerPart { ComputerPart[] parts; public Computer(){ parts = new ComputerPart[] {new Mouse(), new Keyboard(), new Monitor()}; } @Override public void accept(ComputerPartVisitor computerPartVisitor) { for (int i = 0; i < parts.length; i++) { parts[i].accept(computerPartVisitor); } computerPartVisitor.visit(this); }}
public interface ComputerPartVisitor { public void visit(Computer computer); public void visit(Mouse mouse); public void visit(Keyboard keyboard); public void visit(Monitor monitor);}
public class ComputerPartDisplayVisitor implements ComputerPartVisitor { @Override public void visit(Computer computer) { System.out.println("Displaying Computer."); } @Override public void visit(Mouse mouse) { System.out.println("Displaying Mouse."); } @Override public void visit(Keyboard keyboard) { System.out.println("Displaying Keyboard."); } @Override public void visit(Monitor monitor) { System.out.println("Displaying Monitor."); }}
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public class VisitorPatternDemo { public static void main(String[] args) { ComputerPart computer = new Computer(); computer.accept(new ComputerPartDisplayVisitor()); }}
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执行结果:
Displaying Mouse.Displaying Keyboard.Displaying Monitor.Displaying Computer.
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2.3.10 中介者模式
中介者模式（Mediator Pattern）是用来降低多个对象和类之间的通信复杂性。这种模式提供了一个中介类，该类通常处理不同类之间的通信，并支持松耦合，使代码易于维护。中介者模式属于行为型模式。
意图：用一个中介对象来封装一系列的对象交互，中介者使各对象不需要显式地相互引用，从而使其耦合松散，而且可以独立地改变它们之间的交互。
主要解决：对象与对象之间存在大量的关联关系，这样势必会导致系统的结构变得很复杂，同时若一个对象发生改变，我们也需要跟踪与之相关联的对象，同时做出相应的处理。
何时使用：多个类相互耦合，形成了网状结构。
如何解决：将上述网状结构分离为星型结构。
关键代码：对象 Colleague 之间的通信封装到一个类中单独处理。
应用实例： 1、中国加入 WTO 之前是各个国家相互贸易，结构复杂，现在是各个国家通过 WTO 来互相贸易。 2、机场调度系统。 3、MVC 框架，其中 C（控制器）就是 M（模型）和 V（视图）的中介者。
优点： 1、降低了类的复杂度，将一对多转化成了一对一。 2、各个类之间的解耦。 3、符合迪米特原则。
缺点：中介者会庞大，变得复杂难以维护。
使用场景： 1、系统中对象之间存在比较复杂的引用关系，导致它们之间的依赖关系结构混乱而且难以复用该对象。 2、想通过一个中间类来封装多个类中的行为，而又不想生成太多的子类。
注意事项：不应当在职责混乱的时候使用。
举例：
我们通过聊天室实例来演示中介者模式。实例中，多个用户可以向聊天室发送消息，聊天室向所有的用户显示消息。我们将创建两个类 ChatRoom 和 User。User 对象使用 ChatRoom 方法来分享他们的消息。
MediatorPatternDemo，我们的演示类使用 User 对象来显示他们之间的通信。
import java.util.Date; public class ChatRoom { public static void showMessage(User user, String message){ System.out.println(new Date().toString() + " [" + user.getName() +"] : " + message); }}
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public class User { private String name; public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public User(String name){ this.name = name; } public void sendMessage(String message){ ChatRoom.showMessage(this,message); }}
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public class MediatorPatternDemo { public static void main(String[] args) { User robert = new User("Robert"); User john = new User("John"); robert.sendMessage("Hi! John!"); john.sendMessage("Hello! Robert!"); }}
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执行结果：
Thu Jan 31 16:05:46 IST 2013 [Robert] : Hi! John!Thu Jan 31 16:05:46 IST 2013 [John] : Hello! Robert!
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2.3.11 解释器模式
解释器模式（Interpreter Pattern）提供了评估语言的语法或表达式的方式，它属于行为型模式。这种模式实现了一个表达式接口，该接口解释一个特定的上下文。这种模式被用在 SQL 解析、符号处理引擎等。
意图：给定一个语言，定义它的文法表示，并定义一个解释器，这个解释器使用该标识来解释语言中的句子。
主要解决：对于一些固定文法构建一个解释句子的解释器。
何时使用：如果一种特定类型的问题发生的频率足够高，那么可能就值得将该问题的各个实例表述为一个简单语言中的句子。这样就可以构建一个解释器，该解释器通过解释这些句子来解决该问题。
如何解决：构建语法树，定义终结符与非终结符。
关键代码：构建环境类，包含解释器之外的一些全局信息，一般是 HashMap。
应用实例：编译器、运算表达式计算。
优点： 1、可扩展性比较好，灵活。 2、增加了新的解释表达式的方式。 3、易于实现简单文法。
缺点： 1、可利用场景比较少。 2、对于复杂的文法比较难维护。 3、解释器模式会引起类膨胀。 4、解释器模式采用递归调用方法。
使用场景： 1、可以将一个需要解释执行的语言中的句子表示为一个抽象语法树。 2、一些重复出现的问题可以用一种简单的语言来进行表达。 3、一个简单语法需要解释的场景。
注意事项：可利用场景比较少，JAVA 中如果碰到可以用 expression4J 代替。
举例：
我们将创建一个接口 Expression 和实现了 Expression 接口的实体类。定义作为上下文中主要解释器的 TerminalExpression 类。其他的类 OrExpression、AndExpression 用于创建组合式表达式。
InterpreterPatternDemo，我们的演示类使用 Expression 类创建规则和演示表达式的解析。
public interface Expression { public boolean interpret(String context);}
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public class TerminalExpression implements Expression { private String data; public TerminalExpression(String data){ this.data = data; } @Override public boolean interpret(String context) { if(context.contains(data)){ return true; } return false; }}
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public class OrExpression implements Expression { private Expression expr1 = null; private Expression expr2 = null; public OrExpression(Expression expr1, Expression expr2) { this.expr1 = expr1; this.expr2 = expr2; } @Override public boolean interpret(String context) { return expr1.interpret(context) || expr2.interpret(context); }}
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public class AndExpression implements Expression { private Expression expr1 = null; private Expression expr2 = null; public AndExpression(Expression expr1, Expression expr2) { this.expr1 = expr1; this.expr2 = expr2; } @Override public boolean interpret(String context) { return expr1.interpret(context) && expr2.interpret(context); }}
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public class InterpreterPatternDemo { //规则：Robert 和 John 是男性 public static Expression getMaleExpression(){ Expression robert = new TerminalExpression("Robert"); Expression john = new TerminalExpression("John"); return new OrExpression(robert, john); } //规则：Julie 是一个已婚的女性 public static Expression getMarriedWomanExpression(){ Expression julie = new TerminalExpression("Julie"); Expression married = new TerminalExpression("Married"); return new AndExpression(julie, married); } public static void main(String[] args) { Expression isMale = getMaleExpression(); Expression isMarriedWoman = getMarriedWomanExpression(); System.out.println("John is male? " + isMale.interpret("John")); System.out.println("Julie is a married women? " + isMarriedWoman.interpret("Married Julie")); }}
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执行结果：
John is male? trueJulie is a married women? true
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