上篇文章我講完了5種創建型模式,這章開始,我將講下7種結構型模式:適配器模式、裝飾模式、代理模式、外觀模式、橋接模式、組合模式、享元模式。其中對象的適配器模式是各種模式的起源,我們看下面的圖:
1、適配器模式
適配器模式將某個類的接口轉換成客戶端期望的另一個接口表示,目的是消除由於接口不匹配所造成的類的兼容性問題。主要分爲三類:類的適配器模式、對象的適配器模式、接口的適配器模式。
01、類的適配器模式
核心思想就是:有一個Source類,擁有一個方法,待適配,目標接口是Targetable,通過Adapter類,將Source的功能擴展到Targetable裏,看代碼:
- public class Source {
- public void method1() {
- System.out.println("this is original method!");
- }
- }
- public interface Targetable {
- /* 與原類中的方法相同 */
- public void method1();
- /* 新類的方法 */
- public void method2();
- }
- public class Adapter extends Source implements Targetable {
- @Override
- public void method2() {
- System.out.println("this is the targetable method!");
- }
- }
Adapter類繼承Source類,實現Targetable接口,下面是測試類:
- public class AdapterTest {
- public static void main(String[] args) {
- Targetable target = new Adapter();
- target.method1();
- target.method2();
- }
- }
輸出:
this is original method!
this is the targetable method!
這樣Targetable接口的實現類就具有了Source類的功能。
02、對象的適配器模式
基本思路和類的適配器模式相同,只是將Adapter類作修改,這次不繼承Source類,而是持有Source類的實例,以達到解決兼容性的問題。看圖:
只需要修改Adapter類的源碼即可:
- 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();
- }
- }
測試類:
- public class AdapterTest {
- public static void main(String[] args) {
- Source source = new Source();
- Targetable target = new Wrapper(source);
- target.method1();
- target.method2();
- }
- }
輸出與第一種一樣,只是適配的方法不同而已。
03、接口的適配器模式
第三種適配器模式是接口的適配器模式,接口的適配器是這樣的:有時我們寫的一個接口中有多個抽象方法,當我們寫該接口的實現類時,必須實現該接口的所有方法,這明顯有時比較浪費,因爲並不是所有的方法都是我們需要的,有時只需要某一些,此處爲了解決這個問題,我們引入了接口的適配器模式,藉助於一個抽象類,該抽象類實現了該接口,實現了所有的方法,而我們不和原始的接口打交道,只和該抽象類取得聯繫,所以我們寫一個類,繼承該抽象類,重寫我們需要的方法就行。看一下類圖:
這個很好理解,在實際開發中,我們也常會遇到這種接口中定義了太多的方法,以致於有時我們在一些實現類中並不是都需要。看代碼:
- public interface Sourceable {
- public void method1();
- public void method2();
- }
抽象類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();
- }
- }
測試輸出:
the sourceable interface's first Sub1!
the sourceable interface's second Sub2!
達到了我們的效果!
講了這麼多,總結一下三種適配器模式的應用場景:
類的適配器模式:當希望將一個類轉換成滿足另一個新接口的類時,可以使用類的適配器模式,創建一個新類,繼承原有的類,實現新的接口即可。
對象的適配器模式:當希望將一個對象轉換成滿足另一個新接口的對象時,可以創建一個Wrapper類,持有原類的一個實例,在Wrapper類的方法中,調用實例的方法就行。
接口的適配器模式:當不希望實現一個接口中所有的方法時,可以創建一個抽象類Wrapper,實現所有方法,我們寫別的類的時候,繼承抽象類即可。
2、裝飾模式(Decorator)
顧名思義,裝飾模式就是給一個對象增加一些新的功能,而且是動態的,要求裝飾對象和被裝飾對象實現同一個接口,裝飾對象持有被裝飾對象的實例,關係圖如下:
Source類是被裝飾類,Decorator類是一個裝飾類,可以爲Source類動態的添加一些功能,代碼如下:
- 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!");
- }
- }
測試類:
- public class DecoratorTest {
- public static void main(String[] args) {
- Sourceable source = new Source();
- Sourceable obj = new Decorator(source);
- obj.method();
- }
- }
輸出:
before decorator!
the original method!
after decorator!
裝飾器模式的應用場景:
1、需要擴展一個類的功能。
2、動態的爲一個對象增加功能,而且還能動態撤銷。(繼承不能做到這一點,繼承的功能是靜態的,不能動態增刪。)
缺點:產生過多相似的對象,不易排錯!
3、代理模式(Proxy)
其實每個模式名稱就表明了該模式的作用,代理模式就是多一個代理類出來,替原對象進行一些操作,比如我們在租房子的時候會去找中介,爲什麼呢?因爲你對該地區房屋的信息掌握的不夠全面,希望找一個更熟悉的人去幫你做,此處的代理就是這個意思。再如我們有的時候打官司,我們需要請律師,因爲律師在法律方面有專長,可以替我們進行操作,表達我們的想法。先來看看關係圖:
根據上文的闡述,代理模式就比較容易的理解了,我們看下代碼:
- 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!");
- }
- }
測試類:
- public class ProxyTest {
- public static void main(String[] args) {
- Sourceable source = new Proxy();
- source.method();
- }
- }
輸出:
before proxy!
the original method!
after proxy!
代理模式的應用場景:
如果已有的方法在使用的時候需要對原有的方法進行改進,此時有兩種辦法:
1、修改原有的方法來適應。這樣違反了“對擴展開放,對修改關閉”的原則。
2、就是採用一個代理類調用原有的方法,且對產生的結果進行控制。這種方法就是代理模式。
使用代理模式,可以將功能劃分的更加清晰,有助於後期維護!
4、外觀模式(Facade)
外觀模式是爲了解決類與類之家的依賴關係的,像spring一樣,可以將類和類之間的關係配置到配置文件中,而外觀模式就是將他們的關係放在一個Facade類中,降低了類類之間的耦合度,該模式中沒有涉及到接口,看下類圖:(我們以一個計算機的啓動過程爲例)
我們先看下實現類:
- 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類如下:
- public class User {
- public static void main(String[] args) {
- Computer computer = new Computer();
- computer.startup();
- computer.shutdown();
- }
- }
輸出:
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!
如果我們沒有Computer類,那麼,CPU、Memory、Disk他們之間將會相互持有實例,產生關係,這樣會造成嚴重的依賴,修改一個類,可能會帶來其他類的修改,這不是我們想要看到的,有了Computer類,他們之間的關係被放在了Computer類裏,這樣就起到了解耦的作用,這,就是外觀模式!
5、橋接模式(Bridge)
橋接模式就是把事物和其具體實現分開,使他們可以各自獨立的變化。橋接的用意是:將抽象化與實現化解耦,使得二者可以獨立變化,像我們常用的JDBC橋DriverManager一樣,JDBC進行連接數據庫的時候,在各個數據庫之間進行切換,基本不需要動太多的代碼,甚至絲毫不用動,原因就是JDBC提供統一接口,每個數據庫提供各自的實現,用一個叫做數據庫驅動的程序來橋接就行了。我們來看看關係圖:
實現代碼:
先定義接口:
- public interface Sourceable {
- public void method();
- }
分別定義兩個實現類:
- 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!");
- }
- }
定義一個橋,持有Sourceable的一個實例:
- 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();
- }
- }
測試類:
- public class BridgeTest {
- public static void main(String[] args) {
- Bridge bridge = new MyBridge();
- /*調用第一個對象*/
- Sourceable source1 = new SourceSub1();
- bridge.setSource(source1);
- bridge.method();
- /*調用第二個對象*/
- Sourceable source2 = new SourceSub2();
- bridge.setSource(source2);
- bridge.method();
- }
- }
output:
this is the first sub!
this is the second sub!
這樣,就通過對Bridge類的調用,實現了對接口Sourceable的實現類SourceSub1和SourceSub2的調用。接下來我再畫個圖,大家就應該明白了,因爲這個圖是我們JDBC連接的原理,有數據庫學習基礎的,一結合就都懂了。
6、組合模式(Composite)
組合模式有時又叫部分-整體模式在處理類似樹形結構的問題時比較方便,看看關係圖:
直接來看代碼:
- 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;
- }
- //添加孩子節點
- public void add(TreeNode node){
- children.add(node);
- }
- //刪除孩子節點
- public void remove(TreeNode node){
- children.remove(node);
- }
- //取得孩子節點
- 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!");
- }
- }
使用場景:將多個對象組合在一起進行操作,常用於表示樹形結構中,例如二叉樹,數等。
7、享元模式(Flyweight)
享元模式的主要目的是實現對象的共享,即共享池,當系統中對象多的時候可以減少內存的開銷,通常與工廠模式一起使用。
FlyWeightFactory負責創建和管理享元單元,當一個客戶端請求時,工廠需要檢查當前對象池中是否有符合條件的對象,如果有,就返回已經存在的對象,如果沒有,則創建一個新對象,FlyWeight是超類。一提到共享池,我們很容易聯想到Java裏面的JDBC連接池,想想每個連接的特點,我們不難總結出:適用於作共享的一些個對象,他們有一些共有的屬性,就拿數據庫連接池來說,url、driverClassName、username、password及dbname,這些屬性對於每個連接來說都是一樣的,所以就適合用享元模式來處理,建一個工廠類,將上述類似屬性作爲內部數據,其它的作爲外部數據,在方法調用時,當做參數傳進來,這樣就節省了空間,減少了實例的數量。
看個例子:
看下數據庫連接池的代碼:
- public class ConnectionPool {
- private Vector<Connection> pool;
- /*公有屬性*/
- 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;
- /*構造方法,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();
- }
- }
- }
- /* 返回連接到連接池 */
- public synchronized void release() {
- pool.add(conn);
- }
- /* 返回連接池中的一個數據庫連接 */
- public synchronized Connection getConnection() {
- if (pool.size() > 0) {
- Connection conn = pool.get(0);
- pool.remove(conn);
- return conn;
- } else {
- return null;
- }
- }
- }