設計模式（二）

我們接着討論設計模式，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：

6、適配器模式（Adapter）

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。

6.1 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，目標接口時Targetable，通過Adapter類，將Source的功能擴展到Targetable裏。

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();
    }
}

6.2 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。

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();
    }
}

6.3 接口的適配器模式

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。

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。

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!");
    }
}

測試類：

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();
    }
}

6.4適配器模式總結

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。

7、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();
    }
}

裝飾模式總結

裝飾器模式的應用場景：

需要擴展一個類的功能。
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！

8、代理模式（Proxy）

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回去找中介，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。

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();
    }

}

代理模式總結

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：

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。
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！

9、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）

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：

public class User {

    public static void main(String[] args) {
        Computer computer = new Computer();
        computer.startup();
        computer.shutdown();
    }
}

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！

10、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：

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();
    }
}

橋接模式總結

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。

11、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：

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!");
    }
}

組合模式總結

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。

12、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：

數據庫連接池代碼：

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;
        }
    }
}

通過連接池的管理，實現了數據庫連接的共享，不需要每一次都重新創建連接，節省了數據庫重新創建的開銷，提升了系統的性能！

轉載自Java之美[從菜鳥到高手演變]之設計模式二

設計模式（二）

6、適配器模式（Adapter）

6.1 類的適配器模式

6.2 對象的適配器模式

6.3 接口的適配器模式

6.4適配器模式總結

7、裝飾模式（Decorator）

裝飾模式總結

8、代理模式（Proxy）

代理模式總結

9、外觀模式（Facade）

10、橋接模式（Bridge）

橋接模式總結

11、組合模式（Composite）

組合模式總結

12、享元模式（Flyweight）

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