java 设计模式

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创建模式

1.工厂方法模式（Factory Method）  将程序中创建对象的操作，单独出来处理，创建一个产品的工厂接口，把实际的工作转移到具体的子类。大大提高了系统扩展的柔性，接口的抽象化处理给相互依赖的对象创建提供了最好的抽象模式。

public class TestFactoryMethod {

public static void main(String[] args) {

AnimalFactory af=new DogFactory();

Animal1 a=af.getAnimal();

}

}

abstract class Animal1{}

class Dog1 extends Animal1{}

class Cat1 extends Animal1{}



abstract class AnimalFactory{

public abstract Animal1 getAnimal();

}

class DogFactory extends AnimalFactory{

public Animal1 getAnimal(){

System.out.println("Dog");

return new Dog1();

}

}

class CatFactory extends AnimalFactory{

public Animal1 getAnimal(){

System.out.println("Cat");

return new Cat1();

}

}

 

2.抽象工厂模式（Abstract Factory） 针对多个产品等级的情况，而工厂方法模式针对单一产品等级的情况。

import java.awt.*;

import javax.swing.*;

import java.awt.event.*;

public class TestAbstractFactory {

public static void main(String[] args) {

GUIFactory fact=new SwingFactory();

Frame f=fact.getFrame();

Component c1=fact.getButton();

Component c2=fact.getTextField();



f.setSize(500,300);

f.setLayout(new FlowLayout());

f.add(c1);

f.add(c2);

f.setVisible(true);



f.addWindowListener(new WindowAdapter(){

public void windowClosing(WindowEvent e){

System.exit(0);

}

});

}

}

abstract class GUIFactory{

public abstract Component getButton();

public abstract Component getTextField();

public abstract Frame getFrame();

}

class AWTFactory extends GUIFactory{

public Component getButton() {

return new Button("AWT Button");

}

public Frame getFrame() {

return new Frame("AWT Frame");

}

public Component getTextField() {

return new TextField(20);

}



}

class SwingFactory extends GUIFactory{

public Component getButton() {

return new JButton("Swing Button");

}

public Frame getFrame() {

return new JFrame("Swing Frame");

}

public Component getTextField() {

return new JTextField(20);

}

}

3.单例模式（Singleton） 改善全局变量和命名空间的冲突，可以说是一种改良了的全局变量。这种一个类只有一个实例，且提供一个访问全局点的方式，更加灵活的保证了实例的创建和访问 约束。系统中只有一个实例，因此构造方法应该为私有 饿汉式：类加载时直接创建静态实例 懒汉式：第一次需要时才创建一个实例，那么newInstance方法要加同步 饿汉式比懒汉式要好，尽管资源利用率要差。但是不用同步。

public class TestSingleton {

public static void main(String[] args) {



}

}

class ClassA{ //饿汉式

private static ClassA i=new ClassA();

public static ClassA newInstance(){

return i;

}

private ClassA(){}

}

class ClassB{ //懒汉式

private static ClassB i=null;

public static synchronized ClassB newInstance(){

if (i==null) i=new ClassB();

return i;

}

private ClassB(){}

}

4.建造模式（Builder） 将一个对象的内部表象和建造过程分割，一个建造过程可以造出不同表象的对象。可简化为模版方法模式.

 

public class TestBuilder {

public static void main(String[] args) {

Builder b=new BuilderImpl1();

Director d=new Director(b);

Product p=d.createProduct();

}



}

 interface Builder{

void buildPart1();

void buildPart2();

void buildPart3();

Product getProduct();

}

class BuilderImpl1 implements Builder{



public void buildPart1() {

System.out.println("create part1");

 }



public void buildPart2() {

System.out.println("create part2");

}



public void buildPart3() {

System.out.println("create part3");

}



public Product getProduct() {

return new Product();

}



}



class Director{

Builder b;

public Director(Builder b){

this.b=b;

}

public Product createProduct(){

b.buildPart1(); b.buildPart2();

b.buildPart3();

return b.getProduct();

}

 }

class Product{}

5.原型模式（ProtoType） 通过一个原型对象来创建一个新对象（克隆）。Java中要给出Clonable接口的实现，具体类要实现这个接口，并给出clone()方法的实现细节， 这就是简单原型模式的应用。  浅拷贝：只拷贝简单属性的值和对象属性的地址  深拷贝：拷贝本对象引用的对象，有可能会出现循环引用的情况。可以用串行化解决深拷贝。写到流里再读出来，这时会是一个对象的深拷贝结果。

 

import java.io.*;

public class TestClonealbe {

public static void main(String[] args) throws Exception {

Father f=new Father();



User u1=new User("123456",f);

User u2=(User)u1.clone();

System.out.println(u1==u2);

System.out.println(u1.f==u2.f);

}

}

class User implements Cloneable,Serializable{

String password;

Father f;

public User(String password,Father f){

this.password=password;

this.f=f;

}

public Object clone() throws CloneNotSupportedException {

//return super.clone();

ObjectOutputStream out=null;

ObjectInputStream in=null;

try {

ByteArrayOutputStream bo=new ByteArrayOutputStream();

out = new ObjectOutputStream(bo);

out.writeObject(this);

out.flush();

byte[] bs=bo.toByteArray();



ByteArrayInputStream bi=new ByteArrayInputStream(bs);

in = new ObjectInputStream(bi);

Object o=in.readObject();



return o;

} catch (IOException e) {

e.printStackTrace();

return null;

} catch (ClassNotFoundException e) {

e.printStackTrace();

return null;

}

finally{

try {

out.close();

in.close();

} catch (IOException e) {

e.printStackTrace();

}

}

}

}

class Father implements Serializable{}

结构模式 如何把简单的类根据某种结构组装为大的系统 

6.适配器模式（Adapter） 在原类型不做任何改变的情况下，用一个适配器类把一个接口转成另一个接口，扩展了新的接口，灵活且多样的适配一切旧俗。这种打破旧框框，适配新格局的思 想，是面向对象的精髓。以继承方式实现的类的 Adapter模式和以聚合方式实现的对象的Adapter模式，各有千秋，各取所长。

public class TestAdapter {

public static void main(String[] args) {

USB mouse=new Mouse();

PC pc=new PC();

//pc.useMouse(mouse);

PS2 adapter=new USB2PS2Adapter(mouse);

pc.useMouse(adapter);

}

}

interface PS2{

void usePs2();

}

interface USB{

void useUsb();

}

class Mouse implements USB{

public void useUsb(){

System.out.println("通过USB接口工作");

}

}

class PC{

public void useMouse(PS2 ps2Mouse){

ps2Mouse.usePs2();

}

}

class USB2PS2Adapter implements PS2{

private USB usb;

public USB2PS2Adapter(USB usb) {

this.usb = usb;

}

public void usePs2(){

System.out.println("把对usePS2的方法调用转换成对useUSB的方法调用");

usb.useUsb();

}

}

 

7.组合模式（Composite） 把整体和局部的关系用树状结构描述出来，使得客户端把整体对象和局部对象同等看待。

 

import java.util.*;

public class TestComposite {

public static void main(String[] args) {

Node n1=new LeafNode(3);

Node n2=new LeafNode(4);

Node n3=new LeafNode(6);

Node n4=new LeafNode(5);

Node n5=new LeafNode(2);

Node n6=new LeafNode(9);

Node n7=new LeafNode(12);

Node n8=new LeafNode(7);

Node n9=new LeafNode(8);

Node c1=new CompositeNode(n1,n2,n3);

Node c4=new CompositeNode(n8,n9);

Node c3=new CompositeNode(n5,c4);

Node c2=new CompositeNode(n4,c3);

Node c5=new CompositeNode(n6,n7);

Node root=new CompositeNode(c1,c2,c5);



System.out.println(root.getValue());

}

}

abstract class Node{

public abstract int getValue();

}

class LeafNode extends Node{

int value;

public LeafNode(int value){

this.value=value;

}

public int getValue(){

return value;

}

}

class CompositeNode extends Node{

private List children=new ArrayList();

public CompositeNode(Node... nodes){

for(Node n:nodes){

children.add(n);

}

}

public int getValue(){

int result=0;

for(Node n:children){

result+=n.getValue();

}

return result;

}



}

8.装饰模式（Decorator） 以对客户透明的方式来扩展对象的功能。 用户根据功能需求随意选取组成对象的成分，通过方法的链式调用来实现。 可以给对象动态的增加功能，比继承灵活性更大。

 

public class TestDecorator {

public static void main(String[] args) {

Teacher t1=new SimpleTeacher();

Teacher t2=new CppTeacher(t1);

Teacher t3=new JavaTeacher(t2);

t3.teach();

//t.teach();

}

}



abstract class Teacher{

public abstract void teach();

}

class SimpleTeacher extends Teacher{

public void teach(){

System.out.println("Good Good Study, Day Day Up");

}

}

class JavaTeacher extends Teacher{

Teacher teacher;

public JavaTeacher(Teacher t){

this.teacher=t;

}

public void teach(){

teacher.teach();

System.out.println("Teach Java");

}

}

class CppTeacher extends Teacher{

Teacher teacher;

public CppTeacher(Teacher t){

this.teacher=t;

}

public void teach(){

teacher.teach();

System.out.println("Teach C++");

}

}

9.代理模式（Proxy） 用一个代理对象来作为另一个对象的代理，对客户来说是透明的。 存在一个抽象主题类，具体主题类和代理主题类都继承（实现）抽象主题，代理主题类中的方法会调用具体主题类中相对应的方法。

10.享元模式（Flyweight Pattern） 对象的状态分为内蕴状态和外蕴状态。内蕴状态不随环境变化而变化，因此可以作成系统共享. 

11.门面模式（Facade） 访问子系统的时候，通过一个Façade对象访问。Facade类是单例的。 客户代码只需要和门面对象通信，不需要和具体子系统内部的对象通信，使得他们之间的耦合关系减弱。 这次将表现层和逻辑层隔离，封装底层的复杂处理，为用户提供简单的接口，这样的例子随处可见。

门面模式很多时候更是一种系统架构的设计，在我所做的项目中，就实现了门面模式的接口，为复杂系统的解耦提供了最好的解决方案。 

12.桥梁模式（Bridge） 将抽象和实现脱耦，使得二者可以单独变化。使得一个继承关系不承担两个变化因素.使用合成来代替继承的一种体现.

 

public YuanUser(BankAccount account) {

super(account);



}

public void getMoney() {

System.out.print("人民币");

account.withdraw();

}

public void saveMoney() {

System.out.print("人民币");

account.deposit();

}



}

class DollarUser extends BankUser{



public DollarUser(BankAccount account) {

super(account);



}

public void getMoney() {

System.out.print("美元");

account.withdraw();

}

public void saveMoney() {

System.out.print("美元");

account.deposit();

}

}

 

行为模式 描述如何在对象之间划分责任 

13.策略模式（Strategy） 如同LayoutManager和具体的布局管理器的关系，在抽象策略类中定义方法，将易于变化的部分封装为接口，通常Strategy 封装一些运算法则，使之能互换。Bruce Zhang在他的博客中提到策略模式其实是一种“面向接口”的编程方法，真是恰如其分。 在具体策略子类中实现，客户代码根据不同的需要选择相应的具体类，例如电子商务中多种价格算法。 一种策略一旦选中，整个系统运行期是不变化的

public class TestStrategy {

public static void main(String[] args) {

Strategy s1=new May1Strategy();

Strategy s2=new June1Strategy();

Book b=new Book(100);

b.setS(s2);



System.out.println(b.getPrice());



}

}



class Book{

Strategy s;

public Book(double price){

this.price=price;

}

private double price;



public void setS(Strategy s) {

this.s = s;

}



public double getPrice(){

return price*s.getZheKou();

}



}



interface Strategy{

double getZheKou();

}

class May1Strategy implements Strategy{

public double getZheKou(){

return 0.8;

}

}

class June1Strategy implements Strategy{

public double getZheKou(){

return 0.7;

}

}

14.模板方法（Template Method） 准备一个抽象类，把部分确定的逻辑定义在某些方法中，用其他抽象方法实现剩余的逻辑。不同子类对这些逻辑有不同的实现。 用法：定义多个抽象操作，定义并实现一个模板方法，将步骤放在这个具体方法里，推迟到子类实现。子类可以改变父类的可变部分，但不能改变模板方法所代表的 顶级逻辑。

public class TestTemplateMethod {

public static void main(String[] args) {

XiaoPin xp=new DaPuKe();

xp.act();

}

}

abstract class XiaoPin{

public abstract void jiaoLiu();

public abstract void xuShi();

public abstract void gaoXiao();

public abstract void shanQing();

public final void act(){

jiaoLiu();

xuShi();

gaoXiao();

shanQing();

}

}

class DaPuKe extends XiaoPin{

public void jiaoLiu(){

System.out.println("顺口溜");

}

public void xuShi(){

System.out.println("火车除夕，老同学见面");

}

public void gaoXiao(){

System.out.println("名片当作扑克");

}

public void shanQing(){

System.out.println("马家军");

}

}

 

 

15.观察者模式（Observer） 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。观察者和被观察者的分开，为模块划分提供了清晰的界限。在低耦合的对象间完成协调。 Java中的事件模型就是一个应用。

16.迭代器模式（Iterator） 类似于集合中的Iterator，使用迭代器来统一不同集合对象的遍历方式。在绝大多数的系统中，都会用到数组、集合、链表、队列这样的类型，关心迭代模 式的来龙去脉非常有必要。在遍历算法中，迭代模式提供了遍历的顺序访问容 器，GOF给出的定义为：提供一种方法访问一个容器（container）对象中各个元素，而又不需暴露该对象的内部细节。.NET中就是使用了迭代器来 创建用于foreach的集合。

public class TestIterator {

public static void main(String[] args) {

Stack s=new Stack();

s.push("Liucy");

s.push("Huxz");

s.push("George");



LinkedList l=new LinkedList();

l.addFirst("Liucy");

l.addFirst("Huxz");

l.addFirst("George");



print(l.iterator());

}



public static void print(Itr it){

while(it.hasNext()){

System.out.println(it.next());

}

}

}

interface Itr{

boolean hasNext();

Object next();

}

class Stack{

Object[] os=new Object[10];

int index=0;

private void expand(){

Object[] os2=new Object[os.length*2];

System.arraycopy(os,0,os2,0,os.length);

os=os2;

}

public void push(Object o){

if (index==os.length) expand();

os[index]=o;

index++;

}

public Object pop(){

index--;

Object o=os[index];

os[index]=null;

return o;

}

private class StackItr implements Itr{

int cursor=0;

public boolean hasNext(){

return cursor}

public Object next(){

return os[cursor++];

}

}

public Itr iterator(){

return new StackItr();

}

}



class LinkedList{

private class Node{

Object o;

Node next;

public Node(Object o){

this.o=o;

}

public void setNext(Node next){

this.next=next;

}

public Node getNext(){

return this.next;

}

}



Node head;

public void addFirst(Object o){

Node n=new Node(o);

n.setNext(head);

head=n;

}

public Object removeFirst(){

Node n=head;

head=head.getNext();

return n.o;

}



class LinkedListItr implements Itr{

Node currentNode=head;

public boolean hasNext(){

return this.currentNode!=null;

}

public Object next(){

Node n=currentNode;

currentNode=currentNode.getNext();

return n.o;

}

}

public Itr iterator(){

return new LinkedListItr();

}

}

 

17.责任链（Chain of Responsibility） 多个处理器对象连成一串，请求在这条链上传递，由该处理这个请求的处理器来处理。发出请求的客户端并不知道哪个对象处理请求。

 

public class TestChain {

public static void main(String[] args) {

String pass1="123456";

String pass2="123456";

String personId="123456789012345678";

String email="[e-mail]";



register(pass1,pass2,personId,email);



}

public static void register(String pass1,String pass2,String personId,String email){

Filter f1=new PasswordFilter1();

Filter f2=new PasswordFilter2();

Filter f3=new PersonIdFilter();

Filter f4=new EmailFilter();



f1.setNext(f2);

f2.setNext(f3);

f3.setNext(f4);



System.out.println(f1.doFilter(pass1,pass2,personId,email));

}

}

abstract class Filter{

Filter next=null;

public Filter getNext() {

return next;

}

public void setNext(Filter next) {

this.next = next;

}

public String doFilter(String pass1,String pass2,String personId,String email){

if (next==null) return "成功";

else return next.doFilter(pass1,pass2,personId,email);

}

}

class PasswordFilter1 extends Filter{

public String doFilter(String pass1,String pass2,String personId,String email){

if (!(pass1.equals(pass2)))

return "两次密码输入不一致";

else return super.doFilter(pass1,pass2,personId,email);

}

}

class PasswordFilter2 extends Filter{

public String doFilter(String pass1,String pass2,String personId,String email){

if (pass1.length()!=6)

return "密码长度必须为6";

else return super.doFilter(pass1,pass2,personId,email);

}

}

class PersonIdFilter extends Filter{

public String doFilter(String pass1,String pass2,String personId,String email){

if (personId.length()!=15 && personId.length()!=18)

return "身份证号码非法";

else return super.doFilter(pass1,pass2,personId,email);

}

}

class EmailFilter extends Filter{

public String doFilter(String pass1,String pass2,String personId,String email){

int i1=email.indexOf("@");

int i2=email.indexOf(".");

if (i1==-1 || i2==-1 || i2-i1<=1 || i1==0 || i2==email.length()-1)

return "email非法";

else return super.doFilter(pass1,pass2,personId,email);

}

}

18.状态模式（State） 在对象内部状态改变时改变其行为。把所研究的对象的行为封装在不同的状态对象中。

 

import static java.lang.System.*;

public class TestState {

public static void main(String[] args) {

BBSUser u=new BBSUser();

u.setState(new GuestState());

u.publish();



u.setState(new NormalState());

u.publish();



u.setState(new BlockedState());

u.publish();



u.setState(new NewComerState());

u.publish();

}

}

class BBSUser{

private State state;

public void setState(State state){

this.state=state;

}

public void publish(){

state.action();

}

}

abstract class State{

public abstract void action();

}

class GuestState extends State{

public void action(){

out.println("您处在游客状态，请先登录");

}

}

class NormalState extends State{

public void action(){

out.println("您处在正常状态，文章发表成功");

}

}

class BlockedState extends State{

public void action(){

out.println("您处在被封状态，文章发表失败");

}

}

class NewComerState extends State{

public void action(){

out.println("您是新手，请先学习一下，3天后再来");

}

}



class StateFactory{

public static State createState(int i){

if (i==1) return new GuestState();

else return new NormalState();

}

}

19.备忘录模式（Memento） 备忘录对象用来存储另一个对象的快照对象，保存其内部状态，使得可以随时恢复。 备忘录角色：保存发起人对象的内部状态，保护内容不被除发起人对象之外的对象获取。窄接口：负责人对象和其他对象看到的接口，只允许把备忘录对象传给其他 对象。宽接口：发起人能看到的接口，允许读取内部状态。 发起人角色：创建并使用备忘录对象来保存其状态 负责人角色：负责保存备忘录对象。  白箱实现：备忘录类对其他类也可见，这样发起人的状态可能会存在安全问题。  黑箱实现：把备忘录类作成发起人的内部类，对外提供一个标识接口。

 

[java] view plaincopy

public class TestMemento{

public static void main(String[] args){

Originator ori=new Originator();

Caretaker c=new Caretaker();

ori.setState("State 1");

IFMemento m=ori.createMemento();

c.save(m);

ori.setState("State 2");

m=c.retrieve();

ori.restore(m);

System.out.println("Now State:"+ori.getState());



}

}

class Originator{

String state;

public void setState(String s){

state=s;

System.out.println("State change to: "+s);

}

public String getState(){

return this.state;

}

public IFMemento createMemento(){

return new Memento(state);

}

public void restore(IFMemento m){

Memento mt=(Memento)m;

this.state=mt.getState();

}

private class Memento implements IFMemento{

private String state;

public Memento(String s){

this.state=s;

}

public String getState(){

return this.state;

}

}

}



class Caretaker{

private IFMemento m;

public IFMemento retrieve(){

return this.m;

}

public void save(IFMemento m){

this.m=m;

}

}



interface IFMemento{



}