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  • 编程经常使用设计模式具体解释--（中篇）（适配器、装饰、代理、外观、桥接、组合、享元）

    摘自：http://blog.csdn.net/zhangerqing/article/details/8239539

    我们接着讨论设计模式。上篇文章我讲完了5种创建型模式。这章開始，我将讲下7种结构型模式：适配器模式、装饰模式、代理模式、外观模式、桥接模式、组合模式、享元模式。

    当中对象的适配器模式是各种模式的起源，我们看以下的图：

    6、适配器模式（Adapter）

    适配器模式将某个类的接口转换成client期望的还有一个接口表示，目的是消除因为接口不匹配所造成的类的兼容性问题。主要分为三类：类的适配器模式、对象的适配器模式、接口的适配器模式。首先。我们来看看类的适配器模式，先看类图：

    核心思想就是：有一个Source类，拥有一个方法，待适配，目标接口时Targetable，通过Adapter类，将Source的功能扩展到Targetable里，看代码：

    [java] view plaincopyprint?
    1. public class Source {
    3. public void method1() {
    4. System.out.println("this is original method!");
    5. }
    6. }
    [java] view plaincopyprint?
    1. public interface Targetable {
    3. /* 与原类中的方法同样 */
    4. public void method1();
    6. /* 新类的方法 */
    7. public void method2();
    8. }
    [java] view plaincopyprint?
    1. public class Adapter extends Source implements Targetable {
    3. @Override
    4. public void method2() {
    5. System.out.println("this is the targetable method!");
    6. }
    7. }

    Adapter类继承Source类。实现Targetable接口，以下是測试类：

    [java] view plaincopyprint?
    1. public class AdapterTest {
    3. public static void main(String[] args) {
    4. Targetable target = new Adapter();
    5. target.method1();
    6. target.method2();
    7. }
    8. }

    输出：

    this is original method!
    this is the targetable method!

    这样Targetable接口的实现类就具有了Source类的功能。

    对象的适配器模式

    基本思路和类的适配器模式同样。仅仅是将Adapter类作改动，这次不继承Source类，而是持有Source类的实例，以达到解决兼容性的问题。看图：

    仅仅须要改动Adapter类的源代码就可以：

    [java] view plaincopyprint?

    1. public class Wrapper implements Targetable {
    3. private Source source;
    5. public Wrapper(Source source){
    6. super();
    7. this.source = source;
    8. }
    9. @Override
    10. public void method2() {
    11. System.out.println("this is the targetable method!");
    12. }
    14. @Override
    15. public void method1() {
    16. source.method1();
    17. }
    18. }

    測试类：

    [java] view plaincopyprint?

    1. public class AdapterTest {
    3. public static void main(String[] args) {
    4. Source source = new Source();
    5. Targetable target = new Wrapper(source);
    6. target.method1();
    7. target.method2();
    8. }
    9. }

    输出与第一种一样，仅仅是适配的方法不同而已。

    第三种适配器模式是接口的适配器模式，接口的适配器是这种：有时我们写的一个接口中有多个抽象方法，当我们写该接口的实现类时。必须实现该接口的全部方法，这明显有时比較浪费，由于并非全部的方法都是我们须要的。有时仅仅须要某一些，此处为了解决问题，我们引入了接口的适配器模式。借助于一个抽象类，该抽象类实现了该接口，实现了全部的方法。而我们不和原始的接口打交道，仅仅和该抽象类取得联系。所以我们写一个类，继承该抽象类，重写我们须要的方法即可。

    看一下类图：

    这个非常好理解，在实际开发中。我们也常会遇到这样的接口中定义了太多的方法。以致于有时我们在一些实现类中并非都须要。看代码：

    [java] view plaincopyprint?
    1. public interface Sourceable {
    3. public void method1();
    4. public void method2();
    5. }

    抽象类Wrapper2：

    [java] view plaincopyprint?

    1. public abstract class Wrapper2 implements Sourceable{
    3. public void method1(){}
    4. public void method2(){}
    5. }
    [java] view plaincopyprint?
    1. public class SourceSub1 extends Wrapper2 {
    2. public void method1(){
    3. System.out.println("the sourceable interface's first Sub1!");
    4. }
    5. }
    [java] view plaincopyprint?

    1. public class SourceSub2 extends Wrapper2 {
    2. public void method2(){
    3. System.out.println("the sourceable interface's second Sub2!");
    4. }
    5. }
    [java] view plaincopyprint?
    1. public class WrapperTest {
    3. public static void main(String[] args) {
    4. Sourceable source1 = new SourceSub1();
    5. Sourceable source2 = new SourceSub2();
    7. source1.method1();
    8. source1.method2();
    9. source2.method1();
    10. source2.method2();
    11. }
    12. }

    測试输出：

    the sourceable interface's first Sub1!
    the sourceable interface's second Sub2!

    达到了我们的效果！

    讲了这么多，总结一下三种适配器模式的应用场景：

    类的适配器模式：当希望将一个类转换成满足还有一个新接口的类时，能够使用类的适配器模式，创建一个新类，继承原有的类，实现新的接口就可以。

    对象的适配器模式：当希望将一个对象转换成满足还有一个新接口的对象时，能够创建一个Wrapper类。持有原类的一个实例，在Wrapper类的方法中。调用实例的方法即可。

    接口的适配器模式：当不希望实现一个接口中全部的方法时，能够创建一个抽象类Wrapper。实现全部方法，我们写别的类的时候，继承抽象类就可以。

    7、装饰模式（Decorator）

    顾名思义，装饰模式就是给一个对象添加一些新的功能，并且是动态的，要求装饰对象和被装饰对象实现同一个接口，装饰对象持有被装饰对象的实例。关系图例如以下：

    Source类是被装饰类，Decorator类是一个装饰类，能够为Source类动态的加入一些功能，代码例如以下：

    [java] view plaincopyprint?

    1. public interface Sourceable {
    2. public void method();
    3. }
    [java] view plaincopyprint?
    1. public class Source implements Sourceable {
    3. @Override
    4. public void method() {
    5. System.out.println("the original method!");
    6. }
    7. }
    [java] view plaincopyprint?
    1. public class Decorator implements Sourceable {
    3. private Sourceable source;
    5. public Decorator(Sourceable source){
    6. super();
    7. this.source = source;
    8. }
    9. @Override
    10. public void method() {
    11. System.out.println("before decorator!");
    12. source.method();
    13. System.out.println("after decorator!");
    14. }
    15. }

    測试类：

    [java] view plaincopyprint?
    1. public class DecoratorTest {
    3. public static void main(String[] args) {
    4. Sourceable source = new Source();
    5. Sourceable obj = new Decorator(source);
    6. obj.method();
    7. }
    8. }

    输出：

    before decorator!
    the original method!
    after decorator!

    装饰器模式的应用场景：

    1、须要扩展一个类的功能。

    2、动态的为一个对象添加功能。并且还能动态撤销。（继承不能做到这一点，继承的功能是静态的。不能动态增删。

    ）

    缺点：产生过多相似的对象，不易排错！

    8、代理模式（Proxy）

    事实上每一个模式名称就表明了该模式的作用。代理模式就是多一个代理类出来，替原对象进行一些操作，比方我们在租房子的时候回去找中介。为什么呢？由于你对该地区房屋的信息掌握的不够全面，希望找一个更熟悉的人去帮你做，此处的代理就是这个意思。再如我们有的时候打官司。我们须要请律师，由于律师在法律方面有专长，能够替我们进行操作。表达我们的想法。

    先来看看关系图：

    依据上文的阐述，代理模式就比較easy的理解了。我们看下代码：

    [java] view plaincopyprint?

    1. public interface Sourceable {
    2. public void method();
    3. }
    [java] view plaincopyprint?
    1. public class Source implements Sourceable {
    3. @Override
    4. public void method() {
    5. System.out.println("the original method!");
    6. }
    7. }
    [java] view plaincopyprint?

    1. public class Proxy implements Sourceable {
    3. private Source source;
    4. public Proxy(){
    5. super();
    6. this.source = new Source();
    7. }
    8. @Override
    9. public void method() {
    10. before();
    11. source.method();
    12. atfer();
    13. }
    14. private void atfer() {
    15. System.out.println("after proxy!");
    16. }
    17. private void before() {
    18. System.out.println("before proxy!");
    19. }
    20. }

    測试类：

    [java] view plaincopyprint?

    1. public class ProxyTest {
    3. public static void main(String[] args) {
    4. Sourceable source = new Proxy();
    5. source.method();
    6. }
    8. }

    输出：

    before proxy!
    the original method!
    after proxy!

    代理模式的应用场景：

    假设已有的方法在使用的时候须要对原有的方法进行改进。此时有两种办法：

    1、改动原有的方法来适应。这样违反了“对扩展开放，对改动关闭”的原则。

    2、就是採用一个代理类调用原有的方法，且对产生的结果进行控制。这样的方法就是代理模式。

    使用代理模式，能够将功能划分的更加清晰。有助于后期维护！

    9、外观模式（Facade）

    外观模式是为了解决类与类之家的依赖关系的。像spring一样，能够将类和类之间的关系配置到配置文件里。而外观模式就是将他们的关系放在一个Facade类中，减少了类类之间的耦合度。该模式中没有涉及到接口。看下类图：（我们以一个计算机的启动过程为例）

    我们先看下实现类：

    [java] view plaincopyprint?
    1. public class CPU {
    3. public void startup(){
    4. System.out.println("cpu startup!");
    5. }
    7. public void shutdown(){
    8. System.out.println("cpu shutdown!");
    9. }
    10. }
    [java] view plaincopyprint?
    1. public class Memory {
    3. public void startup(){
    4. System.out.println("memory startup!");
    5. }
    7. public void shutdown(){
    8. System.out.println("memory shutdown!");
    9. }
    10. }
    [java] view plaincopyprint?

    1. public class Disk {
    3. public void startup(){
    4. System.out.println("disk startup!");
    5. }
    7. public void shutdown(){
    8. System.out.println("disk shutdown!");
    9. }
    10. }
    [java] view plaincopyprint?
    1. public class Computer {
    2. private CPU cpu;
    3. private Memory memory;
    4. private Disk disk;
    6. public Computer(){
    7. cpu = new CPU();
    8. memory = new Memory();
    9. disk = new Disk();
    10. }
    12. public void startup(){
    13. System.out.println("start the computer!");
    14. cpu.startup();
    15. memory.startup();
    16. disk.startup();
    17. System.out.println("start computer finished!");
    18. }
    20. public void shutdown(){
    21. System.out.println("begin to close the computer!");
    22. cpu.shutdown();
    23. memory.shutdown();
    24. disk.shutdown();
    25. System.out.println("computer closed!");
    26. }
    27. }

    User类例如以下：

    [java] view plaincopyprint?

    1. public class User {
    3. public static void main(String[] args) {
    4. Computer computer = new Computer();
    5. computer.startup();
    6. computer.shutdown();
    7. }
    8. }

    输出：

    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!

    假设我们没有Computer类。那么，CPU、Memory、Disk他们之间将会相互持有实例，产生关系，这样会造成严重的依赖，改动一个类，可能会带来其它类的改动，这不是我们想要看到的。有了Computer类。他们之间的关系被放在了Computer类里，这样就起到了解耦的作用。这，就是外观模式。

    10、桥接模式（Bridge）

    桥接模式就是把事物和其详细实现分开，使他们能够各自独立的变化。桥接的用意是：将抽象化与实现化解耦。使得二者能够独立变化，像我们经常使用的JDBC桥DriverManager一样，JDBC进行连接数据库的时候，在各个数据库之间进行切换。基本不须要动太多的代码，甚至丝毫不用动。原因就是JDBC提供统一接口，每一个数据库提供各自的实现，用一个叫做数据库驱动的程序来桥接即可了。我们来看看关系图：

    实现代码：

    先定义接口：

    [java] view plaincopyprint?
    1. public interface Sourceable {
    2. public void method();
    3. }

    分别定义两个实现类：

    [java] view plaincopyprint?
    1. public class SourceSub1 implements Sourceable {
    3. @Override
    4. public void method() {
    5. System.out.println("this is the first sub!");
    6. }
    7. }
    [java] view plaincopyprint?
    1. public class SourceSub2 implements Sourceable {
    3. @Override
    4. public void method() {
    5. System.out.println("this is the second sub!");
    6. }
    7. }

    定义一个桥，持有Sourceable的一个实例：

    [java] view plaincopyprint?

    1. public abstract class Bridge {
    2. private Sourceable source;
    4. public void method(){
    5. source.method();
    6. }
    8. public Sourceable getSource() {
    9. return source;
    10. }
    12. public void setSource(Sourceable source) {
    13. this.source = source;
    14. }
    15. }
    [java] view plaincopyprint?

    1. public class MyBridge extends Bridge {
    2. public void method(){
    3. getSource().method();
    4. }
    5. }

    測试类：

    [java] view plaincopyprint?
    1. public class BridgeTest {
    3. public static void main(String[] args) {
    5. Bridge bridge = new MyBridge();
    7. /*调用第一个对象*/
    8. Sourceable source1 = new SourceSub1();
    9. bridge.setSource(source1);
    10. bridge.method();
    12. /*调用第二个对象*/
    13. Sourceable source2 = new SourceSub2();
    14. bridge.setSource(source2);
    15. bridge.method();
    16. }
    17. }

    output：

    this is the first sub!
    this is the second sub!

    这样，就通过对Bridge类的调用，实现了对接口Sourceable的实现类SourceSub1和SourceSub2的调用。接下来我再画个图，大家就应该明确了，由于这个图是我们JDBC连接的原理。有数据库学习基础的，一结合就都懂了。

    11、组合模式（Composite）

    组合模式有时又叫部分-总体模式在处理类似树形结构的问题时比較方便，看看关系图：

    直接来看代码：

    [java] view plaincopyprint?

    1. public class TreeNode {
    3. private String name;
    4. private TreeNode parent;
    5. private Vector<TreeNode> children = new Vector<TreeNode>();
    7. public TreeNode(String name){
    8. this.name = name;
    9. }
    11. public String getName() {
    12. return name;
    13. }
    15. public void setName(String name) {
    16. this.name = name;
    17. }
    19. public TreeNode getParent() {
    20. return parent;
    21. }
    23. public void setParent(TreeNode parent) {
    24. this.parent = parent;
    25. }
    27. //加入孩子节点
    28. public void add(TreeNode node){
    29. children.add(node);
    30. }
    32. //删除孩子节点
    33. public void remove(TreeNode node){
    34. children.remove(node);
    35. }
    37. //取得孩子节点
    38. public Enumeration<TreeNode> getChildren(){
    39. return children.elements();
    40. }
    41. }
    [java] view plaincopyprint?

    1. public class Tree {
    3. TreeNode root = null;
    5. public Tree(String name) {
    6. root = new TreeNode(name);
    7. }
    9. public static void main(String[] args) {
    10. Tree tree = new Tree("A");
    11. TreeNode nodeB = new TreeNode("B");
    12. TreeNode nodeC = new TreeNode("C");
    14. nodeB.add(nodeC);
    15. tree.root.add(nodeB);
    16. System.out.println("build the tree finished!");
    17. }
    18. }

    使用场景：将多个对象组合在一起进行操作，经常使用于表示树形结构中。比如二叉树，数等。

    12、享元模式（Flyweight）

    享元模式的主要目的是实现对象的共享，即共享池，当系统中对象多的时候能够降低内存的开销，通常与工厂模式一起使用。

    FlyWeightFactory负责创建和管理享元单元，当一个client请求时。工厂须要检查当前对象池中是否有符合条件的对象，假设有。就返回已经存在的对象，假设没有。则创建一个新对象，FlyWeight是超类。一提到共享池，我们非常easy联想到Java里面的JDBC连接池，想想每一个连接的特点。我们不难总结出：适用于作共享的一些个对象。他们有一些共同拥有的属性，就拿数据库连接池来说，url、driverClassName、username、password及dbname。这些属性对于每一个连接来说都是一样的。所以就适合用享元模式来处理。建一个工厂类。将上述类似属性作为内部数据。其他的作为外部数据，在方法调用时。当做參数传进来，这样就节省了空间。降低了实例的数量。

    看个样例：

    看下数据库连接池的代码：

    [java] view plaincopyprint?
    1. public class ConnectionPool {
    3. private Vector<Connection> pool;
    5. /*公有属性*/
    6. private String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/test";
    7. private String username = "root";
    8. private String password = "root";
    9. private String driverClassName = "com.mysql.jdbc.Driver";
    11. private int poolSize = 100;
    12. private static ConnectionPool instance = null;
    13. Connection conn = null;
    15. /*构造方法，做一些初始化工作*/
    16. private ConnectionPool() {
    17. pool = new Vector<Connection>(poolSize);
    19. for (int i = 0; i < poolSize; i++) {
    20. try {
    21. Class.forName(driverClassName);
    22. conn = DriverManager.getConnection(url, username, password);
    23. pool.add(conn);
    24. } catch (ClassNotFoundException e) {
    25. e.printStackTrace();
    26. } catch (SQLException e) {
    27. e.printStackTrace();
    28. }
    29. }
    30. }
    32. /* 返回连接到连接池 */
    33. public synchronized void release() {
    34. pool.add(conn);
    35. }
    37. /* 返回连接池中的一个数据库连接 */
    38. public synchronized Connection getConnection() {
    39. if (pool.size() > 0) {
    40. Connection conn = pool.get(0);
    41. pool.remove(conn);
    42. return conn;
    43. } else {
    44. return null;
    45. }
    46. }
    47. }

    通过连接池的管理。实现了数据库连接的共享。不须要每一次都又一次创建连接，节省了数据库又一次创建的开销。提升了系统的性能！
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