Java设计模式概述

记录学习Java设计模式过程中的点点滴滴。

我们在学习设计模式之前首先需要了解一些前提知识,然后才能更好的理解与学习设计模式。

一、Java 23 种设计模式

总体来说设计模式分为三大类:

创建型模式

共五种: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。

结构型模式

共七种: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。

行为型模式

共十一种: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。

二、面向对象的六大原则

2.1、单一职责原则

单一职责顾名思义:就一个类而言,应该仅有一个引起它变化的原因。英文名称是 Single Responsibility Principle,缩写是SRP。两个完全不一样的功能就不应该放在一个类中,一个类中应该是一组相关性很高的函数、数据的封装。

2.2、开闭原则

开闭原则,英文名称是 Open Close Principle,缩写是OCP。它的定义是:软件中的对象(类、模块、函数等)应该对于扩展是开放的,但是对于修改是封闭的。在软件的生命周期内,因为变化、升级和维护等原有需要对软件现有的代码进行修改时,可能会将错误引入原本已经经过测试的旧代码中,破坏原有的系统。因此,在软件需要变化时,我们应该尽量通过扩展的方式来实现,而不是修改已有的代码来实现。

2.3、里氏替换原则

里氏替换原则英文全称是 Liskov Substiution Principle,缩写是LSP。对于LSP有两种定义:

  1. 如果对每一个类型为S的对象O1,都有类型为T的对象O2,使得以T定义的所有程序P在所有对象O1都代换成O2时,程序P的行为没有发生变化,那么类型S是类型T的子类型。
  2. 所有引用基类的地方必须能透明的使用其子类的对象。

里氏替换原则就是依赖于继承和多态来实现的。只要父类能出现的地方子类就可以出现,而且替换为子类也不会产生任何错误或者异常。

2.4、依赖倒置原则

依赖倒置原则英文全称是 Dependence Inversion Principle,缩写是DIP。指代了一种特定的解耦形式,使得高层次的模块不依赖与低层次的模块的实现细节的目的,依赖模块被颠倒了。

  1. 高层模块不应该依赖底层模块,两者都应该依赖其抽象。
  2. 抽象不应该依赖细节。
  3. 细节应该依赖抽象。

在Java语言中,抽象指的是接口或者抽象类,两者都是不能直接被实例化的;细节就是实现类,实现接口或者继承抽象类而产生的类就是细节。其特点就是可以直接被实例化,也就是可以加上一个关键字new产生一个对象。高层模块就是调用端,底层模块就是具体实现类,依赖倒置原则在Java语言中的表述就是:模块之间的依赖通过抽象发生,实现类之间不发生直接的依赖关系,其依赖关系是通过接口或者抽象类产生的。核心就是面向接口变成或者是面向抽象变成。这里的抽象指的是接口或者抽象类。

2.5、接口隔离原则

接口隔离原则英文全称是InterfaceSegregation Principle,缩写是ISP。它的定义是:客户端不应该依赖它不需要的接口。

2.6、迪米特原则

迪米特原则的英文全称是:Law of Demeter,缩写是LOD。也称最少只是原则(Least Knowledge Principle)。一个对象应该对其他对象有最少的了解。一个类应该对自己需要耦合的或者使用的类知道得最少,类的内部如何实现与调用者或者依赖者没有关系,调用者或者依赖者只需要知道他需要的方法即可。类与类之间的关系越密切,耦合度就越大,当一个类发生变化时,对另一个类的影响也越大。

三、UML图说明

在UML类图中,常见的有以下几种关系: 泛化(Generalization), 实现(Realization),关联(Association),聚合(Aggregation),组合(Composition),依赖(Dependency)

1. 泛化(Generalization)
【泛化关系】:是一种继承关系,表示一般与特殊的关系,它指定了子类如何特化父类的所有特征和行为。
【箭头指向】:带三角箭头的实线,箭头指向父类

2. 实现(Realization)
【实现关系】:是一种类与接口的关系,表示类是接口所有特征和行为的实现.
【箭头指向】:带三角箭头的虚线,箭头指向接口

3. 关联(Association)
【关联关系】:是一种拥有的关系,它使一个类知道另一个类的属性和方法;如:老师与学生,丈夫与妻子关联可以是双向的,也可以是单向的。双向的关联可以有两个箭头或者没有箭头,单向的关联有一个箭头。
【代码体现】:成员变量
【箭头及指向】:带普通箭头的实心线,指向被拥有者

4. 聚合(Aggregation)
【聚合关系】:是整体与部分的关系,且部分可以离开整体而单独存在。如车和轮胎是整体和部分的关系,轮胎离开车仍然可以存在。 聚合关系是关联关系的一种,是强的关联关系;关联和聚合在语法上无法区分,必须考察具体的逻辑关系。
【代码体现】:成员变量
【箭头及指向】:带空心菱形的实心线,菱形指向整体

5. 组合(Composition)
【组合关系】:是整体与部分的关系,但部分不能离开整体而单独存在。如公司和部门是整体和部分的关系,没有公司就不存在部门。 组合关系是关联关系的一种,是比聚合关系还要强的关系,它要求普通的聚合关系中代表整体的对象负责代表部分的对象的生命周期。
【代码体现】:成员变量
【箭头及指向】:带实心菱形的实线,菱形指向整体

6. 依赖(Dependency)
【依赖关系】:是一种使用的关系,即一个类的实现需要另一个类的协助,所以要尽量不使用双向的互相依赖.
【代码表现】:局部变量、方法的参数或者对静态方法的调用
【箭头及指向】:带箭头的虚线,指向被使用者

各种关系的强弱顺序:
泛化 = 实现 > 组合 > 聚合 > 关联 > 依赖


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