专栏：《Java面向对象程序设计》学习笔记

第 8 章设计模式

一个好的设计系统往往是易维护、易扩展、易复用的。

8.1 设计模式简介

8.1.1 什么是设计模式

一个设计模式 (pattern) 是针对某一类问题的最佳解决方案，而且己经被成功应用于许多系统的设计中。

即一个设计模式是从许多优秀的软件系统中总结出的成功的可复用的设计方案。

8.1.3 什么是框架

框架不是设计模式，框架是针对某个领域，提供用于开发应用系统的类的集合。

8.2 策略模式

策略模式：定义一系列算法，把它们一个个封装起来，并且使它们可相互替换。

本模式使得算法可独立于使用它的客户而变化。

8.2.1 策略模式的结构

策略 (Strategy) ：策略是一个接口，该接口定义若干个算法标识，即定义了若干个抽象方法。
上下文 (Context) ：上下文是依赖于策略接口的类（是面向策略设计的类）。
具体策略（ConcreteStrategy）：具体策略是实现策略接口的类。

8.2.3 策略模式的优点

上下文（ context ）和具体策略（ ConcreteStrategy ）是松耦合关系。
策略模式满足"开-闭"原则，当增加新的具体策略时，不需要修改上下文类的代码，上下文就可以引用新的具体策略的实例。

8.2.4 适合使用策略模式的情景

一个类定义了多种行为，并且这些行为在这个类的方法中以多个条件语句的形式出现，那么可以使用策略模式避免在类中使用大量的条件语句。
程序的主要类（相当于上下文角色）不希望暴露复杂的、与算法相关的数据结构，那么可以使用策略模式封装算法，即将算法分别封装到具体策略中。
需要使用一个算法的不同变体。

8.3 访问者模式

表示一个作用于某对象结构中的各个元素的操作。

它使得用户可以在不改变各个元素的类的前提下定义作用于这些元素的新操作。

8.3.2 访问者模式的使用

可以将这些类看作是一个小框架，用户就可以使用这个小框架中的类编写应用程序了。

8.3.3 双重分派

访问者模式使用了一种称为"双重分派"的技术：在访问者模式中，

被访问者，即EIement 元素角色element ，首先调用 accept (Visitor visitor ）方法接收访问者，
被接收的访问者 visitor 再调用 visit(EIement element) 方法访问当前 element 对象。

"双重分派"技术中的核心是将数据的存储和操作解除耦合。

8.3.4 访问者模式的优点

（ 1 ）在不改变一个集合中的元素的类的情况下，增加新的施加于该元素上的新操作。

（ 2 ）可以将集合中各元素的某些操作集中到访问者中，不仅便于集合的维护，也有利于集合中元素的复用。

8.3.5 适合使用访问者模式的情景

（ 1 ）在一个对象结构中，例如某个集合中，包含很多对象，想对集合中的对象增加一些新的操作。

（ 2 ）需要对集合中的对象进行很多不同的并且不相关的操作，而我们又不想修改对象的类，此时就可以使用访问者模式。访问者模式可以在 Visitor 类中集中定义一些关于集合中对象的操作。

8.4 装饰模式

装饰模式：动态地给对象添加一些額外的职责。就功能来说，装饰模式相比生成子类更为灵活。

装饰模式是动态地扩展一个对象的功能，而不需要改变原始类代码的一种成熟模式。

8.4.2 装饰模式的使用

使用模式给出了可以使用的类，可以将这些类看作是一个小框架，用户就可以使用这个小框架中的类编写应用程序。

8.4.4 装饰模式相对继承机制的优势

减少子类数目，有利于系统的维护。

8.4.5 装饰模式的优点

被装饰者和装饰者是松耦合关系。

由于装饰 (Decorator) 仅仅依赖于抽象组件（ Component ），因此具体装饰只知道它要装饰的对象是抽象组件的某一个子类的实例，但不需要知道是哪一个具体子类。
装饰模式满足"开一闭原则"，不必修改具体组件，就可以增加新的针对该具体组件的具体装饰。

8.4.6 适合使用装饰模式的情景

（ 1 ）程序希望动态地增强类的某个对象的功能，而又不影响该类的其他对象。

（ 2 ）采用继承来增强对象功能不利于系统的扩展和维护。

8.5 适配器模式

适配器模式（别名：包装器）：将一个类的接口转换成客户希望的另外一个接口。

适配器模式使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的那些类可以一起工作。

例子：电源适配器、新老系统适配

8.6 工厂方法模式

工厂方法模式（别名：虚拟构造）：定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。

工厂方法模式（ Factory Method ）使一个类的实例化延迟到其子类。

重写工厂方法

8.6.1 工厂方法模式的结构

当系统准备为用户提供某个类的子类的实例，又不想让用户代码和该子类形成耦合时，可以使用工厂方法模式来设计系统。

工厂方法模式的关键是在一个接口或抽象类中定义一个抽象方法，该方法要求返回某个类的子类的实例。

8.6.2 工厂方法模式的使用

使用模式给出了可以使用的类，可以将这些类看作是一个小框架，用户就可以使用这个小框架中的类编写应用程序了。

优点：

使用工厂方法可以让用户的代码和某个特定类的子类的代码解耦。
工厂方法使用户不必知道它所使用的对象是怎样被创建的，只知道该对象有哪些方法即可。

情景：

用户需要一个类的子类的实例，但不希望和该类的子类形成耦合。
用户需要一个类的子类的实例，但用户不知道到该类有哪些子类可用。

补充

AcFUN - Java 简单工厂模式详解与面向对象设计原则、开闭原则

简单工厂：

定义一个类，该类封装了实例化对象的代码，通过判断入参的不同从而创建不同类的实例。

优点：

客户端创建对象时直接通过工厂类就可以了，不必考虑创建对象的过程，只关注最后结果就可以，提高了软件的封装性。
客户端也不必要记住繁杂的类名，只需记住工厂方法特定的入参就可以得到想要的对象。
实例化对象时不需要单独创建，只要通过工厂类就可以得到，大大提高了代码的复用性。

缺点：

所有实例化对象的方法都在工厂类中，当工厂类出现异常时，就会使所有类无法正常实例化，从而导致程序无法正常运行。
不利于系统的扩展，每次增加新的产品，工厂类都要进行修改。并且当产品过多时，就会导致工厂类的逻辑变的复杂，从而提高系统维护的成本。

8.7 责任链模式

责任链模式：使多个对象都有机会处理请求，从而避免请求的发送者和接收者之间的耦合关系。将这些对象连成一条链，并沿着这条链传递该请求，直到有一个对象处理它为止。

（能处理处理，处理不了给后面的处理）

8.7.1 责任链模式的结构

责任模式是使用多个对象处理用户请求的成熟模式。

责任链模式的关键是将用户的请求分派给许多对象，这些对象被组织成一个责任道。

责任链上的对象如果能完成用户的请求，不再将用户的请求传递给责任链上的下一个对象。
如果不能处理或完成用户的请求，就必须将用户的请求传递给责任链上的下一个对象。
如果责任链上的末端对象也不能处理用户的请求，那么用户的本次请求就无任何结果。

8.7.2 责任链模式的使用