第7章：面向对象

一、面向对象

面向过程：关心的是我该怎么做，一步步去实现这个功能

面向对象：关心的是我该让谁去做，去调用对象的操作来实现这个功能

面向对象 = 对象（Object）+ 分类（Classification）+ 继承（Inheritance）+通过消息的通信（消息传递）

方法（成员函数/操作/行为/函数）

属性（成员变量/数据/状态）：将属性声明为private目的是实现数据隐藏，以免意外更改。

类分为三种：
实体类：是应用领域中的核心类。实体类的对象表示现实世界中的真实的实体。
接口类（边界类）：的对象为用户提供一种与系统合作交互的方式，是系统内对象和系统外参与者的联系媒介（二维码）
控制类：控制类的对象用来控制活动流，充当协调者

封装：一个对象把属性和行为封装为一个整体。封装是一种信息隐藏的技术，使对象的使用者和生产者分离。

父类：超类，基类

子类：派生类

单继承和多重继承，多重继承可能会导致子类中存在二义性的成员。

多态

绑定在编译时进行的，叫做静态绑定，动态绑定是在运行时进行的（动态绑定支持多态）

多态的形式：

通用的：

参数多态：应用比较广泛的多态，被称为最纯的多态。

包含多态：在许多语言中都存在，最常见的例子就是子类型化，即一个类型是另一个类型的子类型。

特定的：

过载多态：同一个名字在不同的上下文中所代表的含义不同。

强制多态：通过强制类型转换（也称为强制转型）将一个对象或变量视为另一个类型的操作。

多态指的是客户类无需知道所调用方法的特定子类的实现。

面向对象设计的原则

面向对象方法中的五大原则：

单一责任原则：就一个类而言，应该仅有一个引起它变化的原因。
开放-封闭原则：软件实体应该是可以扩展的，即开发的；但是不可修改的，即封闭的。（扩展开放、修改关闭）
里氏替换原则：子类型必须能够替换掉他们的基类型。（父类能出现的地方，子类一定可以出现）
依赖倒置原则：抽象不应该依赖于细节（实现），细节应该依赖于抽象。
接口分离原则：不应该强迫客户依赖于它们不用的方法。（依赖于抽象，不依赖于具体）

共同封闭原则：包中的所有类对于同一类性质的变化应该是共同封闭的。（一个变化若对一个包产生影响，则将对该包中的所有类产生影响，而对于其他的包不造成任何影响）

共同重用原则：一个包中的所有类应该是共同重用的。（如果重用了包中的一个类，那么就要重用包中的所有类）

重用发布等价原则

无环依赖原则

稳定依赖原则

稳定抽象原则

面向对象分析OOA（分析系统的功能，理解问题）包含5个活动：不需要考虑系统的测试问题（5对象）

认定对象（确定问题域，从名词短语中获取对象）
组织对象
描述对象间的相互作用
确定对象的操作
定义对象的内部信息。

架构师主要关注系统的行为（方法）。

面向对象设计（OOD）包含5个活动（理解解决方案）：要关注技术和实现层面的细节（3识别2定义）

识别类及对象
定义属性
定义服务
识别关系
识别包

面向对象程序设计（OOP）：面向对象实现

面向对象测试：

算法层：测试类中定义的每个方法，基本上相当于传统软件测试中的单元测试。
类层：测试封装在同一个类中的所有方法与属性之间的相互作用。在面向对象软件中类是基本模块，因此可以认为这是面向对象测试中所特有的模块测试。
模板层：测试一组协同工作的类之间的相互作用，大体上相当于传统软件测试中的集成测试，但是也有面向对象软件的特点（例如，对象之间通过发送消息相互作用）。
系统层：把各个子系统组装成完整的面向对象软件系统，在组装过程中同时进行测试。

对象具有以下特性：

清晰的边界

良好定义的行为

可拓展性

二、UML

UML（统一建模语言）中有3种构造快：事物，关系和图

事物

UML中有4中事物：

结构事物：结构事物是UML模型中的名词，通常是模型的静态部分，描述概念或物理元素。

注：类中文字是斜体表示是抽象类，否则为具体类。

行为事物：行为事物是UML模型的动态部分，它们是模型中的动词，描述了跨越时间和空间的行为。行为事物包括：交互，状态机，活动。

分组事物：分组事物是UML模型的组织部分，是一些由模型分解成的"盒子"。最主要的分组事物是包。

注释事物：注释事物是UML模型的解释部分。这些注释事物用来描述、说明和标注模型的任何元素。注解是一种主要的注释事物。

关系

UML中有4种关系：依赖、关联、泛化和实现。

依赖：依赖是两个事物间的语义关系，其中一个事物（独立事物）发生变化会影响另一个事物（依赖事物）的语义。

关联：关联是一种结构关系，它描述了一组链，链是对象之间的连接。在关联上可以标注重复度（多重度）和角色。聚集（聚合）是一种特殊的关联，它描述了整体和部分的结构关系（一个对象包含其它对象）。

无向边（双向边），单向关联，关联比依赖更依赖（依赖有偶然和临时的意思），两个类之间可以有多个不同角色标识的关联。

关联类：类和类是多对多，不能明确区分，需要创建新类。

聚合：部分和整体的生命周期不一致，整体消失了，部分仍然存在，部分可以脱离整体存在。（菱形连接整体，实线连接部分）

组合：部分和整体的生命周期一致，整体消失了，部分也消失了，部分不可以脱离整体存在。

（实心）

泛化：泛化是一种特殊/一般关系，特殊元素（子元素）的对象可替代一般元素（父元素）的对象。子元素共享了父元素的结构和行为。父类泛化子类，子类继承父类。

实现（接口）：实现是类元之间的语义关系，其中一个类元指定了由另一个类元保证执行的契约。

UML 的图

组合结构图，包图，交互概览图和计时图不管

1. 类图（下午题三）

类图（Class Diagram）展现了一组对象、接口、协作和它们之间的关系。包含：类，接口，协作，依赖、泛化、关联和实现关系

权限修饰符：

`+` : public 公有的

`-` : private 私有的

`#` : protected 受保护的

`~` : package 包的

类图用于对系统的静态设计视图建模。通常以下述3种方式之一使用类图：

对系统的词汇建模。
对简单的协作建模。
对逻辑数据库模式建模。

2. 对象图

对象图展现了某一时刻一组对象以及它们之间的关系，描述了在类图中所建立的事物的实例的静态快照。

对象图给出系统的静态设计视图或静态进程视图。

3. 用例图（下午题三）

用例图展现了一组用例、参与者以及它们之间的关系。包含用例（椭圆），参与者（人），和关系。

参与者：参与者是与系统交互的**外部实体**。可能是使用者，也可能是与系统交互的外部系统、基础设备等。

用例：用例是从用户角度描述系统的行为，它将系统的一个功能描述成一系列的事件，这些事件最终对操作者产生有价值的观测结果。用例是一个类，它代表一类功能而不是使用该功能的某一具体实例。

关系：

包含关系(<<include>>)（用例之间）：一个用例包含另一个用例（删除图书包含查询图书）
扩展关系(<<extend>>)（用例之间）：一个用例执行的时候，可能会发生一些特殊的情况或可选的情况，这种情况就是这个用例的扩展用例（逾期未还图书罚款）扩展用例指向基本用例
关联关系（参与者和用例之间）
泛化关系（用例与用例以及参与者与参与者之间）

用例图用于对系统的静态用例视图进行建模。可用以下两种方式来使用用例图：

对系统的语境建模。
对系统的需求建模。

4.交互图（序列图、通信图）

交互图用于对系统的动态方面进行建模。一张交互图表现的是一个交互，由一组对象和它们之间的关系组成。包含它们之间可能传递的消息。

交互图一般包括对象、链和消息

4.1 序列图（顺序图）：序列图是场景的图形化表示，描述了对象之间的时间顺序。

序列图用于展示系统中一个用例和多个对象的行为。

返回消息（虚线空心箭头），同步消息（实线实心箭头），异步消息（实线空心箭头）

序列图有两个不同于通信图的特征：

序列图有对象生命线：一条垂直的虚线，表示一个对象在这段时间内存在，X表示生命线的结束
序列图有控制焦点：一个瘦高的矩形，表示一个对象执行一个动作所经历的时间段。

4.2 通信图（协作图）：通信图强调收发消息的对象的结构组织，在早期的版本中也被称作协作图。

通信图展现了对象之间的消息流及其顺序。

通信图有两个不同于序列图的特性：

通信图有路径

通信图有顺序号：表示一个消息的时间顺序（序列图有时也有）

序列图和通信图是同构的，可以相互转换。

5.状态图

状态图展现了一个状态机，它由状态、转换、事件和活动组成。

状态图展现了一种对象的状态转换及事件顺序

可以用状态图对系统的动态方面建模。当对系统、类或用例的动态方面建模时，通常是对反应型对象建模。

定义的状态主要有：初态（即初始状态）、终态（即最终状态，可以没有终态）和中间状态。

活动包含多个动作。

活动（动作）可以在状态内执行，也可以在状态转换（迁移）时执行。

事件是在某个特定时刻发生的事情，它是对引起系统做动作或（和）从一个状态转换到另一个状态的外界事件的抽象。

三种标准事件：entry、exit、do

entry：入口动作，进入状态，立即执行

exit：出口动作，退出状态，立即执行

do：内部活动，占有限时间，并可以中断的工作

转换（迁移）包括两个状态（源状态，目标状态）和事件表达式

事件触发转换（迁移)

事件表达式：事件[监护条件/守卫条件]/动作

监护条件是一个布尔表达式。

组合状态（超状态）

嵌套状态（子状态）

并发状态

时间事件（用关键字when和after）

6.活动图

活动图是一种特殊的状态图，它展现了在系统内从一个活动到另一个活动的流程。

活动图一般包括活动状态和动作状态、转换和对象。（活动流，初态，终态，活动，分支有监护表达式，并发（并发分岔（合并分岔），并发汇合（合并汇合））

通常有两种使用活动图的方式:

对工作流建模（业务处理流程）。

对操作建模。

7.构件图（组件图）

构件图展现了一组构件之间的组织和依赖。

构件图专注于系统的静态实现视图。

8.部署图

部署图是用来对面向对象系统的物理方面建模的方法，展现了运行时处理结点以及其中构件（制品）的配置。

部署图展现了系统的软件和硬件之间的关系，在实施阶段使用。

部署图对系统的静态部署视图进行建模

部署组件之间的依赖关系类似于包依赖

UML图汇总

静态建模：类图、对象图、用例图、构件图、部署图
动态建模：序列图（顺序图）、通信图（协作图）、状态图、活动图
物理建模：构件图（组件图）、部署图
交互图：序列图（顺序图）、通信图（协作图）

三、设计模式

设计模式的要素

设计模式的核心在于提供了相关问题的解决方案，使得人们可以更加简单方便地复用成功的设计和体系结构。

设计模式基本要素：

模式名称（Pattern Name)
问题（Problem）
解决方案（Solution）
效果（Consequences）

按照设计模式的目的分类：

创建型设计模式（5种）：与对象的创建有关（单抽原生工厂）

结构型设计模式（7种）：处理类或对象的组合（世祖乔装外观响袋）

行为型设计模式（11种）：对类或对象怎样交互和怎样分配职责进行描述

创建型设计模式（5种）

简单工厂模式----工厂方法模式----抽象工厂模式

1. 简单工厂模式（Simple Factory）

简单工厂模式属创建型模式，但不属于23种设计模式之一。
定义：定义一个工厂类，他可以根据参数的不同返回不同类的实例，被创建的实例通常都具有共同的父类。在简单工厂模式中用于被创建实例的方法通常为静态(static)方法，因此简单工厂模式又被称为静态工厂方法
简单工厂模式违反了开放封闭原则，即对扩展开放对修改也开放。

java 复制代码

public class SimpleFactory {
    public static void main(String[] args) {
        Product productA = Factory.createProduct("A");
        productA.info();

        Product productB = Factory.createProduct("B");
        productB.info();

    }
}

class Factory{
    public static Product createProduct(String type){
        Product product =null;

        switch (type){
            case "A":
                product = new ProductA();
                break;
            case "B":
                product = new ProductB();
                break;
            default:
                System.out.println("没有 " + type + " 类型的产品！");
                return null;
        }
        return product;
    }
}

abstract class Product{
    public abstract void info();
}

class ProductA extends Product{

    @Override
    public void info() {
        System.out.println("产品的信息：A");
    }
}

class ProductB extends Product{

    @Override
    public void info() {
        System.out.println("产品的信息：B");
}
}

2.Factory Method（工厂方法）

意图：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。Factory Method 使一个类的实例化延迟到其子类。

适用性：Factory Method 模式适用于

当一个类不知道它所必须创建的对象的类的时候。
当一个类希望由它的子类来指定它所创建的对象的时候。
当类将创建对象的职责委托给多个帮助子类中的某一个，并且你希望将哪一个帮助子类是代理者这一信息局部化的时候。

java 复制代码

public class FactoryMethod {
    public static void main(String[] args) {
    
        // 父类 对象名 = new 子类();
        Factory factoryA = new FactoryA();
        Product productA = factoryA.createProduct();
        productA.info();

        Factory factoryB = new FactoryB();
        Product productB = factoryB.createProduct();
        productB.info();

    }
}

interface Factory{
   Product createProduct();
}

class FactoryA implements Factory{

    @Override
    public Product createProduct() {
        return new ProductA();
    }
}

class FactoryB implements Factory{

    @Override
    public Product createProduct() {
        return new ProductB();
    }
}

interface Product{
    void info();
}

class ProductA implements Product{

    @Override
    public void info() {
        System.out.println("产品的信息：A");
    }
}

class ProductB implements Product{

    @Override
    public void info() {
        System.out.println("产品的信息：B");
    }
}

3. Abstract Factory（抽象工厂）

意图：提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无须指定它们具体的类。

适用性：Abstract Factory 模式适用于

一个系统要独立于它的产品的创建、组合和表示时。
一个系统要由多个产品系列中的一个来配置时。
当要强调一系列相关的产品对象的设计以便进行联合使用时。
当提供一个产品类库，只想显示它们的接口而不是实现时。

java 复制代码

public class AbstractFactory {
    public static void main(String[] args) {
        Factory factory1 = new Factory1();
        ProductA productA1 = factory1.createProductA();
        productA1.info();
        ProductB productB1 = factory1.createProductB();
        productB1.info();

        Factory factory2 = new Factory2();
        ProductA productA2 = factory2.createProductA();
        productA2.info();
        ProductB productB2 = factory2.createProductB();
        productB2.info();

    }
}

// 声明一个创建抽象产品对象的操作接口
interface Factory{
   ProductA createProductA();
   ProductB createProductB();
}

// 实现创建具体产品对象的操作
class Factory1 implements Factory{

    @Override
    public ProductA createProductA() {
        return new ProductA1();
    }

    @Override
    public ProductB createProductB() {
        return new ProductB1();
    }
}

class Factory2 implements Factory{

    @Override
    public ProductA createProductA() {
        return new ProductA2();
    }

    @Override
    public ProductB createProductB() {
        return new ProductB2();
    }
}

// 为一类产品对象声明一个接口
interface ProductA{
    void info();
}

interface ProductB{
    void info();
}

// 定义一将被相应的具体工厂创建的产品对象
class ProductA1 implements ProductA{

    @Override
    public void info() {
        System.out.println("产品的信息：A1");
    }
}

class ProductA2 implements ProductA{

    @Override
    public void info() {
        System.out.println("产品的信息：A2");
    }
}

class ProductB1 implements ProductB{

    @Override
    public void info() {
        System.out.println("产品的信息：B1");
    }
}

class ProductB2 implements ProductB{

    @Override
    public void info() {
        System.out.println("产品的信息：B2");
    }
}

4. Builder（生成器）（服务员根据套餐制作产品）

意图：将一个复杂对象的构建与它的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。

适用性：Builder 模式适用于

当创建复杂对象的算法应该独立于该对象的组成部分以及它们的装配方式时。
当构造过程必须允许被构造的对象有不同的表示时。

java 复制代码

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Director director = new Director();

        Builder builder1 = new Builder1();
        director.Construct(builder1);
        Product product1 = builder1.getResult();
        product1.show();

        Builder builder2 = new Builder2();
        director.Construct(builder2);
        Product product2 = builder2.getResult();
        product2.show();
    }
}

class Director{
    public void Construct(Builder builder){
        builder.BuildPart();
    }
}

abstract class Builder{
    public abstract void BuildPart();
    public abstract Product getResult();
}

class Builder1 extends Builder{

    Product product = new Product();

    @Override
    public void BuildPart() {
        product.add("A");
        product.add("B");
        product.add("C");
        product.add("D");
        product.add("E");
        product.add("F");
    }

    @Override
    public Product getResult() {

        return product;
    }
}

class Builder2 extends Builder{

    Product product = new Product();

    @Override
    public void BuildPart() {
        product.add("A");
        product.add("B");
        product.add("C");
    }

    @Override
    public Product getResult() {

        return product;
    }
}

class Product{
    List<String> parts = new ArrayList<String>();

    public void add(String part){
        parts.add(part);
    }

    public void show(){
        System.out.print("产品的组成：");
        for (String part : parts) {
            System.out.print(part + " ");
        }
        System.out.println();
    }
}

5. Prototype（原型）

意图：用原型实例指定创建对象的种类，并且通过复制这些原型创建新的对象。

Prototype声明一个复制自身的接口。
ConcretePrototype 实现一个复制自身的操作。
Client 让一个原型复制自身从而创建一个新的对象

适用性：Prototype 模式适用于

当一个系统应该独立于它的产品创建、构成和表示时。
当要实例化的类是在运行时刻指定时，例如，通过动态装载。
为了避免创建一个与产品类层次平行的工厂类层次时。
当一个类的实例只能有几个不同状态组合中的一种时。建立相应数目的原型并克隆它们，可能比每次用合适的状态手工实例化该类更方便一些。

java 复制代码

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        Product product1 = new Product(2022,5.28);
        System.out.println(product1.getId()+ " " + product1.getPrice());

        Product product2 = (Product) product1.Chlone();
        System.out.println(product2.getId()+ " " + product2.getPrice());

    }
}

interface Prototype{
    Object Chlone();
}

class Product implements Prototype{

    private int id;
    private double price;

    public Product(){}

    public Product(int id,double price){
        this.id = id;
        this.price = price;
    }

    public int getId() {
        return id;
    }

    public double getPrice() {
        return price;
    }

    @Override
    public Object Chlone() {
        Product object = new Product();
        object.id = this.id;
        object.price = this.price;

        return object;
    }
}

6. Singleton（单例）

意图：保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。

其中：Singleton指定一个Instance操作，允许客户访问它的唯一实例，Instance是一个类操作：可能负责创建它自己的唯一实例。

适用性

Singleton 模式适用于：

当类只能有一个实例而且客户可以从一个众所周知的访问点访问它时。
当这个唯一实例应该是通过子类化可扩展的，并且客户无须更改代码就能使用一个扩展的实例时。

java 复制代码

public class SingletonPattern {
    public static void main(String[] args) {
        Singleton instance1 = Singleton.getInstance();
        Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
        Singleton instance3 = Singleton.getInstance();

        System.out.println("instance1: " + instance1);
        System.out.println("instance2: " + instance2);
        System.out.println("instance3: "+ instance3);
    }
}

class Singleton{
     private static Singleton instance = new Singleton();

    private Singleton(){};

    public static Singleton getInstance(){
        return instance;
    }
}

结构型设计模式（7种）

1. Adapter（适配器）（手机接口）

意图：将一个类的接口转换成客户希望的另外一个接口。Adapter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。

其中：

Target定义Client使用的与特定领域相关的接口。
Client与符合Target接口的对象协同。
Adaptee定义一个已经存在的接口，这个接口需要适配。
Adapter对Adaptee的接口与Target接口进行适配。

适用性

Adapter 模式适用于：

想使用一个已经存在的类，而它的接口不符合要求。
想创建一个可以服用的类，该类可以与其他不相关的类或不可预见的类（即那些接口可能不一定兼容的类)协同工作。
(仅适用于对象Adapter)想使用一个已经存在的子类，但是不可能对每一个都进行子类化以匹配它们的接口。对象适配器可以适配它的父类接口。

java 复制代码

public class AdapterPattern {

    public static void main(String[] args) {

        Target target = new Adapter();

        target.Request();

    }

}



class Target{

    public void Request(){

        System.out.println("普通请求~");

    }

}

class Adapter extends Target {

    private Adaptee adaptee = new Adaptee();

    @Override

    public void Request() {

        adaptee.SpecificRequest();

    }

}



class Adaptee{

    public void SpecificRequest(){

        System.out.println("特殊请求~");

    }

}

2. Bridge（桥接）（产品和产品的颜色）

意图：将抽象部分与其实现部分分离，使它们都可以独立地变化。

适用性

不希望在抽象和它的实现部分之间有一个固定的绑定关系。
类的抽象以及它的实现都应该可以通过生成子类的方法加以扩充。
对一个抽象的实现部分的修改应对客户不产生影响，即客户代码不必重新编译。(C++)想对客户完全隐藏抽象的实现部分。
有许多类要生成的类层次结构。
想在多个对象间共享实现（可能使用引用计数），但同时要求客户并不知道这一点。

java 复制代码

public class BridgePattern {

    public static void main(String[] args) {

        Product productA = new ProductA();

        Product productB = new ProductA();



        Color red = new Red();

        productA.setName("产品A");

        productA.setColor(red);

        productA.Operation();



        Blue blue = new Blue();

        productB.setName("产品B");

        productB.setColor(blue);

        productB.Operation();

    }

}



abstract class Product{

    private String name;

    protected Color color;



    public void setName(String name){

        this.name = name;

    }



    public String getName(){

        return name;

    }



    public void setColor(Color color){

        this.color = color;

    }



    public abstract void Operation();

}



interface Color{

    void OperationImpl(String name);

}



class ProductA extends Product{



    @Override

    public void Operation() {

        color.OperationImpl(this.getName());

    }

}



class Red implements Color{



    @Override

    public void OperationImpl(String name) {

        System.out.println(name + ": 红色" );

    }

}



class Blue implements Color{



    @Override

    public void OperationImpl(String name) {

        System.out.println(name + ": 蓝色" );

    }

}

3. Composite（组合）（文件夹与文件）

意图：对象组合成树型结构以表示"部分-整体"的层次结构。Composite 使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。

其中：

Component 为组合中的对像声明接口：在适当情况下实现所有类共有接口的默认行为：声明一个接口用于访问和管理 Component 的子组件；（可选）在递归结构中定义一个接口，用于访问一个父组件，并在合适的情况下实现它。
Leaf 在组合中表示叶结点对象，叶结点没有子结点；在组合中定义图元对象的行为。
Composite定义有子组件的那些组件的行为；存储子组件；在Component接口中实现与子组件有关的操作。
Client 通过 Component 接口操纵组合组件的对象。

适用性

Composite 模式下适用于：

想表示对象的部分-整体层次结构。
希望用户忽略组合对象与单个对象的不同，用户将统一地使用组合结构中的所有对象。

java 复制代码

public class CompositePattern {
    public static void main(String[] args) {
        // 父类名 对象名 = new 子类名();
        AbstractFile root = new Folder("root");

        AbstractFile folderA = new Folder("folderA");
        AbstractFile folderB = new Folder("folderB");

        AbstractFile fileC = new File("fileC");
        AbstractFile fileD = new File("fileD");
        AbstractFile fileE = new File("fileE");

        root.Add(folderA);
        root.Add(folderB);
        root.Add(fileC);

        folderA.Add(fileD);
        folderA.Add(fileE);

        print(root);
    }

    static void print(AbstractFile file){
        file.printName();

        List<AbstractFile> childrenList = file.getChildren();
        if (childrenList == null){
            return;
        }

        for (AbstractFile children : childrenList) {
            print(children);
        }
    }
}

abstract class AbstractFile{
    protected String name;

    public void printName(){
        System.out.println(name);
    }

    public abstract boolean Add(AbstractFile file);
    public abstract boolean Remove(AbstractFile file);
    public abstract List<AbstractFile> getChildren();

}

class Folder extends AbstractFile {

    private List<AbstractFile> childrenList = new ArrayList<>();

    public Folder(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public boolean Add(AbstractFile file) {
        return childrenList.add(file);
    }

    @Override
    public boolean Remove(AbstractFile file) {
        return childrenList.remove(file);
    }

    @Override
    public List<AbstractFile> getChildren() {
        return childrenList;
    }
}

class File extends AbstractFile{
    public File(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public boolean Add(AbstractFile filei) {
        return false;
    }

    @Override
    public boolean Remove(AbstractFile file) {
        return false;
    }

    @Override
    public List<AbstractFile> getChildren() {
        return null;
    }
}

4. Decorator（装饰器）（学生的职责添加）

意图：态地给一个对象添加一些额外的职责。就增加功能而言，Decorator模式比生成子类更加灵活。

其中：

Component定义一个对象接口，可以给这些对象动态地添加职责。
ConcreteComponent定义一个对象，可以给这个对象添加一些职责。
Decorator 维持一个指向 Component 对象的指针，并定义一个与Component 接口一致的接口。
ConcreteDecorator 向组件添加职责。

适用性

Decorator 模式适用于：

在不影响其他对象的情况下，以动态、透明的方式给单个对象添加职责。
处理那些可以撤销的职责。
当不能采用生成子类的方式进行扩充时。一种情况是，可能有大量独立的扩展，为支持每一种组合将产生大量的子类，使得子类数目呈爆炸性增长。另一种情况可能是，由于类定义被隐藏，或类定义不能用于生成子类。

java 复制代码

public class DecoratorPattern {
    public static void main(String[] args) {
        Person zhangsan = new Student("张三");
        zhangsan = new DecoratorA(zhangsan);
        zhangsan = new DecoratorB(zhangsan);
        zhangsan.Operation();

        System.out.println("==========分割线==============");

        // 对像链
        Person lisi = new DecoratorB(new DecoratorA(new Student("李四")));
        lisi.Operation();

    }
}

abstract class Decorator extends Person{
    protected Person person;
}

class DecoratorA extends Decorator{
    public DecoratorA(Person person){
        this.person = person;
    }

    @Override
    public void Operation() { // 职责
        person.Operation(); // 原本的职责
        System.out.println("写作业~");
    }
}

class DecoratorB extends Decorator{
    public DecoratorB(Person person){
        this.person = person;
    }

    @Override
    public void Operation() { // 职责
        person.Operation(); // 原本的职责
        System.out.println("考试~");
    }
}

abstract class Person{
    protected String name;

    public abstract void Operation(); // 职责

}

class Student extends Person{
    public Student(String name){
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void Operation() {
        System.out.println(name + "的职责：学习~");
    }
}

5. Facade（外观）（软考官网）

意图：子系统中的一组接口提供一个一致的界面，Facade 模式定义了一个高层接口，这个接口使得这一子系统更加容易使用。

其中：

Facade知道哪些子系统类负责处理请求；将客户的请求代理给适当的子系统对象。
Subsystem classes实现子系统的功能；处理有Facade对象指派的任务；没有Facade的任何相关信息，即没有指向Facade的指针。

适用性

Facade 模式适用于：

要为一个复杂子系统提供一个简单接口时。
客户程序与抽象类的实现部分之间存在着很大的依赖性。
当需要构建一个层次结构的子系统时，使用 Facade 模式定义子系统中每层的入口点。

java 复制代码

import java.util.Scanner;

public class FacadePattern {
    public static void main(String[] args) {
        Facade facade = new Facade();

        facade.methodA();
        facade.methodB();
        facade.methodC();
    }
}

class Facade{
    SubSystemOne subSystemOne;
    SubSystemTwo subSystemTwo;
    SubSystemThree subSystemThree;

    public Facade(){
        subSystemOne = new SubSystemOne();
        subSystemTwo = new SubSystemTwo();
        subSystemThree = new SubSystemThree();
    }

    public void methodA(){
        subSystemOne.methodOne();
    }

    public void methodB(){
        subSystemTwo.methodTwo();
    }

    public void methodC(){
        subSystemThree.methodThree();
    }
}

class SubSystemOne{
    public void methodOne(){
        System.out.println("执行子系统一的功能~");
    }
}

class SubSystemTwo{
    public void methodTwo(){
        System.out.println("执行子系统二的功能~");
    }
}

class SubSystemThree{
    public void methodThree(){
        System.out.println("执行子系统三的功能~");
    }
}

6. Flyweight（享元）（围棋棋子对象）

意图：用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。

其中：

Flyweight 描述一个接口，通过这个接口 Flyweight 可以接受并作用于外部状态。
ConcreteFlyweight 实现Flyweight接口，并为内部状态（如果有）增加存储空间。
ConcreteFlyweight 对象必须是可共享的。它所存储的状态必须是内部的，即它必须独立于 ConcreteFlyweight 对象的场景。
并非所有的 Flyweight 子类都需要被共享。Flyweight 接口使共享成为可能，但它并不强制共享。在 Flyweight 对象结构的某些层次，UnsharedConcreteFlyweight 对象通常将ConcreteFlyweight 对象作为子结点。
FlyweightFactory 创建并管理Flyweight对象；确保合理地共享Flyweight,当用户请求一个Flyweight时，FlyweightFactory 对象提供一个已创建的实例或者在不存在时创建个实例。
Client 维持一个对 Flyweight 的引用；计算或存储一个或多个 Flyweight 的外部状态。

适用性

Flyweight模式适用于：

一个应用程序使用了大量的对象。
完全由于使用大量的对象，造成很大的存储开销。
对象的大多数状态都可变为外部状态（棋子的位置）
如果删除对象的外部状态，那么可以用相对较少的共享对象取代很多组对象。（棋子的颜色和大小）
应用程序不依赖于对象标识。由于Flyweight对象可以被共享，所以对于概念上明显有别的对象，标识测试将返回真值。

java 复制代码

public class FlyweightPattern {
    public static void main(String[] args) {
        PieceFactory factory = new PieceFactory();

        Piece whitePiece1 = factory.getPiece(0);
        whitePiece1.draw(66,87);
        System.out.println(whitePiece1);

        Piece blackPiece1 = factory.getPiece(1);
        blackPiece1.draw(20,11);
        System.out.println(blackPiece1);

        Piece whitePiece2 = factory.getPiece(0);
        whitePiece1.draw(26, 54);
        System.out.println(whitePiece2);

        Piece blackPiece2 = factory.getPiece(1);
        blackPiece2.draw(12, 34);
        System.out.println(blackPiece2);
    }
}

class PieceFactory{
    private Piece[] pieces = {new WhitePiece(),new BlackPiece()};

    public Piece getPiece(int key){
        if (key == 0) return pieces[0];
        else return pieces[1];
    }
}

abstract class Piece{
    protected String color;

    public abstract void draw(int x,int y);
}

class WhitePiece extends Piece{
    public WhitePiece(){
        this.color = "white";
    }

    @Override
    public void draw(int x, int y) {
        System.out.println("draw a color: "+color + " piece x: " + x + " y:　" + y);
    }
}

class BlackPiece extends Piece{
    public BlackPiece(){
        this.color = "black";
    }

    @Override
    public void draw(int x, int y) {
        System.out.println("draw a color: " + color + " piece x: " + x + " y:　" + y);
    }
}

7. Proxy(代理)（买房找代理减少手续，客户只需付钱）

意图：其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。

适用性

Poxy模式适用于在需要比较通用和复杂的对象指针代替简单的指针的时候，常见情况有：

远程代理(Remote Proxy)为一个对象在不同地址空间提供局部代表。
虚代理(Virtual Proxy)根据需要创建开销很大的对象。
保护代理(Protection Proxy)控制对原始对象的访问，用于对象应该有不同的访问权限的时候。
智能引用(Smart Reference)取代了简单的指针，它在访问对象时执行一些附加操作。

java 复制代码

public class ProxyPattern {
    public static void main(String[] args) {
        RealSubject realSubject = new RealSubject();
        Proxy proxy = new Proxy(realSubject);

        proxy.buy();
    }
}

interface Subject{
    void buy();
}

class Proxy implements Subject{

    protected RealSubject realSubject;

    public Proxy(RealSubject realSubject){
        this.realSubject = realSubject;
    }

    @Override
    public void buy() {
        System.out.println("办理购买前的手续~");
        realSubject.buy(); // 付钱
        System.out.println("办理购买后的手续~");
    }
}

class RealSubject implements Subject{

    @Override
    public void buy() {
        System.out.println("付钱~");
    }
}

行为设计模式（11种）

1. Chain of Responsibility（责任链）（学生请假）

意图：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。

其中：

Handler定义一个处理请求的接口；（可选）实现后继链。
ConcreteHandler处理它所负责的请求；可访问它的后继者；如果可处理该请求，就处理它，否则将该请求转发给后继者。
Client向链上的具体处理者(ConcreteHandler)对象提交请求。

适用性

Chain of Responsibility 模式适用于以下条件：

有多个的对象可以处理一个请求，哪个对象处理该请求运行时刻自动确定。
想在不明确指定接收者的情况下向多个对象中的一个提交一个请求。
可处理一个请求的对象集合应被动态指定。

java 复制代码

public class ChainOfResponsibilityPattern {
    public static void main(String[] args) {
        Handler counsellor = new Counsellor();
        Handler dean = new Dean();
        Handler headmaster= new Headmaster();

        counsellor.setNext(dean);
        dean.setNext(headmaster);

        counsellor.HandRequest(25);
    }

}

abstract class Handler{
    protected Handler next;

    public void setNext(Handler next){
        this.next =next;
    }

    public abstract void HandRequest(int request);
}

class Counsellor extends Handler{

    @Override
    public void HandRequest(int request) {
        if (request <= 7){
            System.out.println("辅导员审批通过~");
        }else {
            if (next != null){
                next.HandRequest(request);
            }else {
                System.out.println("无法审批");
            }
        }
    }
}

class Dean extends Handler{

    @Override
    public void HandRequest(int request) {
        if (request <= 15){
            System.out.println("院长审批通过~");
        }else {
            if (next != null){
                next.HandRequest(request);
            }else {
                System.out.println("无法审批");
            }
        }
    }
}

class Headmaster extends Handler{

    @Override
    public void HandRequest(int request) {
        if (request <= 30){
            System.out.println("校长审批通过~");
        }else {
            if (next != null){
                next.HandRequest(request);
            }else {
                System.out.println("无法审批");
            }
        }
    }
}

2. Command（命令）（电视开关机）

意图：将一个请求封装为一个对象，从而使得可以用不同的请求对客户进行参数化；对请求排队或记录请求日志，以及支持可撤销的操作。

其中：

Command声明执行操作的接口。
ConcreteCommand 将一个接收者对象绑定于一个动作：调用接收者相应的操作，以实现Execute。
Client 创建一个具体命令对象并设定它的接收者。
Invoker 要求该命令执行这个请求。
Receiver 知道如何实施与执行一个请求相关的操作。任何类都可能作为一个接收者。

适用性

Command 模式适用于：

抽象出待执行的动作以参数化某对象。
在不同的时刻指定、排列和执行请求。
支持取消操作。
支持修改日志。
用构建在原语操作上的高层操作构造一个系统。

java 复制代码

public class CommandPattern {
    public static void main(String[] args) {
        Tv tv = new Tv(); // 接收者 对象 电视机

        Command onCommand = new OnCommand(tv); // 命令对象 开机命令
        Command offCommand = new OnCommand(tv); // 命令对象 关机命令

        Invoker invoker = new Invoker(); //请求者
        invoker.setCommand(onCommand); // 给请求者设置 开机 命令
        invoker.call(); // 请求者去请求命令

        System.out.println("==============分割线===============");

        invoker.setCommand(offCommand); // 给请求者设置 关机命令
        invoker.call(); // 请求者去请求命令

    }
}

class Invoker{ // 请求者
    private Command command; // 命令

    public void setCommand(Command command){ // 设置请求者的命令
        this.command = command;
    }

    public void call(){ // 调用
        command.Execute();
    }
}

interface Command{ // 命令接口
    void Execute(); // 执行命令

}

class OnCommand implements Command{// 开机命令
    private Tv tv;

    public OnCommand(Tv tv){
        this.tv = tv;
    }

    @Override
    public void Execute() {
        tv.OnAction();
    }
}

class OffCommand implements Command{ // 关机命令
    private Tv tv;

    public OffCommand(Tv tv){
        this.tv = tv;
    }

    @Override
    public void Execute() {
        tv.OffAction();
    }
}

class Tv{
    public void OnAction(){ // 开机行为
        System.out.println("电视机开机了...");
    }

    public void OffAction(){ // 关机行为
        System.out.println("电视机关机了...");
    }
}

3. Interpreter（解释器）（上下文无关文法）

意图：给定一个语言，定义它的文法的一种表示，并定义一个解释器，这个解释器使用该表示来解释语言中的句子。

适用性

Interpreter模式适用于当有一个语言需要解释执行，并且可将该语言中的句子表示为一个抽象语法树时，以下情况效果最好：

该文法简单。对于复杂的发文，文法的类层次变得庞大而无法管理。
效率不是一个关键问题。最高效的解释器通常不是通过直接解释语法分析树实现的，而是首先将它们转换成另一种形式。

java 复制代码

public class InterpreterPattern {

    public static void main(String[] args) {

        Context context = new Context();

        context.check("A区的开发人员");
        context.check("B区的调试人员");
        context.check("C区的测试人员");

        System.out.println("========分割线=============");

        context.check("D区的程序员");
        context.check("D区的测试员");
        context.check("C区的程序员");

    }
}

class Context{
    private String[] regions = {"A区","B区","C区"};
    private String[] persions = {"开发人员","测试人员","调试人员"};
    private NonterminalExpression nonterminal;

    public Context(){
        TerminalExpression region = new TerminalExpression(regions);
        TerminalExpression person = new TerminalExpression(persions);
        nonterminal = new NonterminalExpression(region,person);
    }

    public void check(String info){
        boolean result = nonterminal.Interpret(info);
        if (result){
            System.out.println("识别成功~");
        }else {
            System.out.println("识别失败~");
        }
    }

}

interface Expression{
    boolean Interpret(String info);
}

class NonterminalExpression implements Expression{

    private TerminalExpression region;
    private TerminalExpression person;

    public NonterminalExpression(TerminalExpression region,TerminalExpression person){
        this.region =region;
        this.person = person;
    }

    @Override
    public boolean Interpret(String info) {
        String[] str = info.split("的");
        // B区鹅调试人员 --> str = {"B区","调试人员"};
        return region.Interpret(str[0]) && person.Interpret(str[1]);
    }
}

class TerminalExpression implements Expression{

    private Set<String> set = new HashSet<>();

    public TerminalExpression(String[] data){
        for (String str : data) {
            set.add(str);
        }
    }

    @Override
    public boolean Interpret(String info) {
        return set.contains(info);
    }
}

4. Iterator（迭代器）（集合遍历）

意图：提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的各个元素，且不需要暴露该对象的内部表示。

其中：

Iterator (迭代器)定义访问和遍历元素的接口。
ConcreteIterator（具体迭代器)实现迭代器接口；对该聚合遍历时跟踪当前位置。
Aggregate( 聚合)定义创建相应迭代器对象的接口。
ConcreteAggregate (具体聚合)实现创建相应迭代器的接口，该操作返回 ConcreteIterator的一个适当的实例。

适用性

Iterator 模式适用于：

访问一个聚合对象的内容而无须暴露它的内部表示。
支持对聚合对象的多种遍历。
为遍历不同的聚合结构提供一个统一的接口。

java 复制代码

public class IteratorPattern {

    public static void main(String[] args) {
        BookAggregate bookAggregate = new BookAggregate();

        String[] books = {"数据结构","操作系统","计算机网络","计算机组成原理"};
        double[] prices = {10.24,20.48,40.96,81.92};

        for (int i = 0; i < 4; i++) {
            bookAggregate.Add(new Book(books[i],prices[i]));
        }

        Iterator iterator = bookAggregate.CreateIterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            Book book = (Book) iterator.next();
            System.out.println("书名：" + book.getName() + " 价格：" + book.getPrice());
        }

    }

}

interface Iterator{
    boolean hasNext();
    Object next();
}

class BookIterator implements Iterator{
    private int index;
    private BookAggregate bookAggregate;

    public BookIterator(BookAggregate bookAggregate){
        this.index = 0;
        this.bookAggregate = bookAggregate;
    }

    @Override
    public boolean hasNext() {
        if (index < bookAggregate.getSize()){
            return true;
        }
        return false;
    }

    @Override
    public Object next() {
        Object obj = bookAggregate.get(index);
        index ++ ;
        return obj;
    }
}

class BookAggregate implements Aggregate{

    private List<Book> list = new ArrayList<>();

    public void Add(Book book){
        list.add(book);
    }

    public Book get(int index){
        return list.get(index);
    }

    public int getSize(){
        return list.size();
    }

    @Override
    public Iterator CreateIterator() {
        return new BookIterator(this);
    }
}

interface Aggregate{
    Iterator CreateIterator();
}

class Book{
    private String name;
    private double price;

    public Book(String name,double price){
        this.name = name;
        this.price = price;
    }

    public String getName(){
        return name;
    }

    public double getPrice(){
        return price;
    }
}

5. Mediator（中介者）（同事交流）

意图：用一个中介对象来封装一系列的对象交互。中介者使各对象不需要显式的相互引用，从而使其耦合松散，而且可以独立地改变它们之间的交互。

其中：

Mediator (中介者)定义一个接口用于各同事(Colleague)对象通信。
ConcreteMediator (具体中介者)通过协调各同事对象实现协作行为；了解并维护它的各个同事。
Colleague class (同事类)知道它的中介者对象；每一个同事类对象在需要与其他同事通信的时候与它的中介者通信。

适用性

Mediator 模式适用于：

一组对象以定义良好但是复杂的方式进行通信，产生的相互依赖关系结构混乱且难以理解。
一个对象引用其他很多对象并且直接与这些对象通信，导致难以复用该对象。
想定制一个分布在多个类中的行为，而又不想生成太多的子类。

java 复制代码

public class MediatorPattern {
    public static void main(String[] args) {
        ConcreteMediator mediator = new ConcreteMediator();

        Colleague1 colleague1 =new Colleague1(mediator);
        Colleague2 colleague2 = new Colleague2(mediator);

        mediator.setColleague1(colleague1);
        mediator.setColleague2(colleague2);

        colleague1.sendMessage("软考加油~");
        colleague2.sendMessage("祝你上岸~");

    }
}

abstract class Colleague{
    protected Mediator mediator;
}

class Colleague1 extends Colleague{
    public Colleague1(Mediator mediator){
        this.mediator = mediator;
    }

    public void sendMessage(String message){
        mediator.sendMessage(message,this);
    }

    public void Notify(String message){
        System.out.println("同事1收到消息：" + message);
    }
}

class Colleague2 extends Colleague{
    public Colleague2(Mediator mediator){
        this.mediator = mediator;
    }

    public void sendMessage(String message){
        mediator.sendMessage(message,this);
    }

    public void Notify(String message){
        System.out.println("同事2收到消息：" + message);
    }
}

abstract class Mediator{
    public abstract void sendMessage(String message,Colleague colleague);
}

class ConcreteMediator extends Mediator{
    private Colleague1 colleague1;
    private Colleague2 colleague2;

    public void setColleague1(Colleague1 colleague1){
        this.colleague1 = colleague1;
    }

    public void setColleague2(Colleague2 colleague2){
        this.colleague2 = colleague2;
    }

    @Override
    public void sendMessage(String message, Colleague colleague) {
        if (colleague == colleague1){
            // 让同事2收到消息
            colleague2.Notify(message);
        }else {
            // 让同事1收到消息
            colleague1.Notify(message);
        }
    }
}

6. Memento（备忘录）

意图：在不破坏封装性的前提下捕获一个对象的内部状态，并在对象之外保存这个状态。这样以后就可以将对象恢复到原先保存的状态。

适用性

Mement 模式适用于：

必须保存一个对象在某一个时刻的（部分）状态，这样以后需要时它才能恢复到先前的状态。
如果一个用接口来让其他对象直接得到这些状态，将会暴露对象的实现细节并破坏对象的封装性。

java 复制代码

public class MementoPattern {
    public static void main(String[] args) {
        Caretaker caretaker = new Caretaker();
        Originator originator = new Originator();

        originator.setState("1024");
        Memento backup1 = originator.createMemento();
        caretaker.addMemento(backup1);

        originator.setState("2048");
        Memento backup2 = originator.createMemento();
        caretaker.addMemento(backup2);

        originator.setState("4096");
        Memento backup3 = originator.createMemento();
        caretaker.addMemento(backup3);

        System.out.println(originator.getState());
        caretaker.showMemento();

        Memento memento1 = caretaker.getMemento(2);
        originator.setState(memento1.getState());

        System.out.println("根据第2次备份还原之后的状态为：" + originator.getState());
    }
}

class Originator{ // 原发器
    private String state;

    public void setState(String state){
        this.state = state;
    }

    public String getState(){
        return state;
    }

    public Memento createMemento(){
        return new Memento(state);
    }

    public void setMemento(Memento memento){
        state = memento.getState();
    }
}

class Memento{ // 备忘录
    private String state;

    public String getState(){
        return state;
    }

    public Memento(String state){
        this.state = state;
    }
}

class Caretaker{ // 管理者
    private List<Memento> mementoList = new ArrayList<>();

    public void addMemento(Memento memento){
        mementoList.add(memento);
    }

    public Memento getMemento(int index){
        // 判断参数是否合法
        if (index >=1 && index <= mementoList.size()) {
            return mementoList.get(index - 1);
        }
        return null;
    }

    public void showMemento(){
        int cnt = 1;
        for (Memento memento : mementoList) {
            System.out.println("第" + cnt + "次备份，状态为：" + memento.getState());
            cnt ++;
        }
    }
}

7. Observer（观察者）（发布--订阅）

意图：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。

其中：

Subject(目标)知道它的观察者，可以有任意多个观察者观察同一个目标；提供注册和删除观察者对象的接口。
Observer(观察者)为那些在目标发生改变时需获得通知的对象定义一个更新接口。
ConcreteSubject(具体目标)将有关状态存入各ConcreteObserver对象；当它的状态发生改变时，向它的各个观察者发出通知。
ConcreteObserver (具体观察者)维护一个指向 ConcreteSubject 对象的引用；存储有关状态，这些状态应与目标的状态保持一致
实现 Observer 的更新接口，以使自身状态与目标的状态保持一致。

适用性

Observer 模式适用于：

当一个抽象模型有两个方面，其中一个方面依赖于另一个方面，将这两者封装在独立的对象中以使它们可以各自独立地改变和复用。
当对一个对象的改变需要同时改变其他对象，而不知道具体有多少对象有待改变时。
当一个对象必须通知其他对象，而它又不能假定其他对象是谁，即不希望这些对象是紧耦合的。

java 复制代码

public class ObserverPattern {
    public static void main(String[] args) {
        Subject subjectA = new ConcreteSubject("目标A");

        Observer observerB = new ConcreteObserver("张三",subjectA);
        Observer observerC = new ConcreteObserver("李四",subjectA);
        Observer observerD = new ConcreteObserver("王五",subjectA);
        
        subjectA.setState("更新了");
    }
}

interface Subject { // 目标接口
    void Attach(Observer observer); // 添加观察者

    void Detach(Observer observer); // 删除观察者

    void Notify(); // 状态改变后，通知所有观察者

    void setState(String state); // 设置状态（改变状态）
    String getState(); // 获取状态
}

class ConcreteSubject implements Subject {
    private String name;
    private String state;

    private List<Observer> observerList;

    public ConcreteSubject(String name) {
        state = "未更新";
        this.name = name;
        observerList = new ArrayList<>();
    }

    @Override
    public void Attach(Observer observer) {
        observerList.add(observer);
    }

    @Override
    public void Detach(Observer observer) {
        observerList.remove(observer);
    }

    @Override
    public void Notify() {
        for (Observer observer : observerList) {
            observer.update();
        }
    }

    @Override
    public void setState(String state) {
        this.state = state;

        System.out.println(name + "的状态发生变化，变化后的状态为：" + state);
        Notify();
    }

    @Override
    public String getState() {
        return state;
    }
}

interface Observer { // 观察者接口
    void update();  // 收到通知，更新观察者的状态
}

class ConcreteObserver implements Observer {

    private String name;
    private String state;

    private Subject subject;

    public ConcreteObserver(String name, Subject subject) {
        this.name = name;
        this.subject = subject;
        subject.Attach(this);
        state = subject.getState();
    }

    @Override
    public void update() {
        System.out.println(name + " 收到通知");
        state = subject.getState(); //  让当前观察者的状态 和 目标改变后的状态保持一致
        System.out.println(name + " 改变后的状态为："+state);
    }
}

8. State（状态）（贩卖机）

意图：允许一个对象在其内部状态改变时改变它的行为。对象看起来似乎修改了它的类。

适用性

State 模式适用于：

一个对象的行为决定于它的状态，并且它必须在运行时刻根据状态改变它的行为。
一个操作中含有庞大的多分支的条件语句，且这些分支依赖于该对象的状态。这个状态常用一个或多个枚举常量表示。

java 复制代码

public class StatePattern {
    public static void main(String[] args) {
        Context context = new Context(); // count = 3

        System.out.println("状态：" + context.getState() + " 数量：" + context.getCount());

        context.Request(); // 购买一个饮料 count = 2
        context.Request(); // 购买一个饮料 count = 1
        context.Request(); // 购买一个饮料 count = 0

        System.out.println("状态：" + context.getState() + " 数量：" + context.getCount());

        context.Request(); // 无货，等待补货

        System.out.println("状态：" + context.getState() + " 数量：" + context.getCount());

        context.Request(); // 购买一个饮料 count = 4
        System.out.println("状态：" + context.getState() + " 数量：" + context.getCount());

    }
}

class Context{ // 贩卖机
    private int count;

    private State state;

    public Context(){
        count = 3;
        state = new StateA();
    }

    public int getCount() {
        return count;
    }

    public void setCount(int count) {
        this.count = count;
    }

    public State getState() {
        return state;
    }

    public void setState(State state) {
        this.state = state;
    }

    public void Request(){  // 购买饮料
        state.Handle(this);
    }
}

interface State{
    void Handle(Context context);
}

class StateA implements State{

    @Override
    public void Handle(Context context) {
        int count = context.getCount();

        if (count >= 1){
            System.out.println("购买成功~");
            context.setCount(count - 1);

            if (context.getCount() == 0){
                context.setState(new StateB()); // 设置为无货状态
            }
        }else {
            System.out.println("购买失败~");
        }
    }
}

class StateB implements State{

    @Override
    public void Handle(Context context) {
        int count = context.getCount();

        if (count == 0){
            System.out.println("购买失败！等待补货~");

            context.setCount(5);
            System.out.println("补货成功，请重新购买~");

            context.setState(new StateA());
        }
    }
}

9. Strategy（策略）（两个数运算)

意图：定义一系列的算法，把它们一个个封装起来，并且使它们可以相互替换。此模式使得算法可以独立于使用它们的客户而变化。

适用性

Strategy 模式适用于：

许多相关的类仅仅是行为有异。
需要使用一个算法的不同变体。
算法使用客户不应该知道的数据。可使用策略模式以避免暴露复杂的、与算法相关的数据结构。
一个类定义了多种行为，并且这些行为在这个类的操作中以多个条件语句的形式出现，将相关的条件分支移入它们各自的 Strategy 类中，以代替这些条件语句。

java 复制代码

public class StrategyPattern {
    public static void main(String[] args) {

        OperationContext context = new OperationContext(new Addstrategy());
        context.Operation(20,17);

        context = new OperationContext(new Substrategy());
        context.Operation(20,17);

        context = new OperationContext(new Multstrategy());
        context.Operation(20,17);
    }
}

class OperationContext{
    private Strategy strategy;

    public OperationContext(Strategy strategy){
        this.strategy =strategy;
    }

    public void Operation(int a, int b){
        strategy.TwoNumberOperation(a,b);
    }
}


interface Strategy{
    void TwoNumberOperation(int a,int b);
}

class Addstrategy implements Strategy{

    @Override
    public void TwoNumberOperation(int a, int b) {
        System.out.println(a + b);
    }
}

class Substrategy implements Strategy{

    @Override
    public void TwoNumberOperation(int a, int b) {
        System.out.println(a - b);
    }
}

class Multstrategy implements Strategy{

    @Override
    public void TwoNumberOperation(int a, int b) {
        System.out.println(a * b);
    }
}

10. Template Method（模板方法）（老师去教室上课，学生去教室听课）

意图：定义一个操作中的算法骨架，而将一些步骤延迟到子类中。Template Method 使得子类可以不改变一个算法的结构即可重定义该算法的某些特定步骤。

其中：

AbstractClass（抽象类）定义抽象的原语操作（子类特有的），具体的子类将重定义它们以实现一个算法的各步骤；实现模板方法，定一个算法的骨架，该模板方法不仅调用原语操作，也调用定义在 AbstractClass 或其他对象中的操作。
ConcreteClass（具体类）实现原语操作以完成算法中与特定子类相关的步骤。

Template Method 模式适用于：

一次性实现一个算法的不变的部分，并将可变的行为留给子类来实现。
各子类中公共的行为应被提取出来并集中到一个公共父类中，以避免代码重复。
控制子类扩展：模板方法在特定点调用"hook"操作(默认行为，子类可以在必要时进行重定义扩展)，这就只允许在这些点进行扩展。

java 复制代码

public class TemplateMethodPattern {
    public static void main(String[] args) {
        // 父类名 对象名 = new 子类名();

        Person student = new Student();
        Person teacher = new Teacher();

        student.TemplateMethod();

        System.out.println("=========分割线=============");

        teacher.TemplateMethod();
    }
}

abstract class Person{
    public void TemplateMethod(){
        System.out.println("上课 去教室");
        PrimitiveOperation1();
        System.out.println("下课 离开教室");
        PrimitiveOperation2();
    }

    public abstract void PrimitiveOperation1(); // 原语操作 1：上课过程 学生 听课... 老师 讲课
    public abstract void PrimitiveOperation2(); // 原语操作 2：作业  学生 写作业 提交作业... 老师批改作业 打分数
}

class Student extends Person{

    @Override
    public void PrimitiveOperation1() {
        System.out.println("学生：听课 学习 做笔记 提出问题");
    }

    @Override
    public void PrimitiveOperation2() {
        System.out.println("学生：写作业 提交作业");
    }
}

class Teacher extends Person{

    @Override
    public void PrimitiveOperation1() {
        System.out.println("老师：上课 讲课 解答问题 布置作业");
    }

    @Override
    public void PrimitiveOperation2() {
        System.out.println("老师：批改作业 打分数");
    }
}

11. Visitor（访问者）

意图：表示一个作用于某对象结构中的各元素的操作。它允许在不改变各元素的类的前提下定义作用于这些元素的新操作。

其中：

Visitor(访问者)为该对象结构中 ConcreteElement 的每一个类声明一个 Visit 操作。该操作的名字和特征标识了发送 Vist 请求给该访问者的那个类，这使得访问者可以确定正被访问元素的具体的类。这样访问者就可以通过该元素的特定接口直接访问它。
ConcreteVisitor (具体访问者)实现每个有 Visitor 声明的操作，每个操作实现本算法的一部分，而该算法片段乃是对应于结构中对象的类。Concrete Visitor为该算法提供了上下文并存储它的局部状态。这一状态常常在遍历该结构的过程中累积结果。
Element (元素)定义以一个访问者为参数的 Accept 操作。
ConcreteElement (具体元素)实现以一个访问者为参数的 Accept 操作。
ObjectStructure (对象结构)能枚举它的元素；可以提供一个高层的接口以允许该访问者访问它的元素；可以是一个组合或者一个集合，如一个列表或一个无序集合。

Visitor 模式适用于：

一个对象结构包含很多类对象，它们有不同的接口，而用户想对这些对象实施一些依赖于其具体类的操作。
需要对一个对象结构中的对象进行很多不同的并且不相关的操作，而又想要避免这些操作"污染"这些对象的类。
定义对象结构的类很少改变，但经常需要在此结构上定义新的操作。

java 复制代码

public class VisitorPattern {
    public static void main(String[] args) {
        PersonStructure structure = new PersonStructure();

        Visitor1 visitor1 = new Visitor1();
        System.out.println("访问者1的访问记录：");
        structure.Accept(visitor1);
        System.out.println("学生年龄的总和：" + visitor1.getStudentAgeSum() +" 老师年龄的总和：" + visitor1.getTeacherAgeSUm());

        System.out.println("=========分割线==============");

        Visitor2 visitor2 = new Visitor2();
        System.out.println("访问者2的访问记录：");
        structure.Accept(visitor2);
        System.out.println("学生的最高成绩：" + visitor2.getMaxScore() + " 老师的最高工龄：" + visitor2.getMaxWorkYear());

    }
}

interface Visitor{
    void VistStudent(Student student); // 访问
    void vistTeacher(Teacher teacher); // 访问老师
}

class Visitor1 implements Visitor{ // 访问者1 分别统计学生和老师的年龄总和
    private int studentAgeSum = 0;
    private int teacherAgeSUm =0;

    public int getStudentAgeSum() {
        return studentAgeSum;
    }

    public int getTeacherAgeSUm() {
        return teacherAgeSUm;
    }

    @Override
    public void VistStudent(Student student) {
        System.out.println("访问者1访问学生：" + student.getName() + " 年龄：" + student.getAge());
        studentAgeSum += student.getAge();
    }

    @Override
    public void vistTeacher(Teacher teacher) {
        System.out.println("访问者1访问老师：" + teacher.getName() + " 年龄：" + teacher.getAge());
        teacherAgeSUm += teacher.getAge();
    }
}

class Visitor2 implements Visitor{ // 访问者2 分别求出 学生的最高成绩 以及 老师的最高工龄
    private int maxScore = -1;
    private int maxWorkYear = -1;

    public int getMaxScore() {
        return maxScore;
    }

    public int getMaxWorkYear() {
        return maxWorkYear;
    }

    @Override
    public void VistStudent(Student student) {
        System.out.println("访问者2访问学生：" + student.getName() + " 成绩：" + student.getScore());
        maxScore = Math.max(maxScore,student.getScore());
    }

    @Override
    public void vistTeacher(Teacher teacher) {
        System.out.println("访问者2访问老师：" + teacher.getName() + " 工龄：" + teacher.getWorkYear());
        maxWorkYear = Math.max(maxWorkYear,teacher.getWorkYear());
    }
}

class PersonStructure{
    private List<Person> personList = new ArrayList<>();

    public PersonStructure(){
        personList.add(new Student("张三",20,70));
        personList.add(new Student("李四",21,80));
        personList.add(new Student("王五",22,90));

        personList.add(new Teacher("李老师",26,3));
        personList.add(new Teacher("陈老师",27,4));
        personList.add(new Teacher("刘老师",28,5));
    }

    public void Accept(Visitor visitor){
        for (Person person : personList) {
            person.Accept(visitor);
        }
    }
}

abstract class Person{
    private String name;
    private int age;


    public Person(String  name,int age){
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName(){
        return name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public abstract void Accept(Visitor visitor);
}

class Student extends Person{

    private int score;
    public Student(String name,int age,int score){
        super(name,age);
        this.score = score;
    }

    public int getScore(){
        return score;
    }

    @Override
    public void Accept(Visitor visitor) {
        visitor.VistStudent(this);
    }
}

class Teacher extends Person{
    private int workYear;
    public Teacher(String name,int age,int workYear){
        super(name,age);
        this.workYear = workYear;
    }

    public int getWorkYear(){
        return workYear;
    }

    @Override
    public void Accept(Visitor visitor) {
        visitor.vistTeacher(this);
    }
}

四、补充

1.UML中接口可用于声明对象类所需要的服务

2.包图中一个元素不可以被多个包拥有。

3.面向对象开发方法：Booch、Coad、OMT

面向数据结构的开发方法：Jackson

4.业务用例和参与者一起描述组织支持的业务过程，而业务对象模型描述业务结构以及结构元素如何完成业务用例。

5.聚合对象是指一个对象包含其它对象。

6.对象的状态标识了该对象的所有属性和每个属的当前值。

7.直接对象和非直接对象：直接对象是指这个类的对象，抽象类不能实例化，所以没有直接对象，非直接对象是指子类的对象。

第7章 ：面向对象

一、面向对象

多态

面向对象设计的原则

二、UML

事物

关系

UML 的图

1. 类图（下午题三）

2. 对象图

3. 用例图（下午题三）

4.交互图（序列图、通信图）

5.状态图

6.活动图

7.构件图（组件图）

8.部署图

UML图汇总

三、设计模式

创建型设计模式（5种）

1. 简单工厂模式（Simple Factory）

2.Factory Method（工厂方法）

3. Abstract Factory（抽象工厂）

4. Builder（生成器）（服务员根据套餐制作产品）

5. Prototype（原型）

6. Singleton（单例）

结构型设计模式（7种）

1. Adapter（适配器）（手机接口）

2. Bridge（桥接）（产品和产品的颜色）

3. Composite（组合）（文件夹与文件）

4. Decorator（装饰器）（学生的职责添加）

5. Facade（外观）（软考官网）

6. Flyweight（享元）（围棋棋子对象）

7. Proxy(代理)（买房找代理减少手续，客户只需付钱）

行为设计模式（11种）

1. Chain of Responsibility（责任链）（学生请假）

2. Command（命令）（电视开关机）

3. Interpreter（解释器）（上下文无关文法）

4. Iterator（迭代器）（集合遍历）

5. Mediator（中介者）（同事交流）

6. Memento（备忘录）

7. Observer（观察者）（发布--订阅）

8. State（状态）（贩卖机）

9. Strategy（策略）（两个数运算)

10. Template Method（模板方法）（老师去教室上课，学生去教室听课）

11. Visitor（访问者）

四、补充

第7章：面向对象