1、单例设计模式
单例设计模式介绍
所谓类的单例设计模式，就是采取一定的方法保证在整个的软件系统中，对某个类只能存在一个对象实例， 并且该类只提供一个取得其对象实例的方法(静态方法)。
比如 Hibernate 的 SessionFactory，它充当数据存储源的代理，并负责创建 Session 对象。SessionFactory 并不是轻量级的，一般情况下，一个项目通常只需要一个 SessionFactory 就够，这是就会使用到单例模式。
单例设计模式八种方式
1) 饿汉式**(静态常量)**
2) 饿汉式（静态代码块）
3) 懒汉式(线程不安全)
4) 懒汉式(线程安全，同步方法)
5) 懒汉式(线程安全，同步代码块)
6) 双重检查
7) 静态内部类
8) 枚举
饿汉式（静态常量）
饿汉式（静态常量）应用实例步骤如下：
- 构造器私有化 (防止 new )
- 类的内部创建对象
- 向外暴露一个静态的公共方法。getInstance
代码实现
代码语言：javascript复制package com.atguigu.singleton.type1;
public class SingletonTest01 {
public static void main(String[] args) {
//测试
Singleton instance = Singleton.getInstance();
Singleton instance2 = Singleton.getInstance(); System.out.println(instance == instance2); // true
System.out.println("instance.hashCode=" instance.hashCode()); System.out.println("instance2.hashCode=" instance2.hashCode());
}
}
//饿汉式(静态变量)
class Singleton {
//1. 构造器私有化, 外部不能 new
private Singleton() {}
//2.本类内部创建对象实例
private final static Singleton instance = new Singleton();
//3. 提供一个公有的静态方法，返回实例对象
public static Singleton getInstance() {
return instance;
}
}优缺点说明
- 优点：这种写法比较简单，就是在类装载的时候就完成实例化。避免了线程同步问题。
- 缺点：在类装载的时候就完成实例化，没有达到 Lazy Loading 的效果。如果从始至终从未使用过这个实例，则会造成内存的浪费
- 这种方式基于 classloder 机制避免了多线程的同步问题，不过，instance 在类装载时就实例化，在单例模式中大多数都是调用 getInstance 方法， 但是导致类装载的原因有很多种，因此不能确定有其他的方式（或者其他的静态方法）导致类装载，这时候初始化 instance 就没有达到 lazy loading 的效果
- 结论：这种单例模式可用，可能造成内存浪费
饿汉式（静态代码块）
代码演示：
代码语言：javascript复制public class SingletonTest02 {
public static void main(String[] args) {
//测试
Singleton instance = Singleton.getInstance();
Singleton instance2 = Singleton.getInstance(); System.out.println(instance == instance2); // true
System.out.println("instance.hashCode=" instance.hashCode()); System.out.println("instance2.hashCode=" instance2.hashCode());
}
}
//饿汉式(静态变量)
class Singleton {
//1.构造器私有化, 外部能 new
private Singleton() {
}
//2.本类内部创建对象实例
private static Singleton instance;
static {
// 在静态代码块中，创建单例对象
instance = new Singleton();
}
//3. 提供一个公有的静态方法，返回实例对象
public static Singleton getInstance() {
return instance;
}
}优缺点说明
- 这种方式和上面的方式其实类似，只不过将类实例化的过程放在了静态代码块中，也是在类装载的时候，就执行静态代码块中的代码，初始化类的实例。优缺点和上面是一样的。
- 结论：这种单例模式可用，但是可能造成内存浪费
懒汉式(线程不安全)
代码演示：
代码语言：javascript复制public class SingletonTest03 {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("懒汉式 1 ， 线程不安全~");
Singleton instance = Singleton.getInstance();
Singleton instance2 = Singleton.getInstance(); System.out.println(instance == instance2); // true
System.out.println("instance.hashCode=" instance.hashCode()); System.out.println("instance2.hashCode=" instance2.hashCode());
}
}
class Singleton {
private static Singleton instance;
private Singleton() {}
//提供一个静态的公有方法，当使用到该方法时，才去创建 instance
//即懒汉式
public static Singleton getInstance() {
if(instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}优缺点说明:
- 起到了 Lazy Loading 的效果，但是只能在单线程下使用。
- 如果在多线程下，一个线程进入了 if (singleton == null)判断语句块，还未来得及往下执行，另一个线程也通过了这个判断语句，这时便会产生多个实例。所以在多线程环境下不可使用这种方式
- 结论：在实际开发中，不要使用这种方式.
懒汉式(线程安全，同步方法)
代码演示：
代码语言：javascript复制public class SingletonTest04 {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("懒汉式 2 ， 线程安全~");
Singleton instance = Singleton.getInstance();
Singleton instance2 = Singleton.getInstance(); System.out.println(instance == instance2); // true
System.out.println("instance.hashCode=" instance.hashCode()); System.out.println("instance2.hashCode=" instance2.hashCode());
}
}
// 懒汉式(线程安全，同步方法)
class Singleton {
private static Singleton instance;
private Singleton() {}
//提供一个静态的公有方法，加入同步处理的代码，解决线程安全问题
//即懒汉式
public static synchronized Singleton getInstance() { if(instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}优缺点说明:
- 解决了线程安全问题
- 效率太低了，每个线程在想获得类的实例时候，执行 getInstance()方法都要进行同步。而其实这个方法只执行一次实例化代码就够了，后面的想获得该类实例，直接 return 就行了。方法进行同步效率太低
- 结论：在实际开发中，不推荐使用这种方式
**懒汉式(**线程安全，同步代码块)
不推荐使用
双重检查
代码演示
代码语言：javascript复制public class SingletonTest06 {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("双重检查");
Singleton instance = Singleton.getInstance();
Singleton instance2 = Singleton.getInstance(); System.out.println(instance == instance2); // true
System.out.println("instance.hashCode=" instance.hashCode());
System.out.println("instance2.hashCode=" instance2.hashCode());
}
}
// 懒汉式(线程安全，同步方法)
class Singleton {
private static volatile Singleton instance;
private Singleton() {}
//提供一个静态的公有方法，加入双重检查代码，解决线程安全问题, 同时解决懒加载问题
//同时保证了效率, 推荐使用
public static synchronized Singleton getInstance() {
if(instance == null) {
synchronized (Singleton.class) {
if(instance == null) {
instance = new Singleton();
}
}
}
return instance;
}
}优缺点说明
- Double-Check 概念是多线程开发中常使用到的，如代码中所示，我们进行了两次 if (singleton == null)检查，这样就可以保证线程安全了。
- 这样，实例化代码只用执行一次，后面再次访问时，判断 if (singleton == null)，直接 return 实例化对象，也避免的反复进行方法同步.
- 线程安全；延迟加载；效率较高
- 结论：在实际开发中，推荐使用这种单例设计模式
静态内部类
代码演示：
代码语言：javascript复制package com.atguigu.singleton.type7;
public class SingletonTest07 {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("使用静态内部类完成单例模式");
Singleton instance = Singleton.getInstance();
Singleton instance2 = Singleton.getInstance(); System.out.println(instance == instance2); // true
System.out.println("instance.hashCode=" instance.hashCode()); System.out.println("instance2.hashCode=" instance2.hashCode());
}
}
// 静态内部类完成， 推荐使用
class Singleton {
private static volatile Singleton instance;
//构造器私有化
private Singleton() {}
//写一个静态内部类,该类中有一个静态属性
Singleton private static class SingletonInstance {
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
}
//提供一个静态的公有方法，直接返回 SingletonInstance.INSTANCE
public static synchronized Singleton getInstance() {
return SingletonInstance.INSTANCE;
}
}优缺点说明：
- 这种方式采用了类装载的机制来保证初始化实例时只有一个线程。
- 静态内部类方式在 Singleton 类被装载时并不会立即实例化，而是在需要实例化时，调用 getInstance 方法，才会装载 SingletonInstance 类，从而完成 Singleton 的实例化。
- 类的静态属性只会在第一次加载类的时候初始化，所以在这里，JVM 帮助我们保证了线程的安全性，在类进行初始化时，别的线程是无法进入的。
- 优点：避免了线程不安全，利用静态内部类特点实现延迟加载，效率高
- 结论：推荐使用.
枚举
代码演示
代码语言：javascript复制public class SingletonTest08 {
public static void main(String[] args) {
Singleton instance = Singleton.INSTANCE;
Singleton instance2 = Singleton.INSTANCE; System.out.println(instance == instance2);
System.out.println(instance.hashCode()); System.out.println(instance2.hashCode());
instance.sayOK();
}
}
//使用枚举，可以实现单例, 推荐
enum Singleton {
INSTANCE; //属性
public void sayOK() {
System.out.println("ok~");
}
}优缺点说明：
- 这借助 JDK1.5 中添加的枚举来实现单例模式。不仅能避免多线程同步问题，而且还能防止反序列化重新创建新的对象。
- 这种方式是 Effective Java 作者 Josh Bloch 提倡的方式
- 结论：推荐使用
单例模式注意事项和细节说明
- 单例模式保证了 系统内存中该类只存在一个对象，节省了系统资源，对于一些需要频繁创建销毁的对象，使用单例模式可以提高系统性能
- 当想实例化一个单例类的时候，必须要记住使用相应的获取对象的方法，而不是使用 new
单例模式使用的场景：需要频繁的进行创建和销毁的对象、创建对象时耗时过多或耗费资源过多(即：重量级对象)，但又经常用到的对象、工具类对象、频繁访问数据库或文件的对象(比如数据源、session 工厂等)
2、策略设计模式
基本介绍
- 策略模式（Strategy Pattern）中，定义算法族，分别封装起来，让他们之间可以 互相替换，此模式让算法的变化独立于使用算法的客户
- 这算法体现了几个设计原则，第一、把变化的代码从不变的代码中分离出来； 第二、针对接口编程而不是具体类（定义了策略接口）；第三、多用组 合/ 聚合， 少用继承（客户通过组合方式使用策略
策略模式的原理类图
说明：从上图可以看到，客户context 有成员变量strategy或者其他的策略接口 ,至于需要使用到哪个策略，我们可以在构造器/set方法中指定.
编写鸭子项目，从代码中感受策略模式解决问题比传统继承方式解决问题的好处
传统方式 解 决鸭子问题分析和解决方案 传统的方式实现的问题分析和解决方案
- 其它鸭子，都继承了Duck类，所以fly让所有子类都会飞了，这是不正确的
- 上面说的1 的问题，其实是继承带来的问题：对类的局部改动，尤其超类的局部改 动，会影响其他部分。会有溢出效应
- 为了改进1问题，我们可以通过覆盖fly 方法来解决 => 覆盖解决
- 问题又来了，如果我们有一个玩具鸭子ToyDuck, 这样就需要ToyDuck去覆盖Duck 的所有实现的方法 => 解决思路 策 略模式 (strategy pattern)
Duck.java
代码语言：javascript复制public abstract class Duck {
public Duck() {
}
public abstract void display();//显示鸭子信息
public void quack() {
System.out.println("鸭子嘎嘎叫~~");
}
public void swim() {
System.out.println("鸭子会游泳~~");
}
public void fly() {
System.out.println("鸭子会飞翔~~~");
}
}PekingDuck.java
代码语言：javascript复制public class PekingDuck extends Duck {
@Override
public void display() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("~~北京鸭~~~");
}
//因为北京鸭不能飞翔，因此需要重写fly
@Override
public void fly() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("北京鸭不能飞翔");
}
}ToyDuck.java
代码语言：javascript复制public class ToyDuck extends Duck{
@Override
public void display() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("玩具鸭");
}
//需要重写父类的所有方法
public void quack() {
System.out.println("玩具鸭不能叫~~");
}
public void swim() {
System.out.println("玩具鸭不会游泳~~");
}
public void fly() {
System.out.println("玩具鸭不会飞翔~~~");
}
}WildDuck.java
代码语言：javascript复制public class WildDuck extends Duck {
@Override
public void display() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println(" 这是野鸭 ");
}
}Client.java
代码语言：javascript复制public class Client {
public static void main(String[] args) {
}
}策略模式解决鸭子问题
思路分析(类图) 策略模式：分别封装行为接口，实现算法族，超类里放行为接口对象，在子类里具体 设定行为对象。原则就是：分离变化部分，封装接口，基于接口编程各种功能。此模 式让行为的变化独立于算法的使用者
FlyBehavior.java
代码语言：javascript复制public interface FlyBehavior {
void fly(); // 子类具体实现
}GoodFlyBehavior.java
代码语言：javascript复制public class GoodFlyBehavior implements FlyBehavior {
@Override
public void fly() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println(" 飞翔技术高超 ~~~");
}
}NoFlyBehavior.java
代码语言：javascript复制public class NoFlyBehavior implements FlyBehavior{
@Override
public void fly() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println(" 不会飞翔 ");
}
}BadFlyBehavior.java
代码语言：javascript复制public class BadFlyBehavior implements FlyBehavior {
@Override
public void fly() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println(" 飞翔技术一般 ");
}
}Duck.java
代码语言：javascript复制public abstract class Duck {
//属性, 策略接口
FlyBehavior flyBehavior;
public Duck() {
}
public abstract void display();//显示鸭子信息
public void fly() {
//改进
if(flyBehavior != null) {
flyBehavior.fly();
}
}
public void setFlyBehavior(FlyBehavior flyBehavior) {
this.flyBehavior = flyBehavior;
}
}PekingDuck.java
代码语言：javascript复制public class PekingDuck extends Duck {
//假如北京鸭可以飞翔，但是飞翔技术一般
public PekingDuck() {
// TODO Auto-generated constructor stub
flyBehavior = new BadFlyBehavior();
}
@Override
public void display() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("~~北京鸭~~~");
}
}ToyDuck.java
代码语言：javascript复制public class ToyDuck extends Duck{
public ToyDuck() {
// TODO Auto-generated constructor stub
flyBehavior = new NoFlyBehavior();
}
@Override
public void display() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("玩具鸭");
}
}WildDuck.java
代码语言：javascript复制public class WildDuck extends Duck {
//构造器，传入FlyBehavor 的对象
public WildDuck() {
// TODO Auto-generated constructor stub
flyBehavior = new GoodFlyBehavior();
}
@Override
public void display() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println(" 这是野鸭 ");
}
}Client.java
代码语言：javascript复制public class Client {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
WildDuck wildDuck = new WildDuck();
wildDuck.fly();//
ToyDuck toyDuck = new ToyDuck();
toyDuck.fly();
PekingDuck pekingDuck = new PekingDuck();
pekingDuck.fly();
//动态改变某个对象的行为, 北京鸭 不能飞
pekingDuck.setFlyBehavior(new NoFlyBehavior());
System.out.println("北京鸭的实际飞翔能力");
pekingDuck.fly();
}
}策略模式的注意事项和细节
- 策略模式的关键是：分析项目中变化部分与不变部分
- 策略模式的核心思想是：多用组合/聚合 少用继承；用行为类组合，而不是行为的继承。更有弹性
- 体现了“对修改关闭，对扩展开放”原则，客户端增加行为不用修改原有代码，只要添加一种策略（或者行为） 即可，避免了使用多重转移语句（if…else if…else）
- 提供了可以替换继承关系的办法： 策略模式将算法封装在独立的 Strategy 类中使得你可以独立于其 Context 改变它，使它易于切换、易于理解、易于扩展
- 需要注意的是：每添加一个策略就要增加一个类，当策略过多是会导致类数目庞
3、观察者模式
观察者模式原理
- 观察者模式类似订牛奶业务
- 奶站/气象局：Subject
- 用户/第三方网站：Observer
Subject：登记注册、移除和通知
- registerObserver 注 册
- removeObserver 移 除
- notifyObservers() 通知所有的注册的用户，根据不同需求，可以是更新数据，让用户来取，也可能是实施推送， 看具体需求定
Observer：接收输入
观察者模式：对象之间多对一依赖的一种设计方案，被依赖的对象为 Subject，依赖的对象为 Observer，Subject通知 Observer 变化,比如这里的奶站是 Subject，是 1 的一方。用户是Observer，是多的一方。
不用观察者解决天气预报问题、和用观察者解决天气预报问题的对比
(1)、不用观察者解决天气预报问题
传统的设计方案
代码实现
代码语言：javascript复制public class Client {
public static void main(String[] args) {
//创建接入方 currentConditions
CurrentConditions currentConditions = new CurrentConditions();
//创建WeatherData并将接入方currentConditions 传递到 WeatherData 中
WeatherData weatherData = new WeatherData(currentConditions);
//更新天气情况weatherData.setData(30, 150, 40);
//天气情况变化
System.out.println("============天气情况变化=============");
weatherData.setData(40, 160, 20);
}
}/**
* 显示当前天气情况（可以理解成是气象站自己的网站）
* @author Administrator
*
*/
public class CurrentConditions {
// 温度，气压，湿度
private float temperature;
private float pressure;
private float humidity;
//更新 天气情况，是由 WeatherData 来调用，我使用推送模式
public void update(float temperature, float pressure, float humidity) {
this.temperature = temperature;
this.pressure = pressure;
this.humidity = humidity; display();
}
//显示
public void display() {
System.out.println("***Today mTemperature: " temperature "***");
System.out.println("***Today mPressure: " pressure "***"); System.out.println("***Today mHumidity: " humidity "***");
}
}/**
* 类是核心
* 1. 包含最新的天气情况信息
* 2. 含有 CurrentConditions 对象
* 3. 当数据有更新时，就主动的调用 CurrentConditions 对象 update 方法(含 display), 这样他们（接入方）就看到最新的信息
* @author Administrator
*
*/
public class WeatherData {
private float temperatrue;
private float pressure;
private float humidity;
private CurrentConditions currentConditions;
//加入新的第三方
public WeatherData(CurrentConditions currentConditions) { this.currentConditions = currentConditions;
}
public float getTemperature() {
return temperatrue;
}
public float getPressure() {
return pressure;
}
public float getHumidity() {
return humidity;
}
public void dataChange() {
//调用 接入方的 update
currentConditions.update(getTemperature(), getPressure(), getHumidity());
}
//当数据有更新时，就调用 setData
public void setData(float temperature, float pressure, float humidity) {
this.temperatrue = temperature;
this.pressure = pressure;
this.humidity = humidity;
//调用 dataChange， 将最新的信息 推送给 接入方 currentConditions
dataChange();
}
}问题分析
- 其他第三方接入气象站获取数据的问题
- 无法在运行时动态的添加第三方 (新浪网站)
- 违反 ocp 原则=>观察者模式
//在 WeatherData 中，当增加一个第三方，都需要创建一个对应的第三方的公告板对象，并加入到 dataChange, 不利于维护，也不是动态加入
代码语言：javascript复制public void dataChange() {
currentConditions.update(getTemperature(), getPressure(), getHumidity());
}(2)用观察者解决天气预报的问题
类图说明
代码实现
代码语言：javascript复制public class BaiduSite implements Observer {
// 温度，气压，湿度
private float temperature;
private float pressure;
private float humidity;
// 更新 天气情况，是由 WeatherData 来调用，我使用推送模式
public void update(float temperature, float pressure, float humidity) {
this.temperature = temperature;
this.pressure = pressure;
this.humidity = humidity; display();
}
// 显 示
public void display() {
System.out.println("===百度网站====");
System.out.println("***百度网站 气温 : " temperature "***");
System.out.println("***百度网站 气压: " pressure "***");
System.out.println("***百度网站 湿度: " humidity "***");
}
}public class Client {
public static void main(String[] args) {
//创建一个 WeatherData
WeatherData weatherData = new WeatherData();
//创建观察者
CurrentConditions currentConditions = new CurrentConditions();
BaiduSite baiduSite = new BaiduSite();
// 注 册 到 weatherData
weatherData.registerObserver(currentConditions); weatherData.registerObserver(baiduSite);
// 测 试
System.out.println("通知各个注册的观察者, 看看信息"); weatherData.setData(10f, 100f, 30.3f);
weatherData.removeObserver(currentConditions);
//测试System.out.println();
System.out.println("通知各个注册的观察者, 看看信息"); weatherData.setData(10f, 100f, 30.3f);
}
}public class CurrentConditions implements Observer {
// 温度，气压，湿度
private float temperature;
private float pressure;
private float humidity;
// 更新 天气情况，是由 WeatherData 来调用，我使用推送模式
public void update(float temperature, float pressure, float humidity) {
this.temperature = temperature;
this.pressure = pressure;
this.humidity = humidity; display();
}
// 显 示
public void display() {
System.out.println("***Today mTemperature: " temperature "***");
System.out.println("***Today mPressure: " pressure "***"); System.out.println("***Today mHumidity: " humidity "***");
}
}
//观察者接口，有观察者来实现
public interface Observer {
public void update(float temperature, float pressure, float humidity);
}
//接口, 让 WeatherData 来实现
public interface Subject {
public void registerObserver(Observer o);
public void removeObserver(Observer o);
public void notifyObservers();
}
/**
* 类是核心
* 1. 包含最新的天气情况信息
* 2. 含有观察者集合，使用 ArrayList 管理
* 3. 当数据有更新时，就主动的调用ArrayList, 通知所有的（接入方）就看到最新的信息
* @author Administrator
*/
public class WeatherData implements Subject {
private float temperatrue;
private float pressure;
private float humidity;
//观察者集合
private ArrayList<Observer> observers;
//加入新的第三方
public WeatherData() {
observers = new ArrayList<Observer>();
}
public float getTemperature() {
return temperatrue;
}
public float getPressure() {
return pressure;
}
public float getHumidity() {
return humidity;
}
public void dataChange() {
//调用 接入方的 update
notifyObservers();
}
//当数据有更新时，就调用 setData
public void setData(float temperature, float pressure, float humidity) {
this.temperatrue = temperature;
this.pressure = pressure;
this.humidity = humidity;
//调用 dataChange， 将最新的信息 推送给 接入方 currentConditions
dataChange();
}
//注册一个观察者 @Override
public void registerObserver(Observer o) {
// TODO Auto-generated method stub
observers.add(o);
}
//移除一个观察者
@Override
public void removeObserver(Observer o) {
// TODO Auto-generated method stub
if(observers.contains(o)) {
observers.remove(o);
}
}
//遍历所有的观察者，并通知
@Override
public void notifyObservers() {
// TODO Auto-generated method stub
for(int i = 0; i < observers.size(); i ) {
observers.get(i).update(this.temperatrue, this.pressure, this.humidity);
}
}
}观察者模式的好处
- 观察者模式设计后，会以集合的方式来管理用户(Observer)，包括注册，移除和通知。
- 这样，我们增加观察者(这里可以理解成一个新的公告板)，就不需要去修改核心类 WeatherData 不会修改代码， 遵守了 ocp 原则。
4、代理设计模式
代理模式(Proxy)的基本介绍
- 代理模式：为一个对象提供一个替身，以控制对这个对象的访问。即通过代理对象访问目标对象.这样做的好处是:可以在目标对象实现的基础上,增强额外的功能操作,即扩展目标对象的功能。
2)被代理的对象可以是远程对象、创建开销大的对象或需要安全控制的对象
- 代理模式有不同的形式, 主要有三种静态代理、**动态代理 (JDK 代理、接口代理)**和 Cglib代理 (可以在内存动态的创建对象，而不需要实现接口， 他是属于动态代理的范畴) 。
- 代理模式示意图
静态代理
静态代理模式的基本介绍
静态代理在使用时,需要定义接口或者父类,被代理对象(即目标对象)与代理对象一起实现相同的接口或者是继承相同父类
应用实例
具体要求
- 定义一个接口:ITeacherDao
- 目标对象 TeacherDAO 实现接口 ITeacherDAO
- 使用静态代理方式,就需要在代理对象 TeacherDAOProxy 中也实现 ITeacherDAO
- 调用的时候通过调用代理对象的方法来调用目标对象.
- 特别提醒：代理对象与目标对象要实现相同的接口,然后通过调用相同的方法来调用目标对象的方法
思路分析图解(类图)
代码实现
代码语言：javascript复制public class Client {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
//创建目标对象(被代理对象)
TeacherDao teacherDao = new TeacherDao();
//创建代理对象, 同时将被代理对象传递给代理对象
TeacherDaoProxy teacherDaoProxy = new TeacherDaoProxy(teacherDao);
//通过代理对象，调用到被代理对象的方法
//即：执行的是代理对象的方法，代理对象再去调用目标对象的方法
teacherDaoProxy.teach();
}
}
//接口
public interface ITeacherDao {
void teach(); // 授课的方法
}
public class TeacherDao implements ITeacherDao {
@Override
public void teach() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println(" 老师授课中 。。。。。");
}
}
//代理对象,静态代理
public class TeacherDaoProxy implements ITeacherDao{
private ITeacherDao target; // 目标对象，通过接口来聚合
//构造器
public TeacherDaoProxy(ITeacherDao target) {
this.target = target;
}
@Override
public void teach() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("开始代理 完成某些操作。。。。。 ");//方法
target.teach();
System.out.println("提交。。。。。");//方法
}
}静态代理优缺点
- 优点：在不修改目标对象的功能前提下, 能通过代理对象对目标功能扩展
- 缺点：因为代理对象需要与目标对象实现一样的接口,所以会有很多代理类
- 一旦接口增加方法,目标对象与代理对象都要维护
动态代理
动态代理模式的基本介绍
- 代理对象,不需要实现接口，但是目标对象要实现接口，否则不能用动态代理
- 代理对象的生成，是利用 JDK 的 API，动态的在内存中构建代理对象
- 动态代理也叫做：JDK 代理、接口代理
JDK 中生成代理对象的 API
- 代理类所在包:java.lang.reflect.Proxy
- JDK 实现代理只需要使用 newProxyInstance 方法,但是该方法需要接收三个参数,完整的写法是:
static Object newProxyInstance(ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces,InvocationHandler h )
动态代理应用实例
应用实例要求
将前面的静态代理改进成动态代理模式(即：JDK 代理模式)
思路图解(类图)
代码实现
代码语言：javascript复制public class Client {
public static void main(String[] args) {
//创建目标对象
ITeacherDao target = new TeacherDao();
//给目标对象，创建代理对象, 可以转成 ITeacherDao
ITeacherDao proxyInstance = (ITeacherDao)new ProxyFactory(target).getProxyInstance();
// proxyInstance=class com.sun.proxy.$Proxy0 内存中动态生成了代理对象
System.out.println("proxyInstance=" proxyInstance.getClass());
//通过代理对象，调用目标对象的方法
//proxyInstance.teach();
proxyInstance.sayHello(" tom ");
}
}
//接口
public interface ITeacherDao {
void teach(); // 授课方法
void sayHello(String name);
}package com.atguigu.proxy.dynamic;
import java.lang.reflect.InvocationHandler; import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;
public class ProxyFactory {
//维护一个目标对象 , Object
private Object target;
//构造器 ， 对 target 进行初始化
public ProxyFactory(Object target) {
this.target = target;
}
//给目标对象生成一个代理对象
public Object getProxyInstance() {
//说明
/*
* public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,
Class<?>[] interfaces,
InvocationHandler h)
//1. ClassLoader loader ： 指定当前目标对象使用的类加载器, 获取加载器的方法固定
//2. Class<?>[] interfaces: 目标对象实现的接口类型，使用泛型方法确认类型
//3. InvocationHandler h : 事情处理，执行目标对象的方法时，会触发事情处理器方法, 会把当前执行
的目标对象方法作为参数传入
*/
return Proxy.newProxyInstance(target.getClass().getClassLoader(), target.getClass().getInterfaces(),
new InvocationHandler() {
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("JDK 代理开始~~");
//反射机制调用目标对象的方法
Object returnVal = method.invoke(target, args);
System.out.println("JDK 代理提交"); return returnVal;
}
});
}
}public class TeacherDao implements ITeacherDao {
@Override
public void teach() {
System.out.println(" 老师授课中.... ");
}
@Override
public void sayHello(String name) {
System.out.println("hello " name);
}
}Cglib 代理
Cglib 代理模式的基本介绍
- 静态代理和 JDK 代理模式都要求目标对象是实现一个接口,但是有时候目标对象只是一个单独的对象,并没有实现任何的接口,这个时候可使用目标对象子类来实现代理-这就是 Cglib 代理
- Cglib 代理也叫作子类代理**,**它是在内存中构建一个子类对象从而实现对目标对象功能扩展, 有些书也将Cglib 代理归属到动态代理。
- Cglib 是一个强大的高性能的代码生成包,它可以在运行期扩展 java 类与实现 java 接口.它广泛的被许多 AOP 的框架使用,例如 Spring AOP，实现方法拦截
- 在 AOP 编程中如何选择代理模式：
1.目标对象需要实现接口，用 JDK 代理
2.目标对象不需要实现接口，用 Cglib 代理
- Cglib 包的底层是通过使用字节码处理框架 ASM 来转换字节码并生成新的类
Cglib 代理模式实现步骤
(1)需要引入 cglib 的 jar 文件
(2)在内存中动态构建子类，注意代理的类不能为 final，否则报错 java.lang.IllegalArgumentException:
(3)目标对象的方法如果为 final/static,那么就不会被拦截,即不会执行目标对象额外的业务方法
Cglib 代理模式应用实例
应用实例要求
将前面的案例用 Cglib 代理模式实现
思路图解(类图)
代码实现
代码语言：javascript复制public class Client {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
//创建目标对象
TeacherDao target = new TeacherDao();
//获取到代理对象，并且将目标对象传递给代理对象
TeacherDao proxyInstance = (TeacherDao)new ProxyFactory(target).getProxyInstance();
//执行代理对象的方法，触发 intecept 方法，从而实现 对目标对象的调用
String res = proxyInstance.teach();
System.out.println("res=" res);
}
}import java.lang.reflect.Method;
import net.sf.cglib.proxy.Enhancer;
import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;
import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;
public class ProxyFactory implements MethodInterceptor {
//维护一个目标对象
private Object target;
//构造器，传入一个被代理的对象
public ProxyFactory(Object target) {
this.target = target;
}
//返回一个代理对象: 是 target 对象的代理对象
public Object getProxyInstance() {
//1. 创建一个工具类
Enhancer enhancer = new Enhancer();
//2. 设置父类
enhancer.setSuperclass(target.getClass());
//3. 设置回调函数
enhancer.setCallback(this);
//4. 创建子类对象，即代理对象
return enhancer.create();
}
//重写 intercept 方法，会调用目标对象的方法
@Override
public Object intercept(Object arg0, Method method, Object[] args, MethodProxy arg3) throws Throwable {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("Cglib 代理模式 ~~ 开始");
Object returnVal = method.invoke(target, args); System.out.println("Cglib 代理模式 ~~ 提交");
return returnVal;
}
}public class TeacherDao {
public String teach() {
System.out.println(" 老师授课中,我是 cglib 代理，不需要实现接口 ");
return "hello";
}
}几种常见的代理模式介绍— 几种变体
- 防火墙代理
内网通过代理穿透防火墙，实现对公网的访问。
- 缓存代理
比如：当请求图片文件等资源时，先到缓存代理取，如果取到资源则 ok,如果取不到资源，再到公网或者数据库取，然后缓存。
- 远程代理
远程对象的本地代表，通过它可以把远程对象当本地对象来调用。远程代理通过网络和真正的远程对象沟通信息。
- 同步代理：主要使用在多线程编程中，完成多线程间同步工作同步代理：主要使用在多线程编程中，完成多线程间同步工作。
5、工厂设计模式
看一个具体的需求
一个披萨的项目：要便于披萨种类的扩展，要便于维护
- 披萨的种类很多(比如 GreekPizz、CheesePizz 等)
- 披萨的制作有 prepare，bake, cut, box
- 完成披萨店订购功能。
使用传统的方式来完成
- 思路分析(类图)
编写 OrderPizza.java 去订购需要的各种 Pizza
代码语言：javascript复制public class OrderPizza {
//构造器
public OrderPizza() {
Pizza pizza = null;
String orderType; //订购披萨的类型
do {
orderType = getType();
if (orderType.equals("greek")) {
pizza = new GreekPizza();
pizza.setName(" 希腊披萨 ");
} else if (orderType.equals("cheese")) {
pizza = new CheesePizza();
pizza.setName(" 奶酪披萨 ");
} else if (orderType.equals("pepper")) {
pizza = new PepperPizza();
pizza.setName("胡椒披萨");
} else {
break;
}
//输出 pizza 制作过程
pizza.prepare();
pizza.bake();
pizza.cut();
pizza.box();
} while (true);
}传统的方式的优缺点
- 优点是比较好理解，简单易操作。
2)缺点是违反了设计模式的 ocp 原则，即对扩展开放，对修改关闭。即当我们给类增加新功能的时候，尽量不修改代码，或者尽可能少修改代码
3)比如我们这时要新增加一个 Pizza 的种类**(Pepper** 披萨**)**，我们需要做如下修改. 如果我们增加一个 Pizza 类，只要是订购 Pizza 的代码都需要修改
- 改进的思路分析
分析：修改代码可以接受，但是如果我们在其它的地方也有创建 Pizza 的代码，就意味着，也需要修改，而创建 Pizza
的代码，往往有多处。
思路：把创建 Pizza 对象封装到一个类中，这样我们有新的 Pizza 种类时，只需要修改该类就可，其它有创建到 Pizza
对象的代码就不需要修改了.-> 简单工厂模式
基本介绍
1)简单工厂模式是属于创建型模式，是工厂模式的一种。简单工厂模式是由一个工厂对象决定创建出哪一种产品类的实例。简单工厂模式是工厂模式家族中最简单实用的模式
2)简单工厂模式：定义了一个创建对象的类，由这个类来封装实例化对象的行为(代码)
3)在软件开发中，当我们会用到大量的创建某种、某类或者某批对象时，就会使用到工厂模式
使用简单工厂模式
- 简单工厂模式的设计方案: 定义一个可以实例化 Pizaa 对象的类，封装创建对象的代码。
2)看代码演示
代码语言：javascript复制//简单工厂类
public class SimpleFactory {
//更加 orderType 返回对应的 Pizza 对象
public Pizza createPizza(String orderType) {
Pizza pizza = null;
System.out.println("使用简单工厂模式");
if (orderType.equals("greek")) {
pizza = new GreekPizza();
pizza.setName(" 希腊披萨 ");
} else if (orderType.equals("cheese")) {
pizza = new CheesePizza();
pizza.setName(" 奶酪披萨 ");
} else if (orderType.equals("pepper")) {
pizza = new PepperPizza();
pizza.setName("胡椒披萨");
}
return pizza;
}
//简单工厂模式 也叫 静态工厂模式
public static Pizza createPizza2(String orderType) {
Pizza pizza = null;
System.out.println("使用简单工厂模式 2");
if (orderType.equals("greek")) {
pizza = new GreekPizza();
pizza.setName(" 希腊披萨 ");
} else if (orderType.equals("cheese")) {
pizza = new CheesePizza();
pizza.setName(" 奶酪披萨 ");
} else if (orderType.equals("pepper")) {
pizza = new PepperPizza();
pizza.setName("胡椒披萨");
}
return pizza;
}
}//OrderPizza.java
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
public class OrderPizza {
// 构造器
// public OrderPizza() {
// Pizza pizza = null;
// String orderType; // 订购披萨的类型
// do {
// orderType = getType();
// if (orderType.equals("greek")) {
// pizza = new GreekPizza();
// pizza.setName(" 希腊披萨 ");
// } else if (orderType.equals("cheese")) {
// pizza = new CheesePizza();
// pizza.setName(" 奶酪披萨 ");
// } else if (orderType.equals("pepper")) {
// pizza = new PepperPizza();
// pizza.setName("胡椒披萨");
// } else {
// break;
// }
// //输出 pizza 制作过程
// pizza.prepare();
// pizza.bake();
// pizza.cut();
// pizza.box();
//
// } while (true);
// }
//定义一个简单工厂对象
SimpleFactory simpleFactory;
Pizza pizza = null;
//构造器
public OrderPizza(SimpleFactory simpleFactory) { setFactory(simpleFactory);
}
public void setFactory(SimpleFactory simpleFactory) {
String orderType = ""; //用户输入的
this.simpleFactory = simpleFactory; //设置简单工厂对象do {
orderType = getType();
pizza = this.simpleFactory.createPizza(orderType);
//输出 pizza
if(pizza != null) { //订购成功
pizza.prepare(); pizza.bake();
pizza.cut();
pizza.box();
} else {
System.out.println(" 订购披萨失败 ");
break;
}
}while(true);
}
// 写一个方法，可以获取客户希望订购的披萨种类
private String getType() {
try {
BufferedReader strin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
System.out.println("input pizza 种类:");
String str = strin.readLine();
return str;
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
return "";
}
}
}工厂方法模式
看一个新的需求
披萨项目新的需求：客户在点披萨时，可以点不同口味的披萨，比如 北京的奶酪 pizza、北京的胡椒 pizza 或者是伦敦的奶酪 pizza、伦敦的胡椒 pizza。
思路 1
使用简单工厂模式，创建不同的简单工厂类，比如 BJPizzaSimpleFactory、LDPizzaSimpleFactory 等等.从当前这个案例来说，也是可以的，但是考虑到项目的规模，以及软件的可维护性、可扩展性并不是特别好
思路 2
使用工厂方法模式
工厂方法模式介绍
- 工厂方法模式设计方案：将披萨项目的实例化功能抽象成抽象方法，在不同的口味点餐子类中具体实现。
- 工厂方法模式：定义了一个创建对象的抽象方法，由子类决定要实例化的类。工厂方法模式将对象的实例化推迟到子类。
工厂方法模式应用案例
- 披萨项目新的需求：客户在点披萨时，可以点不同口味的披萨，比如 北京的奶酪 pizza、北京的胡椒 pizza 或者是伦敦的奶酪 pizza、伦敦的胡椒 pizza
2)思路分析图解
- 看老师代码实现
//OrderPizza.java 类
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
public abstract class OrderPizza {
//定义一个抽象方法，createPizza , 让各个工厂子类自己实现
abstract Pizza createPizza(String orderType);
// 构造器
public OrderPizza() {
Pizza pizza = null;
String orderType; // 订购披萨的类型
do {
orderType = getType();
pizza = createPizza(orderType); //抽象方法，由工厂子类完成
//输出 pizza 制作过程
pizza.prepare();
pizza.bake();
pizza.cut();
pizza.box();
} while (true);
}
// 写一个方法，可以获取客户希望订购的披萨种类
private String getType() {
try {
BufferedReader strin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)); System.out.println("input pizza 种类:");
String str = strin.readLine();
return str;
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace(); return "";
}
}
}public class BJOrderPizza extends OrderPizza {
@Override
Pizza createPizza(String orderType) {
Pizza pizza = null;
if(orderType.equals("cheese")) {
pizza = new BJCheesePizza();
} else if (orderType.equals("pepper")) {
pizza = new BJPepperPizza();
}
return pizza;
}
}public class LDOrderPizza extends OrderPizza {
@Override
Pizza createPizza(String orderType) {
Pizza pizza = null;
if(orderType.equals("cheese")) {
pizza = new LDCheesePizza();
} else if (orderType.equals("pepper")) {
pizza = new LDPepperPizza();
}
return pizza;
}
}抽象工厂模式
基本介绍
- 抽象工厂模式：定义了一个 interface 用于创建相关或有依赖关系的对象簇，而无需指明具体的类
- 抽象工厂模式可以将简单工厂模式和工厂方法模式进行整合。
- 从设计层面看，抽象工厂模式就是对简单工厂模式的改进(或者称为进一步的抽象)。
- 将工厂抽象成两层，AbsFactory(抽象工厂) 和 具体实现的工厂子类。程序员可以根据创建对象类型使用对应的工厂子类。这样将单个的简单工厂类变成了工厂簇，更利于代码的维护和扩展。
- 类图
抽象工厂模式应用实例
使用抽象工厂模式来完成披萨项目.
代码语言：javascript复制//一个抽象工厂模式的抽象层(接口)
public interface AbsFactory {
//让下面的工厂子类来 具体实现
public Pizza createPizza(String orderType);
}
//这是工厂子类
public class BJFactory implements AbsFactory {
@Override
public Pizza createPizza(String orderType) {
System.out.println("~使用的是抽象工厂模式~");
// TODO Auto-generated method stub
Pizza pizza = null;
if(orderType.equals("cheese")) {
pizza = new BJCheesePizza();
} else if (orderType.equals("pepper")){
pizza = new BJPepperPizza();
}
return pizza;
}
}
public class LDFactory implements AbsFactory {
@Override
public Pizza createPizza(String orderType) {
System.out.println("~使用的是抽象工厂模式~");
Pizza pizza = null;
if (orderType.equals("cheese")) {
pizza = new LDCheesePizza();
} else if (orderType.equals("pepper")) {
pizza = new LDPepperPizza();
}
return pizza;
}
}
//OrderPizza.java
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
public class OrderPizza {
AbsFactory factory;
// 构造器
public OrderPizza(AbsFactory factory) {
setFactory(factory);
}
private void setFactory(AbsFactory factory) {
Pizza pizza = null;
String orderType = ""; // 用户输入
this.factory = factory;
do {
orderType = getType();
// factory 可能是北京的工厂子类，也可能是伦敦的工厂子类
pizza = factory.createPizza(orderType);
if (pizza != null) { // 订 购 ok
pizza.prepare();
pizza.bake();
pizza.cut();
pizza.box();
} else {
System.out.println("订购失败");
break;
}
} while (true);
}
// 写一个方法，可以获取客户希望订购的披萨种类
private String getType() {
try {
BufferedReader strin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)); System.out.println("input pizza 种类:");
String str = strin.readLine();
return str;
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
return "";
}
}
}工厂模式小结
- 工厂模式的意义
将实例化对象的代码提取出来，放到一个类中统一管理和维护，达到和主项目的依赖关系的解耦。从而提高项目的扩展和维护性。
- 三种工厂模式 (简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式)
- 设计模式的依赖抽象原则
4)创建对象实例时，不要直接 new 类, 而是把这个 new 类的动作放在一个工厂的方法中，并返回。有的书上说， 变量不要直接持有具体类的引用。
5)不要让类继承具体类，而是继承抽象类或者是实现 interface(接口)
6)不要覆盖基类中已经实现的方法。
6、装饰者模式
装饰设计模式概述 装饰模式就是使用被装饰类的一个子类的实例，在客户端将这个子类的实例交给装饰类。是继承的替代方案 优点 使用装饰模式，可以提供比继承更灵活的扩展对象的功能，它可以动态的添加对象的功能，并且可以随意的组合这些功能 缺点 正因为可以随意组合，所以就可能出现一些不合理的逻辑
装饰者模式图解
interface Phone {
public abstract void call();
}
class IPhone implements Phone {
@Override
public void call() {
System.out.println("手机可以打电话了");
}
}
public abstract class PhoneDecorate implements Phone {
private Phone p;
public PhoneDecorate(Phone p) {
this.p = p;
}
@Override
public void call() {
this.p.call();
}
}
public class MusicPhoneDecorate extends PhoneDecorate {
public MusicPhoneDecorate(Phone p) {
super(p);
}
@Override
public void call() {
super.call();
System.out.println("手机可以听音乐");
}
}
public class RingPhoneDecorate extends PhoneDecorate {
public RingPhoneDecorate(Phone p) {
super(p);
}
@Override
public void call() {
System.out.println("手机可以听彩铃");
super.call();
}
}class PhoneDemo {
public static void main(String[] args) {
Phone p = new IPhone();
p.call();
System.out.println("------------");
// 需求：我想在接电话前，听彩铃
PhoneDecorate pd = new RingPhoneDecorate(p);
pd.call();
System.out.println("------------");
// 需求：我想在接电话后，听音乐
pd = new MusicPhoneDecorate(p);
pd.call();
System.out.println("------------");
// 需求：我要想手机在接前听彩铃，接后听音乐
// 自己提供装饰类，在打电话前听彩铃，打电话后听音乐
pd = new RingPhoneDecorate(new MusicPhoneDecorate(p));
pd.call();
System.out.println("----------");
// 想想我们在IO流中的使用
// InputStream is = System.in;
// InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is);
// BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
BufferedWriter bw = new BufferedWriter((new OutputStreamWriter(
System.out)));
Scanner sc = new Scanner(System.in);
}
}
