设计模式(Design Pattern)

一、简述

设计模式是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类的、代码设计经验的总结。使用设计模式的目的:为了代码可重用、让代码更容易被理解、保证代码可靠性。 设计模式使代码编写真正工程化,是软件工程的基石脉络,如同大厦的结构一样。

Java 中有 23 种设计模式,总体来说设计模式分为三大类:

  1. 【创建型模式】共 5 种:单例模式工厂方法模式、抽象工厂模式建造者模式原型模式
  2. 【结构型模式】共7种:适配器模式、桥接模式、组合模式、装饰模式、外观模式、享元模式、代理模式。
  3. 【行为型模式】共11种:访问者模式、模板模式、策略模式、状态模式、观察者模式、备忘录模式、中介者模式、迭代器模式、解释器模式、命令模式、责任链模式。

二、设计模式的六大原则

  1. 开闭原则(Open Close Principle)
    对扩展开放,对修改关闭。在程序需要进行拓展的时候,不能去修改原有的代码,实现一个热插拔的效果。简言之,是为了使程序的扩展性好,易于维护和升级。想要达到这样的效果,需要使用接口和抽象类。

  2. 里氏代换原则(Liskov Substitution Principle)
    面向对象设计的基本原则之一。 里氏代换原则中说,任何基类可以出现的地方,子类一定可以出现。LSP 是继承复用的基石,只有当派生类可以替换掉基类,且软件单位的功能不受到影响时,基类才能真正被复用,而派生类也能够在基类的基础上增加新的行为。里氏代换原则是对开闭原则的补充。实现开闭原则的关键步骤就是抽象化,而基类与子类的继承关系就是抽象化的具体实现,所以里氏代换原则是对实现抽象化的具体步骤的规范。

  3. 依赖倒转原则(Dependence Inversion Principle)
    这个原则是开闭原则的基础。具体内容:针对接口编程,依赖于抽象而不依赖于具体。

  4. 接口隔离原则(Interface Segregation Principle)
    含义:使用多个隔离的接口,比使用单个接口要好。另外一个含义:降低类之间的耦合度。由此可见,其实设计模式就是从大型软件架构出发、便于升级和维护的软件设计思想,它强调降低依赖,降低耦合。

  5. 迪米特法则,又称最少知道原则(Demeter Principle)
    一个实体应当尽量少地与其他实体之间发生相互作用,使得系统功能模块相对独立。

  6. 合成复用原则(Composite Reuse Principle)
    尽量使用合成/聚合的方式,而不是使用继承。

开闭原则具有理想主义的色彩,它是面向对象设计的终极目标。其他几条,则可以看做是开闭原则的实现方法。设计模式就是实现了这些原则,从而达到了代码复用、增加可维护性的目的。

三、Spring 中用到的设计模式

1️⃣代理模式:在 AOP 和 remoting 中被用的比较多。

2️⃣单例模式:在 Spring 配置文件中定义的 bean 默认为单例模式。

3️⃣模板模式:用来解决代码重复的问题。比如 RestTemplate、JmsTemplate、JpaTemplate。

4️⃣委派模式:Spring 提供了 DispatcherServlet 来对请求进行分发。

5️⃣工厂模式:BeanFactory 用来创建对象的实例,贯穿于 BeanFactory/ApplicationContext 接口的核心理念。

四、JDK中常用的设计模式

1️⃣单例模式用于 Runtime、Calendar 和其他的一些类中。
2️⃣工厂模式被用于各种不可变的类如 Boolean,像 Boolean.valueOf。
3️⃣观察者模式被用于 swing 和很多的时间监听中。
4️⃣装饰器模式被用于多个 java IO 类。

五、什么是 GOF(四人帮,全拼 Gang of Four)

在 1994 年,由 Erich Gamma、Richard Helm、Ralph Johnson 和 John Vlissides 四人合著出版了一本名为 Design Patterns - Elements of Reusable Object-Oriented Software(中文译名:设计模式 - 可复用的面向对象软件元素)的书,该书首次提到了软件开发中设计模式的概念。四位作者合称 GOF。他们所提出的设计模式主要是基于以下的面向对象设计原则:

1️⃣对接口编程而不是对实现编程。
2️⃣优先使用对象组合而不是继承。

六、装饰模式(decorator design pattern)有何例子?它是作用于对象层次还是类层次?

装饰模式增强了单个对象的能力。Java IO 到处都使用了装饰模式,典型例子就是 Buffered 系列类如 BufferedReader 和 BufferedWriter,它们增强了 Reader 和 Writer 对象,以实现提升性能的 Buffer 层次的读取和写入。

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