面向?qū)ο笏枷朐O(shè)計(jì)原則

在實(shí)際的開發(fā)中抬纸，我們要想更深入的了解面向?qū)ο笏枷肓捅仨毷煜で叭丝偨Y(jié)過的面向?qū)ο蟮乃枷氲脑O(shè)計(jì)原則，那么都有哪些原則呢湿故，我們就來了解一下

• 單一職責(zé)原則
  • 其實(shí)就是開發(fā)人員經(jīng)常說的”高內(nèi)聚阿趁，低耦合”
• 開閉原則
  • 核心思想是：一個對象對擴(kuò)展開放，對修改關(guān)閉坛猪。其實(shí)開閉原則的意思就是：對類的改動是通過增加代碼進(jìn)行的脖阵，而不是修改現(xiàn)有代碼。
• 里氏替換原則
  • 核心思想：在任何父類出現(xiàn)的地方都可以用它的子類來替代墅茉。其實(shí)就是說：同一個繼承體系中的對象應(yīng)該有共同的行為特征命黔。
• 依賴注入原則
  • 核心思想：要依賴于抽象，不要依賴于具體實(shí)現(xiàn)就斤。
• 接口分離原則
  • 核心思想：不應(yīng)該強(qiáng)迫程序依賴它們不需要使用的方法纷铣。
• 迪米特原則
  • 核心思想：一個對象應(yīng)當(dāng)對其他對象盡可能少的了解

設(shè)計(jì)模式

設(shè)計(jì)模式在我們開發(fā)中還是經(jīng)常用到的，那么战转，下面我們來學(xué)習(xí)一下

• 設(shè)計(jì)模式概述

  • 設(shè)計(jì)模式（Design pattern）是一套被反復(fù)使用搜立、多數(shù)人知曉的、經(jīng)過分類編目的槐秧、代碼設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)啄踊。使用設(shè)計(jì)模式是為了可重用代碼、讓代碼更容易被他人理解刁标、保證代碼可靠性颠通。

• 設(shè)計(jì)模式不是一種方法和技術(shù)，而是一種思想
  設(shè)計(jì)模式和具體的語言無關(guān)膀懈，學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)模式就是要建立面向?qū)ο蟮乃枷攵倜蹋M可能的面向接口編程，低耦合启搂，高內(nèi)聚硼控，使設(shè)計(jì)的程序可復(fù)用

• 學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)模式能夠促進(jìn)對面向?qū)ο笏枷氲睦斫猓粗嗳桓於摹Ｋ鼈兿噍o相成

• 設(shè)計(jì)模式的幾個要素：

• 名字 必須有一個簡單牢撼，有意義的名字

• 問題 描述在何時使用模式

• 解決方案 描述設(shè)計(jì)的組成部分以及如何解決問題

• 效果 描述模式的效果以及優(yōu)缺點(diǎn)

• 設(shè)計(jì)模式的分類

• 創(chuàng)建型模式 對象的創(chuàng)建

• 結(jié)構(gòu)型模式 對象的組成(結(jié)構(gòu))

• 行為型模式 對象的行為

創(chuàng)建型模式：簡單工廠模式，工廠方法模式疑苫，抽象工廠模式熏版，建造者模式纷责，原型模式，單例模式撼短。(6個)結(jié)構(gòu)型模式：外觀模式再膳、適配器模式、代理模式曲横、裝飾模式喂柒、橋接模式、組合模式胜榔、享元模式。(7個)行為型模式：模版方法模式湃番、觀察者模式夭织、狀態(tài)模式、職責(zé)鏈模式吠撮、命令模式尊惰、訪問者模式、策略模式泥兰、備忘錄模式弄屡、迭代器模式、解釋器模式鞋诗。(10個)

設(shè)計(jì)模式的分類雖然很多膀捷，但是我們平時能用到的也就下面幾種而已，所以不要被它這么多模式所嚇倒削彬。

• 常見的設(shè)計(jì)模式 簡單工廠模式和工廠方法模式(接口)
  • 模版設(shè)計(jì)模式(抽象類)
  • 裝飾設(shè)計(jì)模式(IO流)
  • 單例設(shè)計(jì)模式(多線程)
  • 適配器模式(GUI)

下面我們就來學(xué)習(xí)我們常用的幾種設(shè)計(jì)模式全庸，讓大家掌握，熟悉融痛，并運(yùn)用到自己的項(xiàng)目中壶笼，學(xué)會學(xué)以致用。

簡單工廠模式

• 簡單工廠模式概述
  • 又叫靜態(tài)工廠方法模式雁刷，它定義一個具體的工廠類負(fù)責(zé)創(chuàng)建一些類的實(shí)例

我們來寫一個簡單的例子來解釋簡單工廠模式

/* * 抽象的動物類覆劈，里面有抽象的方法 */
public abstract class Animal { 
  public abstract void eat();
}
/* * 具體的動物貓繼承抽象動物類，重寫抽象方法 */
public class Cat extends Animal { 
@Override 
public void eat() { 
System.out.println("貓吃魚"); 
}
}
/* * 具體的動物狗繼承抽象動物類沛励，重寫抽象方法 */
public class Dog extends Animal { 
@Override 
public void eat() { 
System.out.println("狗吃肉");
 }
}
/* * 動物工廠類责语，可以造貓和狗 */
public class AnimalFactory { 
private AnimalFactory() { } 
public static Animal createAnimal(String type) {
 if ("dog".equals(type)) { 
return new Dog();
 } else if ("cat".equals(type)) { 
return new Cat();
 } else { 
return null;
 } 
}
}
/* * 測試類 */
public class AnimalDemo { 
public static void main(String[] args) { 
// 工廠有了后，通過工廠給造
 Animal a = AnimalFactory.createAnimal("dog"); 
a.eat();
 a = AnimalFactory.createAnimal("cat");
 a.eat();
 // NullPointerException 
a = AnimalFactory.createAnimal("pig");
 if (a != null) { 
a.eat();
 } else { 
System.out.println("對不起目派，暫時不提供這種動物"); 
} 
}
}

以前我們在學(xué)代碼的時候鹦筹，不會去創(chuàng)建這個動物的工廠類，而是直接具體類的調(diào)用址貌，比如：

Dog d = new Dog();
 d.eat(); 
Cat c = new Cat(); 
c.eat();  

現(xiàn)在我們運(yùn)用了簡單工廠模式后铐拐，就不用每次用的時候去new對象徘键，而是直接去調(diào)用這個工廠類里面的具體方法，它會給我們返回一個已經(jīng)new好的對象遍蟋。那么這樣做有什么有缺點(diǎn)呢吹害，我們來總結(jié)一下。

• 優(yōu)點(diǎn)
  • 客戶端不需要在負(fù)責(zé)對象的創(chuàng)建虚青，從而明確了各個類的職責(zé)
• 缺點(diǎn)
  • 這個靜態(tài)工廠類負(fù)責(zé)所有對象的創(chuàng)建它呀，如果有新的對象增加，或者某些對象的創(chuàng)建方式不同棒厘，就需要不斷的修改工廠類纵穿，不利于后期的維護(hù)

當(dāng)我們要用一個模式時，當(dāng)這個模式的優(yōu)點(diǎn)大于缺點(diǎn)的時候奢人，我們就可以使用了谓媒，但是在簡單工廠模式中我們可以看到它的缺點(diǎn)，當(dāng)我們有新的對象增加時何乎，就要不斷的修改工廠類句惯，所以不推薦大家用簡單工廠模式，那么我們要用什么呢支救，這就引出了我們要學(xué)的下一個知識點(diǎn)工廠方法模式

工廠方法模式

• 工廠方法模式概述
  • 工廠方法模式中抽象工廠類負(fù)責(zé)定義創(chuàng)建對象的接口抢野，具體對象的創(chuàng)建工作由繼承抽象工廠的具體類實(shí)現(xiàn)。

我們就來用工廠方法模式對上面的那個例子進(jìn)行改進(jìn)

/* * 抽象的動物類各墨，里面有抽象的方法 */
public abstract class Animal { 
public abstract void eat();
}
/* * 工廠類接口指孤，里面有抽象的創(chuàng)造動物的方法 */
public interface Factory { 
public abstract Animal createAnimal();
}
/* * 具體的貓類繼承抽象動物類，重寫抽象方法 */
public class Cat extends Animal { 
@Override 
public void eat() { 
System.out.println("貓吃魚"); 
}
}
/* * 貓工廠類實(shí)現(xiàn)工廠類并實(shí)現(xiàn)它的抽象方法贬堵，返回一個貓對象 */
public class CatFactory implements Factory { 
@Override 
public Animal createAnimal() { 
return new Cat();
 }
}
/* * 具體的狗類繼承抽象動物類邓厕，重寫抽象方法 */
public class Dog extends Animal { 
@Override 
public void eat() { 
System.out.println("狗吃肉"); 
}
}
/* * 狗工廠類實(shí)現(xiàn)工廠類并實(shí)現(xiàn)它的抽象方法，返回一個狗對象 */
public class DogFactory implements Factory { 
@Override 
public Animal createAnimal() { 
return new Dog(); 
}
}
/* * 測試類 */
public class AnimalDemo { 
public static void main(String[] args) { 
// 需求：我要買只狗 
Factory f = new DogFactory(); 
Animal a = f.createAnimal();
 a.eat(); 
//需求：我要買只貓 
f = new CatFactory(); 
a = f.createAnimal(); 
a.eat();
 }
}

運(yùn)行程序扁瓢，控制臺會輸出详恼，狗吃肉 貓吃魚
我們仔細(xì)觀察用工廠方法模式比比簡單工廠模式多了幾個類，但是當(dāng)我們在需要一種動物豬時引几，我們就不用去修改工廠類里面的代碼了昧互，只需用創(chuàng)建一個豬類繼承抽象動物類，重寫抽象方法伟桅，再創(chuàng)建一個豬的工廠類實(shí)現(xiàn)工廠類并實(shí)現(xiàn)它的抽象方法敞掘，就可以了。代碼具有很強(qiáng)的維護(hù)性和擴(kuò)展性楣铁，那么我們來分析一下工廠方法模式的優(yōu)缺點(diǎn)玖雁。

• 優(yōu)點(diǎn)
  • 客戶端不需要在負(fù)責(zé)對象的創(chuàng)建，從而明確了各個類的職責(zé)盖腕，如果有新的對象增加赫冬，只需要增加一個具體的類和具體的工廠類即可浓镜，不影響已有的代碼，后期維護(hù)容易劲厌，增強(qiáng)了系統(tǒng)的擴(kuò)展性
• 缺點(diǎn)
  • 需要額外的編寫代碼膛薛，增加了工作量

我們可以看到工廠方法模式的優(yōu)點(diǎn)明顯大于缺點(diǎn)，所以推薦大家使用补鼻。

單例設(shè)計(jì)模式

• 單例設(shè)計(jì)模式概述
  • 單例模式就是要確保類在內(nèi)存中只有一個對象哄啄，該實(shí)例必須自動創(chuàng)建，并且對外提供风范。

如何實(shí)現(xiàn)類在內(nèi)存中只有一個對象呢?
- 構(gòu)造私有
- 本身提供一個對象
- 通過公共的方法讓外界訪問

那么我們就來學(xué)習(xí)單例模式中餓漢式和懶漢式 這兩種模式咨跌，并做以比較

餓漢式

• 餓漢式：類一加載就創(chuàng)建對象

public class Student { 
// 構(gòu)造私有 
private Student() { } 
// 自己造一個對象 
// 靜態(tài)方法只能訪問靜態(tài)成員變量，加靜態(tài) 
// 為了不讓外界直接訪問修改這個值硼婿，加private 
private static Student s = new Student(); 
// 提供公共的訪問方式
// 為了保證外界能夠直接使用該方法锌半，加靜態(tài) 
public static Student getStudent() { return s; }}
public class StudentDemo { 
public static void main(String[] args) { 
// 通過單例得到對象
 Student s1 = Student.getStudent(); 
Student s2 = Student.getStudent(); 
System.out.println(s1 == s2); //true 
}
}

運(yùn)行程序，控制臺會輸出true加酵，說明我們用單例模式的餓漢式確保類在內(nèi)存中只有一個對象拳喻，他的特點(diǎn)就是類一加載就創(chuàng)建對象,可以在代碼中Student類中體現(xiàn)到哭当。那么我們怎樣才能在用這個對象的時候才去創(chuàng)建它呢猪腕，我們就要來看下懶漢式了。

懶漢式

• 懶漢式：用對象的時候钦勘，才去創(chuàng)建對象

public class Teacher {
 private Teacher() { } 
private static Teacher t = null;
 public static Teacher getTeacher() {
 if (t == null) { 
t = new Teacher();//當(dāng)我們?nèi)ビ眠@個對象的時候才去創(chuàng)建它 
} 
return t; 
}
}
public class TeacherDemo { 
public static void main(String[] args) { 
Teacher t1 = Teacher.getTeacher();
 Teacher t2 = Teacher.getTeacher(); 
System.out.println(t1 == t2); //true 
}
}

單例模式的餓漢式和懶漢式是不是很容易理解呢陋葡，那么我們什么時候用餓漢式什么時候用懶漢式呢？
我們就來總結(jié)一下

餓漢式懶漢式比較

餓漢式我們經(jīng)常在開發(fā)中使用彻采，因?yàn)轲I漢式是不會出問題的單例模式
懶漢式我們在面試中回答用腐缤，因?yàn)閼袧h式可能會出問題的單例模式。面試主要面兩個思想肛响，分別是：

• 懶加載思想(延遲加載)
• 線程安全問題（就要考慮下面3個方面）
  • 是否多線程環(huán)境
  • b:是否有共享數(shù)據(jù)
  • c:是否有多條語句操作共享數(shù)據(jù)
    如果都是岭粤，就會存在線程的安全問題，我們上面的懶漢式代碼是不完整的特笋，應(yīng)該給對象中的方法加上synchronized關(guān)鍵字剃浇，這樣才算完整

public synchronized static Teacher getTeacher() { 
    if (t == null) { 
        t = new Teacher(); 
    } 
    return t;
}

Runtime類

我們在這里為什么要說Runtime類，因?yàn)樗趈ava中的設(shè)計(jì)就是按照單例模式之餓漢式設(shè)計(jì)的猎物，我們來看一段源碼

class Runtime { 
private Runtime() {} 
private static Runtime currentRuntime = new Runtime(); 
public static Runtime getRuntime() { 
return currentRuntime; 
}
}

• 每個 Java 應(yīng)用程序都有一個 Runtime 類實(shí)例虎囚，使應(yīng)用程序能夠與其運(yùn)行的環(huán)境相連接∧枘ィ可以通過 getRuntime 方法獲取當(dāng)前運(yùn)行時淘讥。
• 應(yīng)用程序不能創(chuàng)建自己的 Runtime 類實(shí)例。
• Runtime類使用
  • public Process exec(String command)

這個類是用來干什么的呢堤如，它可以幫助我們運(yùn)行DOS命令蒲列，比如打開記事本窒朋、計(jì)算器之類的電腦工具，當(dāng)然也有更多的功能嫉嘀，我們來體驗(yàn)一下

public class RuntimeDemo { 
public static void main(String[] args) throws IOException { 
Runtime r = Runtime.getRuntime(); 
r.exec("notepad"); 
}
}

運(yùn)行程序會幫我們打開記事本

r.exec("calc"); //換成calc炼邀，會幫我們打開計(jì)算機(jī)
r.exec("shutdown -s -t 1000");  // 這個命令會幫我們把電腦定時關(guān)機(jī)，上面的意思就是1000秒以后關(guān)機(jī)剪侮，我們來看運(yùn)行后的效果圖 

模版設(shè)計(jì)模式

• 模版設(shè)計(jì)模式概述
  • 模版方法模式就是定義一個算法的骨架拭宁，而將具體的算法延遲到子類中來實(shí)現(xiàn)
• 優(yōu)點(diǎn)
  • 使用模版方法模式，在定義算法骨架的同時瓣俯，可以很靈活的實(shí)現(xiàn)具體的算法杰标，滿足用戶靈活多變的需求
• 缺點(diǎn)
  • 如果算法骨架有修改的話，則需要修改抽象類

我們可以在計(jì)算程序的運(yùn)行時間中應(yīng)用模版設(shè)計(jì)模式彩匕，在代碼中我們只需用改變要計(jì)算的代碼就可以了腔剂，把計(jì)算的時間設(shè)計(jì)成一個模版。

裝飾設(shè)計(jì)模式

• 裝飾設(shè)計(jì)模式概述

  • 裝飾模式就是使用被裝飾類的一個子類的實(shí)例驼仪，在客戶端將這個子類的實(shí)例交給裝飾類掸犬。是繼承的替代方案

• 優(yōu)點(diǎn)

  • 使用裝飾模式，可以提供比繼承更靈活的擴(kuò)展對象的功能绪爸，它可以動態(tài)的添加對象的功能湾碎，并且可以隨意的組合這些功能

• 缺點(diǎn)

  • 正因?yàn)榭梢噪S意組合，所以就可能出現(xiàn)一些不合理的邏輯

• 在IO流中的裝飾模式應(yīng)用

BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)); 
BufferedWriter bw = new BufferedWriter((new OutputStreamWriter(System.out)));