图解Java设计模式

待补充

设计模式介绍

设计模式（design pattern）是对软件设计中普遍存在（反复出现）的各种问题，所提出的解决方案。

设计模式使用的位置

功能模块+框架上。

设计模式在软件中哪里？面向对象(oo)=>功能模块[设计模式+算法(数据结构)]=>框架[使用到多种设计模式]=> 架构 [服务器集群]

设计模式的目的

为了让程序(软件)，具有更好的以下效果：

代码重用性 (即：相同功能的代码，不用多次编写)
可读性 (即：编程规范性, 便于其他程序员的阅读和理解)
可扩展性 (即：当需要增加新的功能时，非常的方便，称为可维护)
可靠性 (即：当我们增加新的功能后，对原来的功能没有影响)
使程序呈现高内聚，低耦合的特性

设计模式的六大原则——设计模式的依据

单一职责原则
接口隔离原则
依赖倒置原则
里氏替换原则
开闭原则
迪米特法则
合成复用原则

单一职责原则

也就是说一个类只负责一项职责，降低类的复杂度，就像经济学里的分工提高效率一样。

   降低类的复杂度，一个类只负责一项职责。

   提高类的可读性，可维护性

```
   降低变更引起的风险
```

   通常情况下，我们应当遵守单一职责原则，只有逻辑足够简单，才可以在代码级违反单一职责原则；只有类中方法数量足够少，可以在方法级别保持单一职责原则

接口隔离原则

客户端不应该依赖它不需要的接口，即一个类对另一个类的依赖应该建立在最小的接口上。比如如果一个接口过大，里面并不是所有的方法都是我们想要的，这时候我们就要对这个接口进行拆分，分成多个接口，然后只依赖于我们需要的接口。

接口隔离前：

接口隔离后：

依赖倒置原则

也就是说面向接口编程，高层与低层间的依赖是接口或抽象类，形成一个缓冲区，有利于程序的扩展和优化。

   高层模块不应该依赖低层模块，二者都应该依赖其抽象

   抽象不应该依赖细节，细节应该依赖抽象

   依赖倒置的中心思想是面向接口编程

   依赖倒转原则是基于这样的设计理念：相对于细节的多变性，抽象的东西要稳定的多。以抽象为基础搭建的架构比以细节为基础的架构要稳定的多。在 java 中，抽象指的是接口或抽象类，细节就是具体的实现类

   使用接口或抽象类的目的是制定好规范，而不涉及任何具体的操作，把展现细节的任务交给他们的实现类去完成

依赖倒置原则的注意事项

高层模块也就是指调用者，低层模块指被调用者。抽象指接口或抽象类，而细节指具体的实现类。

接口和抽象类的价值在于设计，也就是自上而下的设计，设计好了再开发。

低层模块尽量都要有抽象类或接口，或者两者都有，程序稳定性更好.

变量的声明类型尽量是抽象类或接口, 这样我们的变量引用和实际对象间，就存在一个缓冲层，利于程序扩展和优化

继承时遵循里氏替换原则

依赖关系传递的三种方式

接口传递(调用者的方法参数传递的是接口，而不是具体的实现类)
```
构造方法传递
```
```
setter 方式传递
```

依赖倒置前：

图补充

依赖倒置后：

疑问：

Q: 高层模块不应该依赖低层模块什么意思？

A: 比如你有class A和class B。在class A中有对class B的引用,例如A中有某方法有这样一段代码 B b=new B();var data=b.GetData();

那么class A就是高层模块

被引用的class B就是低层模块

当然这个B可以是class 也可以是interface。

里氏替换原则

里氏替换原则告诉我们如何正确的使用继承，表达的意思是一个子类应该可以替换掉父类并且可以正常工作。要达到这样的目的，在使用继承时，要遵循里氏替换原则，在子类中尽量不要重写父类的方法，重写了也要使子类可以替换父类可以正常工作，而两个类如果不是必要就不要通过继承来产生联系，继承实际上让两个类耦合性增强了，在适当的情况下，(原来的父类和子类都继承一个更通俗的基类，原有的继承关系去掉)通过聚合，组合，依赖来解决问题。另一方面，由于有了里氏替换原则，才使得开发-关闭有了可能，因为子类的可替换性使得使用父类类型的模块在无需修改的情况下就可以扩展。

开闭原则

开闭原则（Open Closed Principle）是编程中最基础、最重要的设计原则
一个软件实体如类，模块和函数应该对扩展开放(对提供方)，对修改关闭(对使用方)。用抽象构建框架，用实现扩展细节。
当软件需要变化时，尽量通过扩展软件实体的行为来实现变化，而不是通过修改已有的代码来实现变化。
编程中遵循其它原则，以及使用设计模式的目的就是遵循开闭原则。

迪米特法则——最少知道原则

也叫最少知道原则，就是说一个类对自己依赖的类知道的越少越好，对于被依赖的类不管多么复杂，都尽量将逻辑封装在类的内部，不暴露细节给调用者。简单点说就是只与直接的朋友通信。直接的朋友指类的成员变量，方法参数，方法返回值，而出现在局部变量中的类不是直接的朋友。

一个对象应该对其他对象保持最少的了解。
类与类关系越密切，耦合度越大

3)迪米特法则(Demeter Principle)又叫最少知道原则，即一个类对自己依赖的类知道的越少越好。也就是说，对于被依赖的类不管多么复杂，都尽量将逻辑封装在类的内部。对外除了提供的 public 方法，不对外泄露任何信息

4)迪米特法则还有个更简单的定义：只与直接的朋友通信

直接的朋友：每个对象都会与其他对象有耦合关系，只要两个对象之间有耦合关系，我们就说这两个对象之间是朋友关系。耦合的方式很多，依赖，关联，组合，聚合等。其中，我们称出现成员变量，方法参数，方法返回值中的类为直接的朋友，而出现在局部变量中的类不是直接的朋友。也就是说，陌生的类最好不要以局部变量的形式出现在类的内部。

迪米特法则注意事项和细节

1)迪米特法则的核心是降低类之间的耦合

注意：由于每个类都减少了不必要的依赖，因此迪米特法则只是要求降低类间(对象间)耦合关系，并不是要求完全没有依赖关系

合成复用原则

原则是尽量使用合成/聚合的方式，而不是使用继承。即多用组合，少用继承。

设计原则核心思想

找出应用中可能需要变化之处，把它们独立出来，不要和那些不需要变化的代码混在一起。
针对接口编程，而不是针对实现编程。
为了交互对象之间的松耦合设计而努力。

UML 类图

UML——Unified modeling language UML (统一建模语言)，是一种用于软件系统分析和设计的语言工具，它用于帮助软件开发人员进行思考和记录思路的结果
UML 本身是一套符号的规定，就像数学符号和化学符号一样，这些符号用于描述软件模型中的各个元素和他们之间的关系，比如类、接口、关联(类与类之间的联系，用于表示一对一，一对多等的关系)，实现、泛化(继承)、依赖(使用)、组合(关联性比聚合更强)、聚合等

注意：组合关系的类在实例化后，被组合的类是一起被实例化的，也就是不可分割的。举个例子：人和组成人的五官鼻子眼睛是不可分割的，这是组合关系。而电脑和键盘鼠标等是聚合关系，也就是说键盘鼠标是可以独立存在的，他们与电脑是聚合的关系。

UML 类图关联关系

1)用于描述系统中的类(对象)本身的组成和类(对象)之间的各种静态关系。

类之间的关系：依赖、泛化（继承）、实现、关联、聚合与组合。

3)依赖箭头指向被使用方，继承和实现箭头指向接口或父类，聚合与组合菱形在使用方。

UML图分类

画 UML 图与写文章差不多，都是把自己的思想描述给别人看，关键在于思路和条理，UML 图分类：

用例图(use case)
静态结构图：类图、对象图、包图、组件图、部署图
动态行为图：交互图（时序图与协作图）、状态图、活动图

说明：

1)类图是描述类与类之间的关系的，是 UML 图中最核心的。

依赖关系（Dependence）

只要是在类中用到了对方，那么他们之间就存在依赖关系。

```
   类中用到了对方
```
```
   如果是类的成员属性
```
```
   如果是方法的返回类型
```
```
   是方法接收的参数类型
```

   方法中使用到（局部变量）

泛化关系(generalization）——继承

泛化关系实际上就是继承关系，他是依赖关系的特例。

实现关系（Implementation）——接口实现

实现关系实际上就是 A 类实现 B 接口，他是依赖关系的特例。

关联关系（Association）

关联关系实际上是类与类之间的关系，他是依赖关系的特例。

单向一对一关系相当于依赖，箭头指向被依赖方。

双向一对一关系则没有箭头。

聚合关系（Aggregation）——整体与部分可以分开

聚合关系（Aggregation）表示的是整体和部分的关系，整体与部分可以分开。聚合关系是关联关系的特例，所以他具有关联的导航性与多重性。

组合关系（Composition）——整体与部分不能分开

组合关系：整体与部分的关系，但是整体与部分不可以分开。

注意：

聚合关系可以分离，一般可以通过set方法来添加聚合对象。而组合关系是不能分离的，在创建对象时，一般是在构造函数或者注解中把依赖的对象一并实例化出来，或者在类成员变量中直接创建一个对应的对象赋值。
级联删除，级联关系是组合关系，因为这样子两个对象是共生的，也就是不可分离的。

设计模式概述

设计模式不是代码，而是某类问题的通用解决方案，设计模式（Design pattern）代表了最佳的实践。设计模式的本质提高软件的维护性，通用性和扩展性，并降低软件的复杂度。

设计模式分为三种类型，共 23 种：

创建型模式：单例模式、抽象工厂模式、原型模式、建造者模式、工厂模式。
结构型模式：适配器模式、桥接模式、装饰模式、组合模式、外观模式、享元模式、代理模式。

3)行为型模式：模版方法模式、命令模式、访问者模式、迭代器模式、观察者模式、中介者模式、备忘录模式、解释器模式（Interpreter 模式）、状态模式、策略模式、职责链模式(责任链模式)。

面试题

Q: 实际项目中使用过什么设计模式，怎样使用的，解决了什么问题。

参考

尚硅谷Java设计模式