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設(shè)計(jì)模式（Design pattern）是一套被反復(fù)使用、多數(shù)人知曉的、經(jīng)過分類編目的、代碼設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。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、保證代碼可靠性。 毫無疑問，設(shè)計(jì)模式于己于他人于系統(tǒng)都是多贏的，設(shè)計(jì)模式使代碼編制真正工程化，設(shè)計(jì)模式是軟件工程的基石，如同大廈的一塊塊磚石一樣。項(xiàng)目中合理的運(yùn)用設(shè)計(jì)模式可以完美的解決很多問題，每種模式在現(xiàn)在中都有相應(yīng)的原理來與之對應(yīng)，每一個(gè)模式描述了一個(gè)在我們周圍不斷重復(fù)發(fā)生的問題，以及該問題的核心解決方案，這也是它能被廣泛應(yīng)用的原因。本章系Java之美[從菜鳥到高手演變]系列之設(shè)計(jì)模式，我們會以理論與實(shí)踐相結(jié)合的方式來進(jìn)行本章的學(xué)習(xí)，希望廣大程序愛好者，學(xué)好設(shè)計(jì)模式，做一個(gè)優(yōu)秀的軟件工程師！

總體來說設(shè)計(jì)模式分為三大類：
創(chuàng)建型模式，共五種：工廠方法模式、抽象工廠模式、單例模式、建造者模式、原型模式。
結(jié)構(gòu)型模式，共七種：適配器模式、裝飾器模式、代理模式、外觀模式、橋接模式、組合模式、享元模式。
行為型模式，共十一種：策略模式、模板方法模式、觀察者模式、迭代子模式、責(zé)任鏈模式、命令模式、備忘錄模式、狀態(tài)模式、訪問者模式、中介者模式、解釋器模式。
其實(shí)還有兩類：并發(fā)型模式和線程池模式。用一個(gè)圖片來整體描述一下：

1.創(chuàng)建型模式（五種）

1.1工廠方法模式（Factory Method）

1.1.1普通工廠模式

建立一個(gè)工廠類，對實(shí)現(xiàn)了同一接口的一些類進(jìn)行實(shí)例的創(chuàng)建。

普通工廠UML圖

1.1.2 多個(gè)工廠方法模式

對普通工廠方法模式的改進(jìn)，在普通工廠方法模式中，如果傳遞的字符串出錯(cuò)，則不能正確創(chuàng)建對象，而多個(gè)工廠方法模式是提供多個(gè)工廠方法，分別創(chuàng)建對象。

多個(gè)工廠方法UML圖

1.1.3靜態(tài)工廠方法模式

將上面的多個(gè)工廠方法模式里的方法置為靜態(tài)的，不需要?jiǎng)?chuàng)建實(shí)例，直接調(diào)用即可

靜態(tài)工廠方法UML圖

1.2.抽象工廠模式（Abstract Factory）

工廠方法模式有一個(gè)問題就是，類的創(chuàng)建依賴工廠類，也就是說，如果想要拓展程序，必須對工廠類進(jìn)行修改，這違背了閉包原則，所以，從設(shè)計(jì)角度考慮，有一定的問題，如何解決？就用到抽象工廠模式，創(chuàng)建多個(gè)工廠類，這樣一旦需要增加新的功能，直接增加新的工廠類就可以了，不需要修改之前的代碼。

抽象工廠UML圖

1.3.單例模式（Singleton）

單例對象（Singleton）是一種常用的設(shè)計(jì)模式。在Java應(yīng)用中，單例對象能保證在一個(gè)JVM中，該對象只有一個(gè)實(shí)例存在。這樣的模式有幾個(gè)好處：

1、某些類創(chuàng)建比較頻繁，對于一些大型的對象，這是一筆很大的系統(tǒng)開銷。

2、省去了new操作符，降低了系統(tǒng)內(nèi)存的使用頻率，減輕GC壓力。

3、有些類如交易所的核心交易引擎，控制著交易流程，如果該類可以創(chuàng)建多個(gè)的話，系統(tǒng)完全亂了。（比如一個(gè)軍隊(duì)出現(xiàn)了多個(gè)司令員同時(shí)指揮，肯定會亂成一團(tuán)），所以只有使用單例模式，才能保證核心交易服務(wù)器獨(dú)立控制整個(gè)流程。

public class Singleton {  
  
    /* 私有構(gòu)造方法，防止被實(shí)例化 */  
    private Singleton() {  
    }  
  
    /* 此處使用一個(gè)內(nèi)部類來維護(hù)單例 */  
    private static class SingletonFactory {  
        private static Singleton instance = new Singleton();  
    }  
  
    /* 獲取實(shí)例 */  
    public static Singleton getInstance() {  
        return SingletonFactory.instance;  
    }  
  
    /* 如果該對象被用于序列化，可以保證對象在序列化前后保持一致 */  
    public Object readResolve() {  
        return getInstance();  
    }  
}  

1.4.建造者模式（Builder）

工廠類模式提供的是創(chuàng)建單個(gè)類的模式，而建造者模式則是將各種產(chǎn)品集中起來進(jìn)行管理，用來創(chuàng)建復(fù)合對象，所謂復(fù)合對象就是指某個(gè)類具有不同的屬性，其實(shí)建造者模式就是前面抽象工廠模式和最后的Test結(jié)合起來得到的。

建造者UML圖

public class Builder {  
      
    private List<Sender> list = new ArrayList<Sender>();  
      
    public void produceMailSender(int count){  
        for(int i=0; i<count; i++){  
            list.add(new MailSender());  
        }  
    }  
      
    public void produceSmsSender(int count){  
        for(int i=0; i<count; i++){  
            list.add(new SmsSender());  
        }  
    }  
}  

建造者模式將很多功能集成到一個(gè)類里，這個(gè)類可以創(chuàng)造出比較復(fù)雜的東西。所以與工廠模式的區(qū)別就是：工廠模式關(guān)注的是創(chuàng)建單個(gè)產(chǎn)品，而建造者模式則關(guān)注創(chuàng)建符合對象，多個(gè)部分。因此，是選擇工廠模式還是建造者模式，依實(shí)際情況而定。

1.5.原型模式（Prototype）

原型模式雖然是創(chuàng)建型的模式，但是與工程模式?jīng)]有關(guān)系，從名字即可看出，該模式的思想就是將一個(gè)對象作為原型，對其進(jìn)行復(fù)制、克隆，產(chǎn)生一個(gè)和原對象類似的新對象。本小結(jié)會通過對象的復(fù)制，進(jìn)行講解。在Java中，復(fù)制對象是通過clone()實(shí)現(xiàn)的

public class Prototype implements Cloneable {  
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {  
        Prototype proto = (Prototype) super.clone();  
        return proto;  
    }  
}  

很簡單，一個(gè)原型類，只需要實(shí)現(xiàn)Cloneable接口，覆寫clone方法，此處clone方法可以改成任意的名稱，因?yàn)镃loneable接口是個(gè)空接口，你可以任意定義實(shí)現(xiàn)類的方法名，如cloneA或者cloneB，因?yàn)榇颂幍闹攸c(diǎn)是super.clone()這句話，super.clone()調(diào)用的是Object的clone()方法，而在Object類中，clone()是native的，具體怎么實(shí)現(xiàn)，我會在另一篇文章中，關(guān)于解讀Java中本地方法的調(diào)用，此處不再深究。在這兒，我將結(jié)合對象的淺復(fù)制和深復(fù)制來說一下，首先需要了解對象深、淺復(fù)制的概念：

淺復(fù)制：將一個(gè)對象復(fù)制后，基本數(shù)據(jù)類型的變量都會重新創(chuàng)建，而引用類型，指向的還是原對象所指向的。

深復(fù)制：將一個(gè)對象復(fù)制后，不論是基本數(shù)據(jù)類型還有引用類型，都是重新創(chuàng)建的。簡單來說，就是深復(fù)制進(jìn)行了完全徹底的復(fù)制，而淺復(fù)制不徹底。

public class Prototype implements Cloneable, Serializable {  
  
    private static final long serialVersionUID = 1L;  
    private String string;  
  
    private SerializableObject obj;  
  
    /* 淺復(fù)制 */  
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {  
        Prototype proto = (Prototype) super.clone();  
        return proto;  
    }  
  
    /* 深復(fù)制 */  
    public Object deepClone() throws IOException, ClassNotFoundException {  
  
        /* 寫入當(dāng)前對象的二進(jìn)制流 */  
        ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();  
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);  
        oos.writeObject(this);  
  
        /* 讀出二進(jìn)制流產(chǎn)生的新對象 */  
        ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());  
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);  
        return ois.readObject();  
    }  
  
    public String getString() {  
        return string;  
    }  
  
    public void setString(String string) {  
        this.string = string;  
    }  
  
    public SerializableObject getObj() {  
        return obj;  
    }  
  
    public void setObj(SerializableObject obj) {  
        this.obj = obj;  
    }  
  
}  
  
class SerializableObject implements Serializable {  
    private static final long serialVersionUID = 1L;  
}  

要實(shí)現(xiàn)深復(fù)制，需要采用流的形式讀入當(dāng)前對象的二進(jìn)制輸入，再寫出二進(jìn)制數(shù)據(jù)對應(yīng)的對象。

2.結(jié)構(gòu)型模式(七種)

2.1適配器模式

適配器模式將某個(gè)類的接口轉(zhuǎn)換成客戶端期望的另一個(gè)接口表示，目的是消除由于接口不匹配所造成的類的兼容性問題。主要分為三類：類的適配器模式、對象的適配器模式、接口的適配器模式。

類的適配器模式：當(dāng)希望將一個(gè)類轉(zhuǎn)換成滿足另一個(gè)新接口的類時(shí)，可以使用類的適配器模式，創(chuàng)建一個(gè)新類，繼承原有的類，實(shí)現(xiàn)新的接口即可。

對象的適配器模式：當(dāng)希望將一個(gè)對象轉(zhuǎn)換成滿足另一個(gè)新接口的對象時(shí)，可以創(chuàng)建一個(gè)Wrapper類，持有原類的一個(gè)實(shí)例，在Wrapper類的方法中，調(diào)用實(shí)例的方法就行。

接口的適配器模式：當(dāng)不希望實(shí)現(xiàn)一個(gè)接口中所有的方法時(shí)，可以創(chuàng)建一個(gè)抽象類Wrapper，實(shí)現(xiàn)所有方法，我們寫別的類的時(shí)候，繼承抽象類即可。

2.2裝飾器模式

裝飾模式就是給一個(gè)對象增加一些新的功能，而且是動(dòng)態(tài)的，要求裝飾對象和被裝飾對象實(shí)現(xiàn)同一個(gè)接口，裝飾對象持有被裝飾對象的實(shí)例。

2.3代理模式

代理模式就是多一個(gè)代理類出來，替原對象進(jìn)行一些操作，比如我們在租房子的時(shí)候回去找中介，為什么呢？因?yàn)槟銓υ摰貐^(qū)房屋的信息掌握的不夠全面，希望找一個(gè)更熟悉的人去幫你做，此處的代理就是這個(gè)意思。再如我們有的時(shí)候打官司，我們需要請律師，因?yàn)槁蓭熢诜煞矫嬗袑ｉL，可以替我們進(jìn)行操作，表達(dá)我們的想法。

2.4外觀模式

外觀模式是為了解決類與類之家的依賴關(guān)系的，像spring一樣，可以將類和類之間的關(guān)系配置到配置文件中，而外觀模式就是將他們的關(guān)系放在一個(gè)Facade類中，降低了類類之間的耦合度，該模式中沒有涉及到接口。

2.5橋接模式

橋接模式就是把事物和其具體實(shí)現(xiàn)分開，使他們可以各自獨(dú)立的變化。橋接的用意是：將抽象化與實(shí)現(xiàn)化解耦，使得二者可以獨(dú)立變化，像我們常用的JDBC橋DriverManager一樣，JDBC進(jìn)行連接數(shù)據(jù)庫的時(shí)候，在各個(gè)數(shù)據(jù)庫之間進(jìn)行切換，基本不需要?jiǎng)犹嗟拇a，甚至絲毫不用動(dòng)，原因就是JDBC提供統(tǒng)一接口，每個(gè)數(shù)據(jù)庫提供各自的實(shí)現(xiàn)，用一個(gè)叫做數(shù)據(jù)庫驅(qū)動(dòng)的程序來橋接就行了。

2.6組合模式

組合模式有時(shí)又叫部分-整體模式在處理類似樹形結(jié)構(gòu)的問題時(shí)比較方便。

2.7享元模式

享元模式的主要目的是實(shí)現(xiàn)對象的共享，即共享池，當(dāng)系統(tǒng)中對象多的時(shí)候可以減少內(nèi)存的開銷，通常與工廠模式一起使用。

通過連接池的管理，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫連接的共享，不需要每一次都重新創(chuàng)建連接，節(jié)省了數(shù)據(jù)庫重新創(chuàng)建的開銷，提升了系統(tǒng)的性能！

3.行為型模式（十一種）

3.1策略模式（strategy）

策略模式定義了一系列算法，并將每個(gè)算法封裝起來，使他們可以相互替換，且算法的變化不會影響到使用算法的客戶。需要設(shè)計(jì)一個(gè)接口，為一系列實(shí)現(xiàn)類提供統(tǒng)一的方法，多個(gè)實(shí)現(xiàn)類實(shí)現(xiàn)該接口，設(shè)計(jì)一個(gè)抽象類（可有可無，屬于輔助類），提供輔助函數(shù)。

3.2模板方法模式（Template Method）

一個(gè)抽象類中，有一個(gè)主方法，再定義1...n個(gè)方法，可以是抽象的，也可以是實(shí)際的方法，定義一個(gè)類，繼承該抽象類，重寫抽象方法，通過調(diào)用抽象類，實(shí)現(xiàn)對子類的調(diào)用。

3.3觀察者模式（Observer）

包括這個(gè)模式在內(nèi)的接下來的四個(gè)模式，都是類和類之間的關(guān)系，不涉及到繼承，學(xué)的時(shí)候應(yīng)該 記得歸納，記得本文最開始的那個(gè)圖。觀察者模式很好理解，類似于郵件訂閱和RSS訂閱，當(dāng)我們?yōu)g覽一些博客或wiki時(shí)，經(jīng)常會看到RSS圖標(biāo)，就這的意思是，當(dāng)你訂閱了該文章，如果后續(xù)有更新，會及時(shí)通知你。其實(shí)，簡單來講就一句話：當(dāng)一個(gè)對象變化時(shí)，其它依賴該對象的對象都會收到通知，并且隨著變化！對象之間是一種一對多的關(guān)系。

3.4迭代子模式（Iterator）

迭代器模式就是順序訪問聚集中的對象，一般來說，集合中非常常見，如果對集合類比較熟悉的話，理解本模式會十分輕松。這句話包含兩層意思：一是需要遍歷的對象，即聚集對象，二是迭代器對象，用于對聚集對象進(jìn)行遍歷訪問。

3.5責(zé)任鏈模式（Chain of Responsibility）

責(zé)任鏈模式，有多個(gè)對象，每個(gè)對象持有對下一個(gè)對象的引用，這樣就會形成一條鏈，請求在這條鏈上傳遞，直到某一對象決定處理該請求。但是發(fā)出者并不清楚到底最終那個(gè)對象會處理該請求，所以，責(zé)任鏈模式可以實(shí)現(xiàn)，在隱瞞客戶端的情況下，對系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的調(diào)整。

3.6命令模式（Command）

命令模式很好理解，舉個(gè)例子，司令員下令讓士兵去干件事情，從整個(gè)事情的角度來考慮，司令員的作用是，發(fā)出口令，口令經(jīng)過傳遞，傳到了士兵耳朵里，士兵去執(zhí)行。這個(gè)過程好在，三者相互解耦，任何一方都不用去依賴其他人，只需要做好自己的事兒就行，司令員要的是結(jié)果，不會去關(guān)注到底士兵是怎么實(shí)現(xiàn)的。

3.7備忘錄模式（Memento）

主要目的是保存一個(gè)對象的某個(gè)狀態(tài)，以便在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候恢復(fù)對象，個(gè)人覺得叫備份模式更形象些，通俗的講下：假設(shè)有原始類A，A中有各種屬性，A可以決定需要備份的屬性，備忘錄類B是用來存儲A的一些內(nèi)部狀態(tài)，類C呢，就是一個(gè)用來存儲備忘錄的，且只能存儲，不能修改等操作。

3.8狀態(tài)模式（State）

核心思想就是：當(dāng)對象的狀態(tài)改變時(shí)，同時(shí)改變其行為，很好理解！就拿QQ來說，有幾種狀態(tài)，在線、隱身、忙碌等，每個(gè)狀態(tài)對應(yīng)不同的操作，而且你的好友也能看到你的狀態(tài)，所以，狀態(tài)模式就兩點(diǎn)：1、可以通過改變狀態(tài)來獲得不同的行為。2、你的好友能同時(shí)看到你的變化。

3.9訪問者模式（Visitor）

訪問者模式把數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和作用于結(jié)構(gòu)上的操作解耦合，使得操作集合可相對自由地演化。訪問者模式適用于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定算法又易變化的系統(tǒng)。因?yàn)樵L問者模式使得算法操作增加變得容易。若系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對象易于變化，經(jīng)常有新的數(shù)據(jù)對象增加進(jìn)來，則不適合使用訪問者模式。訪問者模式的優(yōu)點(diǎn)是增加操作很容易，因?yàn)樵黾硬僮饕馕吨黾有碌脑L問者。訪問者模式將有關(guān)行為集中到一個(gè)訪問者對象中，其改變不影響系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。其缺點(diǎn)就是增加新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)很困難?！?From 百科

簡單來說，訪問者模式就是一種分離對象數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與行為的方法，通過這種分離，可達(dá)到為一個(gè)被訪問者動(dòng)態(tài)添加新的操作而無需做其它的修改的效果。

3.10中介者模式（Mediator）

中介者模式也是用來降低類類之間的耦合的，因?yàn)槿绻愵愔g有依賴關(guān)系的話，不利于功能的拓展和維護(hù)，因?yàn)橹灰薷囊粋€(gè)對象，其它關(guān)聯(lián)的對象都得進(jìn)行修改。如果使用中介者模式，只需關(guān)心和Mediator類的關(guān)系，具體類類之間的關(guān)系及調(diào)度交給Mediator就行，這有點(diǎn)像spring容器的作用。

3.11解釋器模式（Interpreter）

解釋器模式是我們暫時(shí)的最后一講，一般主要應(yīng)用在OOP開發(fā)中的編譯器的開發(fā)中，所以適用面比較窄。