23种设计模式-Java语言实现

因为要准备一个考试所以又重新接触到了设计模式，之前只是别人说什么就是什么，记下就好了，完全不理解其中的思想以及为什么要用(虽然现在也不太理解…) 先慢慢总结吧，常读常新。

23种设计模式

“每一个模式描述了一个在我们周围不断重复发生的问题，以及该问题的解决方案的核心。

总览
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（1）创建型设计模式(5种)

抽象工厂模式
思想：提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无须指定它们具体的类。抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）是围绕一个超级工厂创建其他工厂。该超级工厂又称为其他工厂的工厂。

实例：对于一个家庭来说，可能有商务女装、商务男装、时尚女装、时尚男装，都是成套的，即一系列具体产品。假设一种情况，在您的家中，某一个衣柜（具体工厂）只能存放某一种这样的衣服（成套，一系列具体产品），每次拿这种成套的衣服时也自然要从这个衣柜中取出了。用OO的思想去理解，所有的衣柜（具体工厂）都是衣柜类的（抽象工厂）某一个，而每一件成套的衣服又包括具体的上衣（某一具体产品），裤子（某一具体产品），这些具体的上衣其实也都是上衣（抽象产品），具体的裤子也都是裤子（另一个抽象产品）。

结构：
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其中

AbstractFactory声明一个创建抽象产品对象的操作接口。ConcreteFactory 实现创建具体产品对象的操作。
AbstractProduct为一类产品对象声明一个接口。
ConcreteProduct 定义一个将被相应的具体工厂创建的产品对象，实现AbstractProduct接口。
Client仅使用由AbstractFactory和 AbstractProduct类声明的接口。
Java代码实现：

public class AbstractFactory {
    public static void main(String[] args) {
        Factory factory1 = new Factory1();

        ProductA productA = factory1.createProductA();
        productA.info();

        Factory factory2 = new Factory2();

        ProductB productB = factory2.createProductB();
        productB.info();
    }
}

interface Factory {
    public ProductA createProductA();
    public ProductB createProductB();
}

class Factory1 implements Factory {

    @Override
    public ProductA createProductA() {
        return new ProductA1();
    }

    @Override
    public ProductB createProductB() {
        return new ProductB1();
    }
}

class Factory2 implements Factory {

    @Override
    public ProductA createProductA() {
        return new ProductA2();
    }

    @Override
    public ProductB createProductB() {
        return new ProductB2();
    }
}

interface ProductA {
    public void info();
}

class ProductA1 implements ProductA {

    @Override
    public void info() {
        System.out.println("产品的信息：A1");
    }
}

class ProductA2 implements ProductA {

    @Override
    public void info() {
        System.out.println("产品的信息：A2");
    }
}

interface ProductB {
    public void info();
}

class ProductB1 implements ProductB {

    @Override
    public void info() {
        System.out.println("产品的信息：B1");
    }
}

class ProductB2 implements ProductB {

    @Override
    public void info() {
        System.out.println("产品的信息：B2");
    }
}

工厂方法模式
思想：在工厂模式中，我们在创建对象时不会对客户端暴露创建逻辑，并且是通过使用一个共同的接口来指向新创建的对象。定义一个创建对象的接口，让其子类自己决定实例化哪一个工厂类，工厂模式使其创建过程延迟到子类进行。
实例：如果需要一辆汽车，可以直接从工厂里面提货，而不用去管这辆汽车是怎么做出来的，以及这个汽车里面的具体实现。而至于需要哪个牌子的汽车，就到哪个牌子的工厂。这个是用的最多的，仔细看下结构应该能理解。
结构：

代码实现：

public class FactoryMethod {
    public static void main(String[] args) {
        Factory factoryA = new FactoryA();
        // 父类 对象名 = new 子类();

        Product productA = factoryA.createProduct();
        // Product productA = new ProductA();
        productA.info();

        Factory factoryB = new FactoryB();

        Product productB = factoryB.createProduct();
        productB.info();
    }
}

// class Factory
interface Factory {
    public Product createProduct();
}

class FactoryA implements Factory {

    @Override
    public Product createProduct() {
        return new ProductA();
    }
}

class FactoryB implements Factory {

    @Override
    public Product createProduct() {
        return new ProductB();
    }
}

// abstract class Product
interface Product {
    // public abstract void info();
    public void info();
}

// class ProductA extends Product
class ProductA implements Product {

    @Override
    public void info() {
        System.out.println("产品的信息：A");
    }
}

// class ProductB extends Product
class ProductB implements Product {

    @Override
    public void info() {
        System.out.println("产品的信息：B");
    }
}

单例模式
思想：这种模式涉及到一个单一的类，该类负责创建自己的对象，同时确保只有单个对象被创建。这个类提供了一种访问其唯一的对象的方式，可以直接访问，不需要实例化该类的对象。包括懒汉式和饿汉式。

实例：一个学校只能有一个校长，一个数据库只能有一个数据源

结构：
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代码实现：

public class SingletonPattern {
    public static void main(String[] args) {
        // Singleton singleton1 = new Singleton();

        Singleton singleton1 = Singleton.getInstance();
        Singleton singleton2 = Singleton.getInstance();
        Singleton singleton3 = Singleton.getInstance();

        System.out.println(singleton1.getNumber() + " " + singleton2.getNumber() + " " + singleton3.getNumber());

        singleton1.setNumber(528);
        System.out.println(singleton1.getNumber() + " " + singleton2.getNumber() + " " + singleton3.getNumber());

    }
}

class Singleton {
    private int number = 2023;

    public void setNumber(int number) {
        this.number = number;
    }

    public int getNumber() {
        return number;
    }

    private static Singleton instance = new Singleton();

    private Singleton() {}

    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

原型模式
思想：用原型实例指定创建对象的种类，并且通过复制这些原型创建新的对象。这种模式是实现了一个原型接口，该接口用于创建当前对象的克隆。当直接创建对象的代价比较大时，则采用这种模式。例如，一个对象需要在一个高代价的数据库操作之后被创建。我们可以缓存该对象，在下一个请求时返回它的克隆，在需要的时候更新数据库，以此来减少数据库调用。也就是用来克隆对象。

实例：1、细胞分裂；2、Java中的 Object clone() 方法。

结构：
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代码实现：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Product product1 = new Product(2022, 5.28);
        System.out.println(product1.getId() + " " + product1.getPrice());

        // Product product2 = new Product(2022, 5.28);
        Product product2 = (Product) product1.Clone();
        System.out.println(product2.getId() + " " + product2.getPrice());

        Product product3 = (Product) product1.Clone();
        System.out.println(product3.getId() + " " + product3.getPrice());
    }
}

interface Prototype {
    public Object Clone();
}

class Product implements Prototype {
    private int id;
    private double price;

    public Product() {}

    public Product(int id, double price) {
        this.id = id;
        this.price = price;
    }

    public int getId() {
        return id;
    }

    public double getPrice() {
        return price;
    }

    @Override
    public Object Clone() {
        Product object = new Product();
        object.id = this.id;
        object.price = this.price;

        return object;
    }
}

生成器模式：
思想：将一个复杂对象的构建与它的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。

实例：去肯德基，汉堡、可乐、薯条、炸鸡翅等是不变的，而其组合是经常变化的，生成出所谓的“套餐”；

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代码实现：

import java.util.*;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Director director = new Director();

        Builder builder1 = new Builder1();
        director.Construct(builder1);
        Product product1 = builder1.getResult();
        product1.show();

        Builder builder2 = new Builder2();
        director.Construct(builder2);
        Product product2 = builder2.getResult();
        product2.show();
    }
}

class Director {
    public void Construct(Builder builder) {
        builder.BuildPart();
    }
}

abstract class Builder {
    public abstract void BuildPart();
    public abstract Product getResult();
}

class Builder1 extends Builder {
    Product product = new Product();

    @Override
    public void BuildPart() {
        product.Add("A");
        product.Add("B");
        product.Add("C");
        product.Add("D");
        product.Add("E");
        product.Add("F");
    }

    @Override
    public Product getResult() {
        return product;
    }
}

class Builder2 extends Builder {
    Product product = new Product();

    @Override
    public void BuildPart() {
        product.Add("A");
        product.Add("B");
        product.Add("C");
    }

    @Override
    public Product getResult() {
        return product;
    }
}

class Product {
    List<String> parts = new ArrayList<String>();

    public void Add(String part) {
        parts.add(part);
    }

    public void show() {
        System.out.print("产品的组成：");
        for (String s : parts)
            System.out.print(s + " ");

        System.out.print("\n");
    }
}