图解 Java 设计模式

讲师： 韩顺平

Java 设计模式 内容介绍和授课方式

## Java 设计模式内容介绍

先看几个经典的面试题

原型设计模式问题：

1）请使用 UML 类图画出原型模式核心角色

2） 原型设计模式的深拷贝和浅拷贝是什么，并写出深拷贝的两种方式的源码（重写）clone 方法实现深拷贝、使用序列化来是吸纳深拷贝。

3）在 Spring 框架中哪里使用到原型模式，并对源码进行分析

beans.xml

4）Spring 中原型 bean 的创建，就是原型模式的应用。

5）代码分析 + Debug 源码

beans.xml
<bean id="id01" class="com.atguigu.spring.bean.Monster" scope="">
Test.java
ApplicationContext applicationContext = new ClassPathXmlApplicationContext("beans.xml");
// 获取 monster [通过id获取 monster]
Object bean = applicationContext.getBean("id01");
System.out.println("bean" + bean);

@Override
public Object getBean(String name) throws BeansException{
    return doGetBean(name, null, null, false);
}

else if(mbd.isPrototype()) {
    // It's
    Object prototypeInstance = null;
    try {
        beforePrototypeCreation(beanName);
        prototypeInstance = createBean;
    }
    finally {
        afterPrototypeCreation();
    }
}

先看几个经典的设计模式面试题

设计模式的七大原则：

要求：

  1. 七大设计原则核心思想；
  2. 能够以类图的说明设计原则
  3. 在项目实际开发中，你在哪里使用到了 OCP（开闭） 原则

设计模式常用的七大原则有：

  1. 单一职责原则
  2. 接口隔离原则
  3. 依赖倒置原则
  4. 里氏替换原则
  5. 开闭原则 OCP
  6. 迪米特法则
  7. 合成复用原则

金融借贷平台项目： 借贷平台的订单，有审核-发布-抢单等等步骤，随着操作的不同，会改变订单的状态，项目中的这个模块实现就会使用到状态模式，请你使用状态模式进行设计，并完成实际代码.

问题分析：这类代码难以应对变化，在添加一种状态时，我们需要手动添加 if/else ，在添加一种功能时，要对所有的状态进行判断。因此代码会变得越来越臃肿，并且一旦没有处理某个状态，便会发生极其严重的 BUG，难以维护。

解释器设计模式

  1. 介绍解释器设计模式是什么？
  2. 画出解释器设计模式的 UML 类图，分析设计模式中的各个角色是什么？
  3. 请说明 Spring 的框架中，哪里使用到了解释器设计模式，并做源码级别的分析。

解释器模式在 Spring 框架应用的源码剖析

  1. Spring 框架中 SpelExpressionParser 就使用到解释器模式
  2. 代码分析 + Debug源码 + 说明

单例设计模式一共有几种实现方式？请分别用代码实现，并说明各个实现方式的优点和缺点？

单例设计模式一共有 8 种写法，后面我们会一次讲到：

  • 饿汉式 2 种
  • 懒汉式 3 种
  • 双重检查（解决多线程同步问题和懒加载问题）
  • 静态内部类（解决多线程并发问题和懒加载问题）
  • 枚举

设计模式的重要性

  • 软件工程中，设计模式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。这个术语是由埃里希望-伽马（Erich Gamma）等人在 1990 年代从建筑领域引入到计算机科学的。
  • 大厦 VS 简易房。设计模式的重要性。

设计模式的重要性

  • 拿世纪工作经历来说，当一个项目开发完成后，如果客户提出增加新功能，怎么办？
  • 如果项目开发完成后，原来程序员离职，你接收维护该项目怎么办？
  • 目前程序员门槛越来越高，一线 IT 公司，都会问你在世纪项目中使用过什么设计模式，怎样使用的，解决了什么问题？
  • 设计模式在软件中哪里？（面向对象 ——> 功能模块(设计模式+算法(数据结构)) ——> 框架(使用多种模式) ——> 架构(服务器集群)）
  • 如果想成为合格软件工程师，那就花时间来研究下设计模式是非常必要的。

课程两点和授课方式

  • 课程深入非蜻蜓点水
  • 课程成体系，非星星点灯
  • 高效而愉快的学习，设计模式很有用，其实也很好玩，很想小时候搭积木，怎样搭建更加稳定、坚固
  • 设计模式很重要，因为包含很多编程思想，还是有一定难度的，我们努力做到通俗易懂
  • 采用：应用场景——> 设计模式 ——> 剖析原理——> 分析实现步骤（图解) ——> 代码实现 ——> 框架或项目源码分析（找到使用的地方） 的步骤讲解
  • 课程目标：让大家掌握本质，达到能够在工作中灵活运用解决世纪问题和优化程序结构的目的。

设计模式 7 大原则

设计模式的目的：

编写软件过程中，程序员面临这来自耦合性、内聚性以及可维护性，可扩展性、重用性、灵活性等多方面的挑战，设计模式是为了让程序（软件）具有更好：

  • 代码重用性
  • 可读性
  • 可扩展性
  • 可靠性
  • 使程序呈现高内聚，低耦合的特性

分享金句

设计模式包含了面向对象的精髓，“懂了设计模式，你就懂了面向对象分析和设计(OOA/D)的精要”

Scott Mayers 在其巨著《Effective C++》就曾经说过：C++老手和 C++ 新手的区别就是前者手背上有很多伤疤。

设计模式七大原则

设计模式原则，其实就是程序员在编程时，应当遵守的原则，也是各种设计模式的基础（设计模式为什么这样设计的依据）

设计模式常用的七大原则有：

  • 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

基本介绍：

对类来说的，即一个类应该只负责一项职责。如类 A 负责两个不同职责：职责1，职责2；

当职责1需求变更而改变A时，可能造成职责2执行错误，所以需要将类A的粒度分解为 A1，A2

应用实例

  • 以交通工具案例讲解
  • 看老师代码演示
  • 方案1
package com.atguigu.principle.singleresponsibility;

/**
 * @author harrytsz
 * @create 2020-04-27 下午1:04
 */
public class SingleResponsibility1 {
    public static void main(String[] args) {
        Vehicle vehicle = new Vehicle();
        vehicle.run("摩托车");
        vehicle.run("汽车");
        vehicle.run("飞机");

    }
}

// 交通工具类
/**
 * 方案1 : 在 run 方法中，违反了单一职责原则
 * 解决办法：根据交通工具运行方法不同，分解成不同类即可
 */
class Vehicle {
    public void run(String vehicle) {
        System.out.println(vehicle + " 在公路上跑.....");
    }
}
  • 方案2
import java.sql.SQLOutput;

/**
 * @author harrytsz
 * @create 2020-04-27 下午1:11
 */
public class SingleResponsibility2 {
    public static void main(String[] args) {
        RoadVehicle roadVehicle = new RoadVehicle();
        roadVehicle.run("摩托车");
        roadVehicle.run("汽车");
        AirVehicle airVehicle = new AirVehicle();
        airVehicle.run("飞机");
        WaterVehicle waterVehicle = new WaterVehicle();
        waterVehicle.run("游轮");
    }
}

/**
 * 方案2 ：
 * 1. 遵循单一职责原则
 * 2. 但是这样做的改动很大，即将类分解，需要同时修改客户端
 * 3. 改进: 直接修改 Vehicle 类，改动的代码会比较少
 */
class RoadVehicle {
    public void run(String vehicle){
        System.out.println(vehicle + " 在公路上跑....");
    }
}

class AirVehicle {
    public void run(String vehicle){
        System.out.println(vehicle + " 在天空中飞翔....");
    }
}

class WaterVehicle {
    public void run(String vehicle){
        System.out.println(vehicle + " 在水面跑.....");
    }
}
  • 方案3
/**
 * @author harrytsz
 * @create 2020-04-27 下午1:18
 */
public class SingleResponsebility3 {
    public static void main(String[] args) {
        Vehicle vehicle = new Vehicle();
        vehicle.runAir("飞机");
        vehicle.runRoad("汽车");
        vehicle.runWater("游轮");
    }
}

class Vehicle {
    public void runRoad(String vehicle){
        System.out.println(vehicle + " 在公路上跑...");
    }

    public void runWater(String vehicle){
        System.out.println(vehicle + " 在水面上跑....");
    }

    public void runAir(String vehicle){
        System.out.println(vehicle + " 在空中飞翔....");
    }
}

小结

单一职责原则注意事项和细节

  • 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。
Last modification：April 27, 2020
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