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java设计模式（1）适配器模式、装饰器模式、策略模式、观察者模式_适配器模式和装饰器模式

作者：小桥流水78 | 2024-08-26 13:04:33

踩

适配器模式和装饰器模式

适配器模式

适配器就是一种适配中间件，它存在于不匹配的了两者之间，用于连接两者，使不匹配变得匹配。

手机充电需要将220V的交流电转化为手机锂电池需要的5V直流电
知识补充：手机充电器输入的电流是交流，通过变压整流输出电流是直流的。。

类适配器

️2️⃣Adaptee 源角色：220V的交流电（家用电一般是220V）


//家用电压
public class HomeElectri {
    //输出220v交流电,AC指的是交流电
    public int outputAC220V() {
        int output = 220;
        return output;
    }
}

1️⃣Target 目标角色：手机锂电池需要的5V直流电

目标类只需要定义方法，由适配器来转化：


//手机充电接口
public interface MobileCharge {
    //需要5v的直流电
    //DC指的是直流电
    int outputDC5V();
}

3️⃣Adapter 适配器角色：手机充电器

我为什么这么写，又去继承又去实现的？

作为适配器，需要拿到俩边的资源。通过继承拿到源角色的能力（输出220V）通过实现接口，知道自己的目的角色。


//手机的适配器（手机充电器）
public class PhoneAdapter extends HomeElectri implements MobileCharge {
 
    @Override
    public int outputDC5V() {
        int output = outputAC220V();
        return (output / 44);
    }
}

对象适配器

不继承HomeElectri 类，而是持有HomeElectri 类的实例。

提供一个包装类Adapter，这个包装类包装了一个Adaptee的实例，从而此包装类能够把Adaptee的API与Target类的API链接起来。


//手机的适配器（手机充电器）
public class PhoneAdapter implements MobileCharge {
 
    HomeElectri homeElectri;
 
    public PhoneAdapter(HomeElectri homeElectri) {
        this.homeElectri = homeElectri;
    }
 
    @Override
    public int outputDC5V() {
        int output = homeElectri.outputAC220V();
        return (output / 44);
    }
}


PhoneAdapter adapter=new PhoneAdapter(new HomeElectri());
System.out.println("输出电压: "+adapter.outputDC5V());

接口适配器

接口的适配器是这样的：接口中往往有多个抽象方法，但是我们写该接口的实现类的时候，必须实现所有这些方法，这明显有时比较浪费，因为并不是所有的方法都是我们需要的，有时只需要某一些，

如：MouseListener是一个接口，里面有鼠标的各种事件


public interface MouseListener extends EventListener {
 
    public void mouseClicked(MouseEvent e);
 
    public void mousePressed(MouseEvent e);
 
    public void mouseReleased(MouseEvent e);
 
    public void mouseEntered(MouseEvent e);
 
    public void mouseExited(MouseEvent e);
}

此处为了解决这个问题，我们引入了接口的适配器模式，借助于一个抽象类，该抽象类实现了该接口，实现了所有的方法

MouseAdapter有2个特点

第一：它是抽象类。

第二：每个方法MouseAdapter都做了空实现


public abstract class MouseAdapter implements MouseListener, MouseWheelListener, MouseMotionListener {
 
    public void mouseClicked(MouseEvent e) {}
 
    public void mousePressed(MouseEvent e) {}
 
    public void mouseReleased(MouseEvent e) {}
 
    public void mouseEntered(MouseEvent e) {}
 
    public void mouseExited(MouseEvent e) {}
 
    public void mouseWheelMoved(MouseWheelEvent e){}
 
    public void mouseDragged(MouseEvent e){}
 
    public void mouseMoved(MouseEvent e){}
}

而我们不和原始的接口打交道，只和该抽象类取得联系，所以我们写一个类，继承该抽象类，重写我们需要的方法就行。

addMouseListener（）这个方法需要MouseListener的一个参数


JButton jButton = new JButton("点我有惊喜");
jButton.addMouseListener(new MouseAdapter() {
     @Override
     public void mouseClicked(MouseEvent e) {
         System.out.println("惊不惊喜，意不意外");
     }
});

装饰器模式

装饰模式核心

装饰器的核心就是在不改原有类的基础上给类新增功能。。

1.装饰模式是继承的一个替代模式，通过组合的方式完成继承的功能，但却避免了继承的侵入性

2.装饰类和被装饰类可以独立发展，不会相互耦合

原有类[被装饰]

原有的：


//制作蛋糕
public interface MakCake {
    //cake -蛋糕
    void createCake();
}

它的实现类


public class MakeCakeImpl implements MakCake {
    //制作蛋糕的通用基础逻辑
    @Override
    public void createCake() {
        System.out.println("使用面粉、鸡蛋、牛奶等...制作一个基础蛋糕");
    }
}

抽象装饰器

抽象装饰器(Decorator): 通用的装饰的装饰器，其实现一般是一个抽象类。

被装饰类[MakeCakeImpl]和所有的装饰类【CakeDecorator、FruitAddDecorator、BiscuitAddDecorator ] 必须实现同一个接口[MakCake]

1、而且必须持有被装饰的对象[MakCake的引用]，这样，装饰器可以调用MakeCake的方法，也可以选择性的添加自己的行为。

2、可以无限装饰，在运行时为对象添加多个装饰器，从而组合出不同的功能


//制作蛋糕的抽象装饰器
public abstract class CakeDecorator implements MakCake{
    private MakCake makCake;
 
    public CakeDecorator(MakCake makCake) {
        this.makCake = makCake;
    }
 
    @Override
    public void createCake() {
        makCake.createCake();
    }
}

装饰器实现的重点是对抽象类继承接口方式的使用，同时设定被继承的接口可以通过构造函数传递其实现类，由此增加扩展性并重写方法里可以实现此部分父类实现的功能。

具体装饰器

具体装饰器(Concrete Decorator)：向“制作蛋糕”添加新的职责

给蛋糕添加水果


public class FruitAddDecorator extends AbsCakeDecorator{
    public FruitAddDecorator(MakCake makCake) {
        super(makCake);
    }
 
    @Override
    public void createCake() {
        super.createCake();
        decorateMethod();
    }
 
    // 定义自己的修饰逻辑
    private void decorateMethod() {
        System.out.println("加一份新鲜的水果，如草莓...");
    }
}

给蛋糕添加饼干


public class BiscuitAddDecorator extends AbsCakeDecorator {
    public BiscuitAddDecorator(MakCake makCake) {
        super(makCake);
    }
 
    @Override
    public void createCake() {
        super.createCake();
        decorateMethod();
    }
 
    // 定义自己的修饰逻辑
    private void decorateMethod() {
        System.out.println("加一份好吃的饼干，如奥利奥...");
    }
}

测试


public static void main(String[] args) {
    //制作最基础的蛋糕面饼
    MakCake cake = new MakeCakeImpl();
    //为蛋糕添加水果
    cake= new FruitAddDecorator(cake);
    cake.createCake();
}

控制台：

无限装饰

什么是无限装饰？使用装饰器模式一层一层的对最底层被包装类进行功能扩展了。

对一个对象进行多次装饰，通过使用不同的具体装饰类以及这些装饰类的排列组合，可以创造出很多不同行为的组合，得到功能更为强大的对象。


public static void main(String[] args) {
    //制作最基础的蛋糕面饼
    MakCake cake = new MakeCakeImpl();
    //为蛋糕添加水果
    cake= new FruitAddDecorator(cake);
    // 第二次修饰，蛋糕添加饼干
    cake = new BiscuitAddDecorator(cake);
    cake.createCake();
}

先看结果，打印的顺序和编写代码的顺序是一致的

说实话：看着好像java的缓存流，对基层的io流做了装饰

最后一行调用的时候：cake.createCake()做啥了？？？

此时cake是BiscuitAddDecorator的引用

1. 会先调用BiscuitAddDecorator的createCake方法，

2. 走super的createCake（），进入其父类AbsCakeDecorator的方法

3.1 从idea提示看的出此时makCake是FruitAddDecorator的实例（被装饰的对象）那么接着进入FruitAddDecorator的createCake（）

3.2.走super的createCake（）,再进入AbsCakeDecorator，此时makCake是MakeCakeImpl

的实例

3.3.进入MakeCakeImpl，控制台打印输出

打印完成后回到3.1,再打印输出

再回到第一步，BiscuitAddDecorator的createCake（），打印输出

new 构造器分析

如上，再new装饰器的时候，构造器做啥了
 //为蛋糕添加水果
 cake= new FruitAddDecorator(cake);
1 进入FruitAddDecorator

2 AbsCakeDecorator中的makCake赋值为MakeCakeImpl的实例

-----------------------------------

代码再走一行
 // 第二次修饰，蛋糕添加饼干
 cake = new BiscuitAddDecorator(cake);
3. 进入BiscuitAddDecorator

4.又进入父类AbsCakeDecorator，AbsCakeDecorator中的makCake赋值为FruitAddDecorator的实例

在java哪里见过

Decorator模式的目的就是把一个一个的附加功能，用Decorator的方式给一层一层地累加到原始数据源上，最终，通过组合获得我们想要的功能

例子一：给FileInputStream增加缓冲和解压缩功能，用Decorator模式写出来如下：


// 创建原始的数据源:
InputStream fis = new FileInputStream("test.gz");
// 增加缓冲功能:
InputStream bis = new BufferedInputStream(fis);
// 增加解压缩功能:
InputStream gis = new GZIPInputStream(bis);

BufferedInputStream和GZIPInputStream，它们实际上都是从FilterInputStream继承的，这个FilterInputStream就是一个抽象的Decorator。

Decorator模式有什么好处？它实际上把核心功能和附加功能给分开了。

核心功能指FileInputStream这些真正读数据的源头，附加功能指加缓冲、压缩、解密这些功能。而具体如何附加功能，由调用方自由组合，从而极大地增强了灵活性。

例子二：安全的并发容器类SynchronizedList，比如

List<Object> synchronizedList = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());

Decorator使用场景

场景举例一：

假设我们需要渲染一个HTML的文本，但是文本还可以附加一些效果，比如加粗、变斜体、加下划线等。为了实现动态附加效果，可以采用Decorator模式。

场景举例二：

假设电商平台上有各种商品可以卖，有些商品需要提供定制化的服务，如礼品包装、定制化贺卡等等。这时候可以使用装饰器模式，对商品进行装饰以提供相应服务。

场景举例三：

一个煎饼摊，煎饼可以加鸡蛋、加香肠，计算最终的价格，我们如何实现？

代理模式

代理模式核心

代理模式的特点在于隔离:隔离调用类和被调用类的关系，通过一个代理类去调用。代理模式主要目的是控制对象的访问，并在不改变原对象的前提下增加额外的功能（如权限检查、日志记录），也常用于延迟加载，只有当真正需要的时候才会创建真实对象。

静态代理

被代理对象与代理对象需要实现相同的接口或者是继承相同父类，因此要

定义一个接口或抽象类。


public interface Calculator {
    int add(int i, int j);
}

接口的实现类


public class CalculatorImpl implements Calculator {
    @Override
    public int add(int i, int j) {
        int result = i + j;
        return result;
    }
}

现在想要在add方法执行之前，执行后打印返回结果。做一个增强，很容易想到这么做。。但是一看就不符合开闭原则。。

增加一个代理类，在代理类里打印日志，在代理类里去调用目标对象的方法


public class CalculatorProxy implements Calculator{
    private CalculatorImpl calculatorImpl;
 
    public CalculatorProxy(CalculatorImpl calculatorImpl) {
        this.calculatorImpl = calculatorImpl;
    }
 
    @Override
    public int add(int i, int j) {
        System.out.println("[日志] add 方法执行前，参数是:" + i + "," + j);
        int result = calculatorImpl.add(i, j);
        System.out.println("[日志] add 方法结束，运算结果是：" + result);
        return result;
    }
    
}

测试：


 public static void main(String[] args) {
     //创建目标对象
     CalculatorImpl calculator = new CalculatorImpl();
     //创建代理对象
     CalculatorProxy calculatorProxy = new CalculatorProxy(calculator);
     //使用代理对象去调用方法,隔离目标对象和客户端
     calculatorProxy.add(1,3);
 }

jdk动态代理

jdk动态代理是基于接口的一种代理方式，目标对象一定要实现接口。

原理是，利用反射机制，动态生成匿名类继承Proxy类并且实现了要代理的接口

cglib动态代理

策略模式

很多个if...else

通过页面传来的type值，需要返回不同的下拉框内容，我们先用很多个if...else实现。如下：


public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        String type = "选择基点";
        String[] conext = getSelectConext(type);
        //打印返回的string数组
        Arrays.stream(conext).forEach(System.out::println);
    }
 
    public static String[] getSelectConext(String type) {
        if (type.equals("判断条件")) {
            return new String[]{"大于", "小于", "等于", "大于等于", "小于等于"};
        } else if (type.equals("点击方式")) {
            return new String[]{"左键单击", "左键双击", "右键单击", "右键双击"};
        } else if (type.equals("选择基点")) {
            return new String[]{"左上", "左下", "中心", "右上", "右下"};
        }
        return null;
    }
}

缺点：当传入不同的type类型的时候，我们需要继续增加else if。。。

引入策略模式

创建一个接口，该接口针对不同的type。会使用不同的实现类返回对应的内容


//下拉框内容
public interface ComboBoxContent {
    public String[] dropDownlist();
}

创建完成后，就是感觉类有点爆炸（多）。但是可以很好的满足隔离性和扩展性需求，方便承接不断新增的需求

三个实现类


//判断条件
public class JudgeConditionComboBox implements ComboBoxContent{
    @Override
    public String[] dropDownlist() {
        return new String[]{"大于", "小于", "等于", "大于等于", "小于等于"};
    }
}
 
//---------------------------------------
 
//点击方式
public class ClickWayComboBox implements ComboBoxContent{
    @Override
    public String[] dropDownlist() {
        return new String[]{"左键单击", "左键双击", "右键单击", "右键双击"};
    }
}
 
//---------------------------------------
 
//选择基点
public class BasePointComboBox implements ComboBoxContent{
    @Override
    public String[] dropDownlist() {
        return new String[]{"左上", "左下", "中心", "右上", "右下"};
    }
}

场景一：map结构获取策略


public class ComboBoxStrategyFactory {
    private static final Map<String, ComboBoxContent> map = new HashMap<>();
 
    static {
        map.put("判断条件", new JudgeConditionComboBox());
        map.put("点击方式", new ClickWayComboBox());
        map.put("选择基点", new BasePointComboBox());
    }
 
    public static ComboBoxContent getStrategy(String type) {
        return map.get(type);
    }
}

改造之前

----------------------------------

改造后：

场景二：context指定策略

策略模式的控制类[Context]主要是外部可以传递不同的策略实现，再通过统一的方法执行策略计算。


//上下文类
public class ContextComboBox {
    private ComboBoxContent comboBoxContent;
 
    public ContextComboBox(ComboBoxContent comboBoxContent) {
        this.comboBoxContent = comboBoxContent;
    }
 
    //真正对外暴露的接口
    public String[] getComboBoxList() {
        //通过不同接口实现类调用具体的策略
        return comboBoxContent.dropDownlist();
    }
}

比如：awt的布局管理器，用户在构建界面的时候指定要使用的布局管理器

观察者模式

观察者模式定义

观察者模式的定义：观察者模式结构中主要包括观察目标（Object）和观察者（Observer）

一个目标对象可被多个观察者对象同时监听，使得每当目标对象状态变化时，所有依赖于它的观察者对象都会得到通知并被自动更新。此种模式通常被用来实时事件处理系统。

Subject

Subject里面有要通知的观察者们，定义为一个<Observer> observers 。


public class Subject {
 
    private List<Observer> observers = new ArrayList<Observer>();
    private int state;
 
    public int getState() {
        return state;
    }
 
    public void setState(int state) {
        this.state = state;
        // 通知所有的观察者，调用notifyall（）方法
        notifyAllObservers();
    }
 
    public void add(Observer observer) {
        observers.add(observer);
    }
 
    public void notifyAllObservers() {
        for (Observer observer : observers) {
            // 更新每一个观察者查看的信息
            observer.update();
        }
    }
}

这些观察者都得有update方法，这样在被通知的时候就能去更新了。

怎么保证Observer每一个都有这个方法呢，是不是可以考虑把Observer去继承一个抽象类，里面写一个update（）抽象方法，让每一个观察者去继承这个Observer抽象类即可。

Observer

Observer抽象类


public abstract class Observer {
    // 把一个类放进抽象类中意义：其实与普通类中放进去道理一样
    public Subject subject;
    // 定义抽象类，由实现类实现
    public abstract void update();
}

第一个观察者：二进制


//二进制
public class BinaryObserver extends Observer {
 
    public BinaryObserver(Subject subject) {
        this.subject = subject;
        this.subject.add(this);
    }
 
    @Override
    public void update() {
        //二进制方式输出数字
        System.out.println("二进制观察者,接收到新的数字: " + subject.getState() + ";并做出对应的处理，处理结果:" + Integer.toBinaryString(subject.getState()));
    }
}

第二个观察者：八进制


//八进制
public class OctalObserver extends Observer {
 
    public OctalObserver(Subject subject) {
        this.subject = subject;
        this.subject.add(this);
    }
 
    @Override
    public void update() {
        //八进制方式输出数字
        System.out.println("八进制观察者,接收到新的数字: " + subject.getState() + ";并做出对应的处理，处理结果:" + Integer.toOctalString(subject.getState()));
    }
}

第三个观察者：十六进制


//十六进制
public class HexaObserver extends Observer {
 
    public HexaObserver(Subject subject) {
        this.subject = subject;
        this.subject.add(this);
    }
 
    @Override
    public void update() {
        //十六进制方式输出数字
        System.out.println("十六进制观察者,接收到新的数字: " + subject.getState() + ";并做出对应的处理，处理结果:" + Integer.toHexString(subject.getState()));
    }
}

功能测试


public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Subject subject = new Subject();
        //添加二进制观察者
        new BinaryObserver(subject);
        //添加八进制观察者
        new OctalObserver(subject);
        //添加十六进制观察者
        new HexaObserver(subject);
 
        System.out.println("First state change: 15");
        subject.setState(15);
        System.out.println("------------------------------------------");
        System.out.println("Second state change: 10");
        subject.setState(10);
        System.out.println("------------------------------------------");
        System.out.println("Third state change: 5");
        subject.setState(5);
    }
}

观察者模式变种

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