1.Java I/O中的設(shè)計(jì)模式

(1)適配器模式

適配器模式就是把一個(gè)類(lèi)的接口變換成客戶(hù)端所能接受的另一種接口，從而使兩個(gè)接口不匹配而無(wú)法在一起工作的兩個(gè)類(lèi)能夠在一起工作。通常被用在一個(gè)項(xiàng)目需要引用一些開(kāi)源框架來(lái)一起工作時(shí)，這些框架的內(nèi)部都有一些關(guān)于環(huán)境信息的接口，需要從外部引入，但是外部的接口不一定能匹配，在這種情況下，就需要適配器模式來(lái)轉(zhuǎn)換接口。

Java的I/O類(lèi)庫(kù)中有許多這樣的需求，如將字符串轉(zhuǎn)成字節(jié)數(shù)據(jù)保存到文件中，將字節(jié)數(shù)據(jù)變成數(shù)據(jù)流等。具體來(lái)說(shuō)，InputStreamReader和OutputStreamWriter就是適配器的體現(xiàn)。InputStreamReader實(shí)現(xiàn)了Reader接口，并且持有InputStream的引用，其作用是將InputStream適配到Reader。源角色就是InputStream代表的實(shí)例對(duì)象，目標(biāo)角色就是Reader類(lèi)。OutputStreamWriter也是類(lèi)似的方式。

(2)裝飾器模式

裝飾器的作用是使得被裝飾者功能更強(qiáng)大，而且裝飾前后的使用方式不變。Java I/O類(lèi)庫(kù)中有許多不同的功能組合情況，這些不同的功能組合都是使用裝飾器模式實(shí)現(xiàn)的。以FileInputStream為例，其類(lèi)結(jié)構(gòu)如下：

由于java I/O庫(kù)需要很多性能的各種組合，如果這些性能都是用繼承來(lái)實(shí)現(xiàn)，那么每一種組合都需要一個(gè)類(lèi)，這樣就會(huì)造成大量行重復(fù)的類(lèi)出現(xiàn)。如果采用裝飾模式，那么類(lèi)的數(shù)目就會(huì)大大減少，性能的重復(fù)也可以減至最少。因此裝飾模式是java I/O庫(kù)基本模式。裝飾模式的引進(jìn)，造成靈活性和復(fù)雜性的提高。因此在使用 java I/O 庫(kù)時(shí)，必須理解java I/O庫(kù)是由一些基本的原始流處理器和圍繞它們的裝飾流處理器所組成的。

InputStream類(lèi)是以抽象組件的形式存在，而FileInputStream就是具體組件，它實(shí)現(xiàn)了抽象接口的所有方法，并且持有InputStream對(duì)象的引用。FileInputStream就是一個(gè)裝飾類(lèi)，而B(niǎo)ufferInputStream是這個(gè)裝飾類(lèi)的具體實(shí)現(xiàn)者，它給InputStream加入了新的功能，使得InputStream讀取的數(shù)據(jù)保存在內(nèi)存中，從而提高讀取性能。

(3)適配模式和裝飾模式的區(qū)別

適配模式是為了處理兩個(gè)借口不一致，改變現(xiàn)有接口使其匹配。

裝飾模式是在不改變現(xiàn)有接口的前提下，加入新的功能。

2.Javac中的訪問(wèn)者模式

javac 是java語(yǔ)言編程編譯器。全稱(chēng)javacompilation。javac工具讀由java語(yǔ)言編寫(xiě)的類(lèi)和接口的定義，并將它們編譯成字節(jié)代碼的class文件。javac 可以隱式編譯一些沒(méi)有在命令行中提及的源文件。用 -verbose 選項(xiàng)可跟蹤自動(dòng)編譯。當(dāng)編譯源文件時(shí)，編譯器常常需要它還沒(méi)有識(shí)別出的類(lèi)型的有關(guān)信息。對(duì)于源文件中使用、擴(kuò)展或?qū)崿F(xiàn)的每個(gè)類(lèi)或接口，編譯器都需要其類(lèi)型信息。這包括在源文件中沒(méi)有明確提及、但通過(guò)繼承提供信息的類(lèi)和接口。

Javac的編譯過(guò)程涉及許多語(yǔ)法分析，所有就有語(yǔ)法分析器、語(yǔ)義分析器和代碼生成器，期間需要多次遍歷語(yǔ)法樹(shù)。然而每次遍歷語(yǔ)法樹(shù)都會(huì)進(jìn)行不同的處理動(dòng)作，這是如何實(shí)現(xiàn)的呢?就是通過(guò)采用訪問(wèn)者模式設(shè)計(jì)的，每次遍歷都是一次訪問(wèn)者的執(zhí)行過(guò)程。

訪問(wèn)者模式可以使數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的操作解耦，使得增加對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的操作不需要去修改數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，也不必去修改原有的操作，從而執(zhí)行時(shí)再定義新的Visitor實(shí)現(xiàn)者就行了。在Javac中不同的編譯階段都定義了不同的訪問(wèn)者模式實(shí)現(xiàn)。

3.Tomcat中的設(shè)計(jì)模式

(1)門(mén)面模式

Tomcat中門(mén)面設(shè)計(jì)模式使用得很多，因?yàn)門(mén)omcat中有很多組件，每個(gè)組件要相互交互數(shù)據(jù)，用門(mén)面設(shè)計(jì)模式隔離數(shù)據(jù)是個(gè)很好的方法。

可以看到，HttpRequestFacade類(lèi)封裝了HttpRequest接口，能夠提供數(shù)據(jù)，通過(guò)HttpRequestFacade訪問(wèn)到的數(shù)據(jù)被代理到HttpReauest中、通常被封裝的對(duì)象都被設(shè)為Private或者Protectd的，防止在Facade中直接訪問(wèn)。

(2)觀察者模式

Tomcat中觀察者模式也有多處使用，前面講的控制組件生命周期的Lifecycle就是這 種模式的體現(xiàn)，還有對(duì)Servlet實(shí)例的創(chuàng)建、Session的管理、Container等都是同樣的原理。 下面主要看一下Lifecycle的具體實(shí)現(xiàn)。

Lifecycle的觀察者模式結(jié)構(gòu)圖如圖所示。

在上面的結(jié)構(gòu)圖中，LifecycleListener代表的是抽象觀察者，它定義一個(gè)lifecycleEvent 方法，這個(gè)方法就是當(dāng)主題變化時(shí)要執(zhí)行的方法。ServerLifecycleListener代表的是具體的 觀察者，它實(shí)現(xiàn)了 LifecycleListener接口的方法，就是這個(gè)具體的觀察者具體的實(shí)現(xiàn)方式。 Lifecycle接口代表的是抽象主題，它定義了管理觀察者的方法和它所要做的其他方法。而 StandardServer代表的是具體主題，它實(shí)現(xiàn)了抽象主題的所有方法。這里Tomcat對(duì)觀察者 做了擴(kuò)展，謂加了另外兩個(gè)類(lèi)：LifecycleSupport和LifecycleEvent，它們作為輔助類(lèi)擴(kuò)展 了觀察者的功能。LifecycleEvent使得可以定義事件類(lèi)別，不同的事件可區(qū)別處理，更加靈活。LifecycleSupport類(lèi)代理了主題對(duì)多觀察者的管理，將這個(gè)管理抽出來(lái)統(tǒng)一實(shí)現(xiàn)，以 后如采修改只要修改LifecycleSupport類(lèi)就可以了，不需要去修改所有的具體主題，因?yàn)?所有具體主題對(duì)觀察者的操作都被代理給LifecycleSupport類(lèi)了。這可以認(rèn)為是觀察者模式的改進(jìn)版。

(3)命令設(shè)計(jì)模式
Tomcat中命令模式在Connector和Container組件之間有體現(xiàn)，Tomcat作為一個(gè)應(yīng)用 服務(wù)器，無(wú)疑會(huì)接收到很多請(qǐng)求，如何分配和執(zhí)行這些請(qǐng)求是必須的功能。
下面分析一下Tomcat是如何實(shí)現(xiàn)命令模式的，下圖是Tomcat命令模式的結(jié)構(gòu)圖。

Connector作為抽象請(qǐng)求者，HttpConnector作為具體請(qǐng)求者。HttpProcessor作為命令。 Container作為命令的抽象接受者，ContainerBase作為具體的接受者。客戶(hù)端就是應(yīng)用服務(wù)器Server組件了。Server首先創(chuàng)建命令請(qǐng)求者HttpConnector對(duì)象，然后創(chuàng)建命令 HttpProcessor對(duì)象。再把命令對(duì)象交給命令接受者ContainerBase容器來(lái)處理，命令最終是被Tomcat的Container執(zhí)行的。命令可以以隊(duì)列的方式進(jìn)來(lái)，Container也可以以不同的 方式來(lái)處理請(qǐng)求，如HTTP1.0協(xié)議和HTTP1.1的處理方式就不同。

(4)責(zé)任鏈模式

Tomcat 中一個(gè)最容易發(fā)現(xiàn)的設(shè)計(jì)模式就是責(zé)任鏈設(shè)計(jì)模式，這個(gè)設(shè)計(jì)模式也是 Tomcat 中 Containe設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，整個(gè)容器就是通過(guò)一個(gè)鏈連接在一起的，這個(gè)鏈一直將請(qǐng)求正確地傳遞給最終處理請(qǐng)求的那個(gè) Servlet 。在Tomcat中這種設(shè)計(jì)模式兒乎被完整地使用，Tomcat的容器設(shè)置就是責(zé)任鏈模式，從Engine到Host再到Cortex，一直到Wrapper都通過(guò)這個(gè)鏈傳遞請(qǐng)求。

4.Spring中的設(shè)計(jì)模式

(1)簡(jiǎn)單工廠模式

又叫做靜態(tài)工廠方法(StaticFactory Method)模式，但不屬于23種GOF設(shè)計(jì)模式之一。

簡(jiǎn)單工廠模式的實(shí)質(zhì)是由一個(gè)工廠類(lèi)根據(jù)傳入的參數(shù)，動(dòng)態(tài)決定應(yīng)該創(chuàng)建哪一個(gè)產(chǎn)品類(lèi)。

spring中的BeanFactory就是簡(jiǎn)單工廠模式的體現(xiàn)，根據(jù)傳入一個(gè)唯一的標(biāo)識(shí)來(lái)獲得bean對(duì)象，但是否是在傳入?yún)?shù)后創(chuàng)建還是傳入?yún)?shù)前創(chuàng)建這個(gè)要根據(jù)具體情況來(lái)定。如下配置，就是在 HelloItxxz 類(lèi)中創(chuàng)建一個(gè) itxxzBean。

<beans>
    <bean id="singletonBean" class="com.kang.HelloItxxz">
        <constructor-arg>
            <value>Hello! 這是singletonBean!value>
        </constructor-arg>
   </ bean>

    <bean id="itxxzBean" class="com.kang.HelloItxxz"
        singleton="false">
        <constructor-arg>
            <value>Hello! 這是itxxzBean! value>
        </constructor-arg>
    </bean>

</beans>

(2)工廠方法模式

通常由應(yīng)用程序直接使用new創(chuàng)建新的對(duì)象，為了將對(duì)象的創(chuàng)建和使用相分離，采用工廠模式,即應(yīng)用程序?qū)?duì)象的創(chuàng)建及初始化職責(zé)交給工廠對(duì)象。

一般情況下,應(yīng)用程序有自己的工廠對(duì)象來(lái)創(chuàng)建bean.如果將應(yīng)用程序自己的工廠對(duì)象交給Spring管理,那么Spring管理的就不是普通的bean,而是工廠Bean。

以工廠方法中的靜態(tài)方法為例講解一下：

import java.util.Random;
public class StaticFactoryBean {
      public static Integer createRandom() {
           return new Integer(new Random().nextInt());
       }
}

建一個(gè)config.xm配置文件，將其納入Spring容器來(lái)管理,需要通過(guò)factory-method指定靜態(tài)方法名稱(chēng),createRandom方法必須是static的,才能找到

<bean id="random"
class="example.chapter3.StaticFactoryBean" factory-method="createRandom" scope="prototype"
/>

(3)單例模式

保證一個(gè)類(lèi)僅有一個(gè)實(shí)例，并提供一個(gè)訪問(wèn)它的全局訪問(wèn)點(diǎn)。

spring中的單例模式完成了后半句話(huà)，即提供了全局的訪問(wèn)點(diǎn)BeanFactory。但沒(méi)有從構(gòu)造器級(jí)別去控制單例，這是因?yàn)閟pring管理的是是任意的java對(duì)象。 Spring下默認(rèn)的bean均為singleton，可以通過(guò)singleton=“true|false” 或者 scope=“?”來(lái)指定

(4)代理模式

在Spring的Aop中，使用的Advice(通知)來(lái)增強(qiáng)被代理類(lèi)的功能。Spring實(shí)現(xiàn)這一AOP功能的原理就使用代理模式(1、JDK動(dòng)態(tài)代理。2、CGLib字節(jié)碼生成技術(shù)代理。)對(duì)類(lèi)進(jìn)行方法級(jí)別的切面增強(qiáng)，即，生成被代理類(lèi)的代理類(lèi)， 并在代理類(lèi)的方法前，設(shè)置攔截器，通過(guò)執(zhí)行攔截器重的內(nèi)容增強(qiáng)了代理方法的功能，實(shí)現(xiàn)的面向切面編程。

(5)模板方法模式

定義一個(gè)操作中的算法的骨架，而將一些步驟延遲到子類(lèi)中。Template Method使得子類(lèi)可以不改變一個(gè)算法的結(jié)構(gòu)即可重定義該算法的某些特定步驟。

Template Method模式一般是需要繼承的。這里想要探討另一種對(duì)Template Method的理解。spring中的JdbcTemplate，在用這個(gè)類(lèi)時(shí)并不想去繼承這個(gè)類(lèi)，因?yàn)檫@個(gè)類(lèi)的方法太多，但是我們還是想用到JdbcTemplate已有的穩(wěn)定的、公用的數(shù)據(jù)庫(kù)連接，那么我們?cè)趺崔k呢?我們可以把變化的東西抽出來(lái)作為一個(gè)參數(shù)傳入JdbcTemplate的方法中。但是變化的東西是一段代碼，而且這段代碼會(huì)用到JdbcTemplate中的變量。怎么辦?那我們就用回調(diào)對(duì)象吧。在這個(gè)回調(diào)對(duì)象中定義一個(gè)操縱JdbcTemplate中變量的方法，我們?nèi)?shí)現(xiàn)這個(gè)方法，就把變化的東西集中到這里了。然后我們?cè)賯魅脒@個(gè)回調(diào)對(duì)象到JdbcTemplate，從而完成了調(diào)用。這可能是Template Method不需要繼承的另一種實(shí)現(xiàn)方式吧。

(6)策略模式

Spring中的策略模式使用多如牛毛，所謂策略模式就是定義了算法族，分別封裝起來(lái)，讓他們之前可以互相轉(zhuǎn)換，此模式然該算法的變化獨(dú)立于使用算法的客戶(hù)。Spring的事務(wù)管理機(jī)制就是典型的策略模式，Spring事務(wù)策略是通過(guò)PlatformTransactionManager接口實(shí)現(xiàn)的，它是整個(gè)Spring事務(wù)的核心。它是對(duì)事務(wù)策略的一個(gè)高度抽象，不依賴(lài)于任何具體的事務(wù)策略，而對(duì)于底層的具體的事務(wù)策略它相應(yīng)的有不同的實(shí)現(xiàn)類(lèi)。而對(duì)于不同的事務(wù)策略的切換通常由Spring容器來(lái)負(fù)責(zé)管理，應(yīng)用程序既無(wú)須與具體的事務(wù)API耦合，也無(wú)須與特定的實(shí)現(xiàn)類(lèi)耦合而將應(yīng)用和持久化技術(shù)，事務(wù)API徹底分離開(kāi)來(lái)。

5.SpringMVC中的模板模式

所謂模板模式就是定義一個(gè)操作中的算法的骨架，而將一些步驟延遲到子類(lèi)中。SpringMVC在保證整個(gè)框架流程穩(wěn)定的情況下，預(yù)留很多口子，而這些口子都是所謂的模板方法，可以自由指定，從而保證了靈活性，接下來(lái)的很多使用最佳實(shí)踐都是基于這種設(shè)計(jì)模式才可以實(shí)現(xiàn)。例如，下面的代碼中doResolveException(..)就是一個(gè)口子，子類(lèi)方法doResolveException(..)可以定義具體如何處理異常。

public ModelAndView resolveException(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler,
        Exception ex) {
    if (shouldApplyTo(request, handler)) {
        logException(ex, request);
        prepareResponse(ex, response);
        return doResolveException(request, response, handler, ex);
    } else {
        return null;
    }
}

protected abstract ModelAndView doResolveException(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response,
        Object handler, Exception ex);

以上就是動(dòng)力節(jié)點(diǎn)小編介紹的“Java的設(shè)計(jì)模式常見(jiàn)應(yīng)用場(chǎng)景”的內(nèi)容，希望對(duì)大家有幫助，如有疑問(wèn)，請(qǐng)?jiān)诰€咨詢(xún)，有專(zhuān)業(yè)老師隨時(shí)為您服務(wù)。