設計模式（Design Patterns）
——可復用面向對象軟件的基礎
設計模式（Design pattern）是一套被反復使用、多數人知曉的、經過分類編目的、代碼設計經驗的總結。使用設計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，設計模式於己於他人於系統都是多贏的，設計模式使代碼編制真正工程化，設計模式是軟件工程的基石，如同大廈的一塊塊磚石一樣。項目中合理的運用設計模式可以完美的解決很多問題，每種模式在現在中都有相應的原理來與之對應，每一個模式描述了一個在我們周圍不斷重復發生的問題，以及該問題的核心解決方案，這也是它能被廣泛應用的原因。本章系Java之美[從菜鳥到高手演變]系列之設計模式，我們會以理論與實踐相結合的方式來進行本章的學習，希望廣大程序愛好者，學好設計模式，做一個優秀的軟件工程師！
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一、設計模式的分類
總體來說設計模式分為三大類：
創建型模式，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。
結構型模式，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、責任鏈模式、命令模式、備忘錄模式、狀態模式、訪問者模式、中介者模式、解釋器模式。
其實還有兩類：並發型模式和線程池模式。用一個圖片來整體描述一下：
二、設計模式的六大原則
1、開閉原則（Open Close Principle）
開閉原則就是說對擴展開放，對修改關閉。在程序需要進行拓展的時候，不能去修改原有的代碼，實現一個熱插拔的效果。所以一句話概括就是：為了使程序的擴展性好，易於維護和升級。想要達到這樣的效果，我們需要使用接口和抽象類，後面的具體設計中我們會提到這點。
2、裡氏代換原則（Liskov Substitution Principle）
裡氏代換原則(Liskov Substitution Principle LSP)面向對象設計的基本原則之一。 裡氏代換原則中說，任何基類可以出現的地方，子類一定可以出現。 LSP是繼承復用的基石，只有當衍生類可以替換掉基類，軟件單位的功能不受到影響時，基類才能真正被復用，而衍生類也能夠在基類的基礎上增加新的行為。裡氏代換原則是對“開-閉”原則的補充。實現“開-閉”原則的關鍵步驟就是抽象化。而基類與子類的繼承關系就是抽象化的具體實現，所以裡氏代換原則是對實現抽象化的具體步驟的規范。—— From Baidu 百科
3、依賴倒轉原則（Dependence Inversion Principle）
這個是開閉原則的基礎，具體內容：針對接口編程，依賴於抽象而不依賴於具體。
4、接口隔離原則（Interface Segregation Principle）
這個原則的意思是：使用多個隔離的接口，比使用單個接口要好。還是一個降低類之間的耦合度的意思，從這兒我們看出，其實設計模式就是一個軟件的設計思想，從大型軟件架構出發，為了升級和維護方便。所以上文中多次出現：降低依賴，降低耦合。
5、迪米特法則（最少知道原則）（Demeter Principle）
為什麼叫最少知道原則，就是說：一個實體應當盡量少的與其他實體之間發生相互作用，使得系統功能模塊相對獨立。
6、合成復用原則（Composite Reuse Principle）
原則是盡量使用合成/聚合的方式，而不是使用繼承。
三、Java的23中設計模式
從這一塊開始，我們詳細介紹Java中23種設計模式的概念，應用場景等情況，並結合他們的特點及設計模式的原則進行分析。
1、工廠方法模式（Factory Method）
工廠方法模式分為三種：
11、普通工廠模式，就是建立一個工廠類，對實現了同一接口的一些類進行實例的創建。首先看下關系圖：
舉例如下：（我們舉一個發送郵件和短信的例子）
首先，創建二者的共同接口：
[java] view plaincopy
其次，創建實現類：
[java] view plaincopy
[java] view plaincopy
最後，建工廠類：
[java] view plaincopy
我們來測試下：
輸出：this is sms sender!
22、多個工廠方法模式，是對普通工廠方法模式的改進，在普通工廠方法模式中，如果傳遞的字符串出錯，則不能正確創建對象，而多個工廠方法模式是提供多個工廠方法，分別創建對象。關系圖：
將上面的代碼做下修改，改動下SendFactory類就行，如下：
[java] view plaincopypublic class SendFactory {
public Sender produceMail(){
測試類如下：
[java] view plaincopy
輸出：this is mailsender!
33、靜態工廠方法模式，將上面的多個工廠方法模式裡的方法置為靜態的，不需要創建實例，直接調用即可。
[java] view plaincopy
[java] view plaincopy
輸出：this is mailsender!
總體來說，工廠模式適合：凡是出現了大量的產品需要創建，並且具有共同的接口時，可以通過工廠方法模式進行創建。在以上的三種模式中，第一種如果傳入的字符串有誤，不能正確創建對象，第三種相對於第二種，不需要實例化工廠類，所以，大多數情況下，我們會選用第三種——靜態工廠方法模式。
2、抽象工廠模式（Abstract Factory）
工廠方法模式有一個問題就是，類的創建依賴工廠類，也就是說，如果想要拓展程序，必須對工廠類進行修改，這違背了閉包原則，所以，從設計角度考慮，有一定的問題，如何解決？就用到抽象工廠模式，創建多個工廠類，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。因為抽象工廠不太好理解，我們先看看圖，然後就和代碼，就比較容易理解。
請看例子：
[java] view plaincopy
兩個實現類：
[java] view plaincopy
[java] view plaincopy
兩個工廠類：
[java] view plaincopy
[java] view plaincopy
在提供一個接口：
[java] view plaincopy
測試類：
[java] view plaincopy
其實這個模式的好處就是，如果你現在想增加一個功能：發即時信息，則只需做一個實現類，實現Sender接口，同時做一個工廠類，實現Provider接口，就OK了，無需去改動現成的代碼。這樣做，拓展性較好！
3、單例模式（Singleton）
單例對象（Singleton）是一種常用的設計模式。在Java應用中，單例對象能保證在一個JVM中，該對象只有一個實例存在。這樣的模式有幾個好處：
1、某些類創建比較頻繁，對於一些大型的對象，這是一筆很大的系統開銷。
2、省去了new操作符，降低了系統內存的使用頻率，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，如果該類可以創建多個的話，系統完全亂了。（比如一個軍隊出現了多個司令員同時指揮，肯定會亂成一團），所以只有使用單例模式，才能保證核心交易服務器獨立控制整個流程。
首先我們寫一個簡單的單例類：
[java] view plaincopy
這個類可以滿足基本要求，但是，像這樣毫無線程安全保護的類，如果我們把它放入多線程的環境下，肯定就會出現問題了，如何解決？我們首先會想到對getInstance方法加synchronized關鍵字，如下：
[java] view plaincopy
但是，synchronized關鍵字鎖住的是這個對象，這樣的用法，在性能上會有所下降，因為每次調用getInstance()，都要對對象上鎖，事實上，只有在第一次創建對象的時候需要加鎖，之後就不需要了，所以，這個地方需要改進。我們改成下面這個：
[java] view plaincopy
似乎解決了之前提到的問題，將synchronized關鍵字加在了內部，也就是說當調用的時候是不需要加鎖的，只有在instance為null，並創建對象的時候才需要加鎖，性能有一定的提升。但是，這樣的情況，還是有可能有問題的，看下面的情況：在Java指令中創建對象和賦值操作是分開進行的，也就是說instance = new Singleton();語句是分兩步執行的。但是JVM並不保證這兩個操作的先後順序，也就是說有可能JVM會為新的Singleton實例分配空間，然後直接賦值給instance成員，然後再去初始化這個Singleton實例。這樣就可能出錯了，我們以A、B兩個線程為例：
a>A、B線程同時進入了第一個if判斷
b>A首先進入synchronized塊，由於instance為null，所以它執行instance = new Singleton();
c>由於JVM內部的優化機制，JVM先畫出了一些分配給Singleton實例的空白內存，並賦值給instance成員（注意此時JVM沒有開始初始化這個實例），然後A離開了synchronized塊。
d>B進入synchronized塊，由於instance此時不是null，因此它馬上離開了synchronized塊並將結果返回給調用該方法的程序。
e>此時B線程打算使用Singleton實例，卻發現它沒有被初始化，於是錯誤發生了。
所以程序還是有可能發生錯誤，其實程序在運行過程是很復雜的，從這點我們就可以看出，尤其是在寫多線程環境下的程序更有難度，有挑戰性。我們對該程序做進一步優化：
[java] view plaincopy
實際情況是，單例模式使用內部類來維護單例的實現，JVM內部的機制能夠保證當一個類被加載的時候，這個類的加載過程是線程互斥的。這樣當我們第一次調用getInstance的時候，JVM能夠幫我們保證instance只被創建一次，並且會保證把賦值給instance的內存初始化完畢，這樣我們就不用擔心上面的問題。同時該方法也只會在第一次調用的時候使用互斥機制，這樣就解決了低性能問題。這樣我們暫時總結一個完美的單例模式：
[java] view plaincopy
其實說它完美，也不一定，如果在構造函數中拋出異常，實例將永遠得不到創建，也會出錯。所以說，十分完美的東西是沒有的，我們只能根據實際情況，選擇最適合自己應用場景的實現方法。也有人這樣實現：因為我們只需要在創建類的時候進行同步，所以只要將創建和getInstance()分開，單獨為創建加synchronized關鍵字，也是可以的：
[java] view plaincopy
考慮性能的話，整個程序只需創建一次實例，所以性能也不會有什麼影響。
補充：采用"影子實例"的辦法為單例對象的屬性同步更新
[java] view plaincopy
通過單例模式的學習告訴我們：
1、單例模式理解起來簡單，但是具體實現起來還是有一定的難度。
2、synchronized關鍵字鎖定的是對象，在用的時候，一定要在恰當的地方使用（注意需要使用鎖的對象和過程，可能有的時候並不是整個對象及整個過程都需要鎖）。
到這兒，單例模式基本已經講完了，結尾處，筆者突然想到另一個問題，就是采用類的靜態方法，實現單例模式的效果，也是可行的，此處二者有什麼不同？
首先，靜態類不能實現接口。（從類的角度說是可以的，但是那樣就破壞了靜態了。因為接口中不允許有static修飾的方法，所以即使實現了也是非靜態的）
其次，單例可以被延遲初始化，靜態類一般在第一次加載是初始化。之所以延遲加載，是因為有些類比較龐大，所以延遲加載有助於提升性能。
再次，單例類可以被繼承，他的方法可以被覆寫。但是靜態類內部方法都是static，無法被覆寫。
最後一點，單例類比較靈活，畢竟從實現上只是一個普通的Java類，只要滿足單例的基本需求，你可以在裡面隨心所欲的實現一些其它功能，但是靜態類不行。從上面這些概括中，基本可以看出二者的區別，但是，從另一方面講，我們上面最後實現的那個單例模式，內部就是用一個靜態類來實現的，所以，二者有很大的關聯，只是我們考慮問題的層面不同罷了。兩種思想的結合，才能造就出完美的解決方案，就像HashMap采用數組+鏈表來實現一樣，其實生活中很多事情都是這樣，單用不同的方法來處理問題，總是有優點也有缺點，最完美的方法是，結合各個方法的優點，才能最好的解決問題！
4、建造者模式（Builder）
工廠類模式提供的是創建單個類的模式，而建造者模式則是將各種產品集中起來進行管理，用來創建復合對象，所謂復合對象就是指某個類具有不同的屬性，其實建造者模式就是前面抽象工廠模式和最後的Test結合起來得到的。我們看一下代碼：
還和前面一樣，一個Sender接口，兩個實現類MailSender和SmsSender。最後，建造者類如下：
測試類：
[java] view plaincopy
從這點看出，建造者模式將很多功能集成到一個類裡，這個類可以創造出比較復雜的東西。所以與工廠模式的區別就是：工廠模式關注的是創建單個產品，而建造者模式則關注創建符合對象，多個部分。因此，是選擇工廠模式還是建造者模式，依實際情況而定。
5、原型模式（Prototype）
原型模式雖然是創建型的模式，但是與工程模式沒有關系，從名字即可看出，該模式的思想就是將一個對象作為原型，對其進行復制、克隆，產生一個和原對象類似的新對象。本小結會通過對象的復制，進行講解。在Java中，復制對象是通過clone()實現的，先創建一個原型類：
很簡單，一個原型類，只需要實現Cloneable接口，覆寫clone方法，此處clone方法可以改成任意的名稱，因為Cloneable接口是個空接口，你可以任意定義實現類的方法名，如cloneA或者cloneB，因為此處的重點是super.clone()這句話，super.clone()調用的是Object的clone()方法，而在Object類中，clone()是native（不是Java本身的方法）的，具體怎麼實現，我會在另一篇文章中，關於解讀Java中本地方法的調用，此處不再深究。在這兒，我將結合對象的淺復制和深復制來說一下，首先需要了解對象深、淺復制的概念：
淺復制：將一個對象復制後，基本數據類型的變量都會重新創建，而引用類型，指向的還是原對象所指向的。
深復制：將一個對象復制後，不論是基本數據類型還有引用類型，都是重新創建的。簡單來說，就是深復制進行了完全徹底的復制，而淺復制不徹底。
此處，寫一個深淺復制的例子：
[java] view plaincopy
要實現深復制，需要采用流的形式讀入當前對象的二進制輸入，再寫出二進制數據對應的對象。
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適配器模式：
我們接著討論設計模式，上篇文章我講完了5種創建型模式，這章開始，我將講下7種結構型模式：適配器模式、裝飾模式、代理模式、外觀模式、橋接模式、組合模式、享元模式。其中對象的適配器模式是各種模式的起源，我們看下面的圖：
適配器模式將某個類的接口轉換成客戶端期望的另一個接口表示，目的是消除由於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。首先，我們來看看類的適配器模式，先看類圖：
核心思想就是：有一個Source類，擁有一個方法，待適配，目標接口是Targetable，通過Adapter類，將Source的功能擴展到Targetable裡，看代碼：
[java] view plaincopy
[java] view plaincopy
[java] view plaincopy
Adapter類繼承Source類，實現Targetable接口，下面是測試類：
[java] view plaincopy
輸出：
this is original method!
this is the targetable method!
這樣Targetable接口的實現類就具有了Source類的功能。
對象的適配器模式
基本思路和類的適配器模式相同，只是將Adapter類作修改，這次不繼承Source類，而是持有Source類的實例，以達到解決兼容性的問題。看圖：
只需要修改Adapter類的源碼即可：
[java] view plaincopy
測試類：
[java] view plaincopy
輸出與第一種一樣，只是適配的方法不同而已。
接口的適配器模式
第三種適配器模式是接口的適配器模式，接口的適配器是這樣的：有時我們寫的一個接口中有多個抽象方法，當我們寫該接口的實現類時，必須實現該接口的所有方法，這明顯有時比較浪費，因為並不是所有的方法都是我們需要的，有時只需要某一些，此處為了解決這個問題，我們引入了接口的適配器模式，借助於一個抽象類（抽象類中可以沒有抽象的方法，但是如果一個類中有抽象方法，那麼這個類一定是抽象類），該抽象類實現了該接口，實現了所有的方法，而我們不和原始的接口打交道，只和該抽象類取得聯系，所以我們寫一個類，繼承該抽象類，重寫我們需要的方法就行。看一下類圖：
這個很好理解，在實際開發中，我們也常會遇到這種接口中定義了太多的方法，以致於有時我們在一些實現類中並不是都需要。看代碼：
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抽象類Wrapper2：（wrapper:包裝紙，封套，封皮）
[java] view plaincopy
[java] view plaincopy
[java] view plaincopy
[java] view plaincopy
測試輸出：
the sourceable interface's first Sub1!
the sourceable interface's second Sub2!
達到了我們的效果！
講了這麼多，總結一下三種適配器模式的應用場景：
類的適配器模式：當希望將一個類轉換成滿足另一個新接口的類時，可以使用類的適配器模式，創建一個新類，繼承原有的類，實現新的接口即可。
對象的適配器模式：當希望將一個對象轉換成滿足另一個新接口的對象時，可以創建一個Wrapper類，持有原類的一個實例，在Wrapper類的方法中，調用實例的方法就行。
接口的適配器模式：當不希望實現一個接口中所有的方法時，可以創建一個抽象類Wrapper，實現所有方法，我們寫別的類的時候，繼承抽象類即可。
7、裝飾模式（Decorator：室內裝飾師，油漆匠）
顧名思義，裝飾模式就是給一個對象增加一些新的功能，而且是動態的，要求裝飾對象和被裝飾對象實現同一個接口，裝飾對象持有被裝飾對象的實例，關系圖如下：
Source類是被裝飾類，Decorator類是一個裝飾類，可以為Source類動態的添加一些功能，代碼如下：
[java] view plaincopy
[java] view plaincopy
[java] view plaincopy
測試類：
[java] view plaincopy
輸出：
before decorator!
the original method!
after decorator!
裝飾器模式的應用場景：
1、需要擴展一個類的功能。
2、動態(創建的時候，把被創裝飾的類的對象作為構造方法的參數傳遞到裝飾類中)的為一個對象增加功能，而且還能動態撤銷。（繼承不能做到這一點，繼承的功能是靜態的，不能動態增刪。）
缺點：產生過多相似的對象，不易排錯！
8、代理模式（Proxy）
其實每個模式名稱就表明了該模式的作用，代理模式就是多一個代理類出來，替原對象進行一些操作，比如我們在租房子的時候回去找中介，為什麼呢？因為你對該地區房屋的信息掌握的不夠全面，希望找一個更熟悉的人去幫你做，此處的代理就是這個意思。再如我們有的時候打官司，我們需要請律師，因為律師在法律方面有專長，可以替我們進行操作，表達我們的想法。先來看看關系圖：
根據上文的闡述，代理模式就比較容易的理解了，我們看下代碼：
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測試類：
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[java] view plaincopy
輸出：
before proxy!
the original method!
after proxy!
代理模式的應用場景：
如果已有的方法在使用的時候需要對原有的方法進行改進，此時有兩種辦法：
1、修改原有的方法來適應。這樣違反了“對擴展開放，對修改關閉”的原則。
2、就是采用一個代理類調用原有的方法，且對產生的結果進行控制。這種方法就是代理模式。
使用代理模式，可以將功能劃分的更加清晰，有助於後期維護！
補充：
被代理的類要實現了接口，然後創建一個實現了同樣接口的代理類，在代理類中先對原有的類進行前置或後置增強(在代理類的成員位置聲明被代理類的變量，然後構造方法中創建被代理類的實例，並把該實例的引用傳遞給成員變量，最後創建具體的增強方法，並在代理類實現的具體要被增強的方法中使用被代理類的對象調用被增強的方法，並在調用的前面或後面增加具體的增強方法)；
9、外觀模式（Facade：外表; 建築物的正面; 虛偽，假象）
外觀模式是為了解決類與類之間的依賴關系的，像spring一樣，可以將類和類之間的關系配置到配置文件中，而外觀模式就是將他們的關系放在一個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，看下類圖：（我們以一個計算機的啟動過程為例）
我們先看下實現類：
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User類如下：
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輸出：
start the computer!
cpu startup!
memory startup!
disk startup!
start computer finished!
begin to close the computer!
cpu shutdown!
memory shutdown!
disk shutdown!
computer closed!
如果我們沒有Computer類，那麼，CPU、Memory、Disk他們之間將會相互持有實例，產生關系，這樣會造成嚴重的依賴，修改一個類，可能會帶來其他類的修改，這不是我們想要看到的，有了Computer類，他們之間的關系被放在了Computer類裡，這樣就起到了解耦的作用，這，就是外觀模式！
10、橋接模式（Bridge）
橋接模式就是把事物和其具體實現分開，使他們可以各自獨立的變化。橋接的用意是：將抽象化與實現化解耦，使得二者可以獨立變化，像我們常用的JDBC橋DriverManager一樣，JDBC進行連接數據庫的時候，在各個數據庫之間進行切換（都是實現了同一個接口規范，只要調用接口就可以操作具體的實現類的功能），基本不需要動太多的代碼，甚至絲毫不用動，原因就是JDBC提供統一接口，每個數據庫提供各自的實現，用一個叫做數據庫驅動的程序來橋接就行了。我們來看看關系圖：
實現代碼：
先定義接口：
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分別定義兩個實現類：
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定義一個橋，持有Sourceable的一個實例：
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測試類：
[java] view plaincopy
output：
this is the first sub!
this is the second sub!
這樣，就通過對Bridge類的調用，實現了對接口Sourceable的實現類SourceSub1和SourceSub2的調用。接下來我再畫個圖，大家就應該明白了，因為這個圖是我們JDBC連接的原理，有數據庫學習基礎的，一結合就都懂了。
11、組合模式（Composite）
組合模式有時又叫部分-整體模式在處理類似樹形結構的問題時比較方便，看看關系圖：
直接來看代碼：
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使用場景：將多個對象組合在一起進行操作，常用於表示樹形結構中，例如二叉樹，數等。
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12、享元模式（Flyweight:次最輕量級的拳擊選手）
享元模式的主要目的是實現對象的共享，即共享池，當系統中對象多的時候可以減少內存的開銷，通常與工廠模式一起使用。
FlyWeightFactory負責創建和管理享元單元，當一個客戶端請求時，工廠需要檢查當前對象池中是否有符合條件的對象，如果有，就返回已經存在的對象，如果沒有，則創建一個新對象，FlyWeight是超類。一提到共享池，我們很容易聯想到Java裡面的JDBC連接池，想想每個連接的特點，我們不難總結出：適用於作共享的一些個對象，他們有一些共有的屬性，就拿數據庫連接池來說，url、driverClassName、username、password及dbname，這些屬性對於每個連接來說都是一樣的，所以就適合用享元模式來處理，建一個工廠類，將上述類似屬性作為內部數據，其它的作為外部數據，在方法調用時，當做參數傳進來，這樣就節省了空間，減少了實例的數量。
看個例子：
看下數據庫連接池的代碼：
[java] view plaincopy
通過連接池的管理，實現了數據庫連接的共享，不需要每一次都重新創建連接，節省了數據庫重新創建的開銷，提升了系統的性能！本章講解了7種結構型模式，因為篇幅的問題，剩下的11種行為型模式，本章是關於設計模式的最後一講，會講到第三種設計模式——行為型模式，共11種：策略模式、模板方法模式、觀察者模式、迭代子模式、責任鏈模式、命令模式、備忘錄模式、狀態模式、訪問者模式、中介者模式、解釋器模式。這段時間一直在寫關於設計模式的東西，終於寫到一半了，寫博文是個很費時間的東西，因為我得為讀者負責，不論是圖還是代碼還是表述，都希望能盡量寫清楚，以便讀者理解，我想不論是我還是讀者，都希望看到高質量的博文出來，從我本人出發，我會一直堅持下去，不斷更新，源源動力來自於讀者朋友們的不斷支持，我會盡自己的努力，寫好每一篇文章！希望大家能不斷給出意見和建議，共同打造完美的博文！
先來張圖，看看這11中模式的關系：
第一類：通過父類與子類的關系進行實現。
第二類：兩個類之間。
第三類：類的狀態。
第四類：通過中間類
13、策略模式（strategy）
策略模式定義了一系列算法，並將每個算法封裝起來，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。需要設計一個接口，為一系列實現類提供統一的方法，多個實現類實現該接口，設計一個抽象類（可有可無，屬於輔助類，該類提供一些通用的方法，供子類直接調用，子類不用再重寫，提高代碼的重用性），提供輔助函數，關系圖如下：
圖中ICalculator提供統一的方法，
AbstractCalculator是輔助類，提供輔助方法，接下來，依次實現下每個類：
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輔助類：
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三個實現類：
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簡單的測試類：
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首先統一接口：
輸出：10
策略模式的決定權在用戶，系統本身提供不同算法的實現，新增或者刪除算法，對各種算法做封裝。因此，策略模式多用在算法決策系統中，外部用戶只需要決定用哪個算法即可。
14、模板方法模式（Template Method）
解釋一下模板方法模式，就是指：一個抽象類中，有一個主方法，再定義1...n個方法，可以是抽象的，也可以是實際的方法，定義一個類，繼承該抽象類，重寫抽象方法，通過調用抽象類，實現對子類的調用，先看個關系圖：
就是在AbstractCalculator類中定義一個主方法calculate，calculate()調用spilt()等，Plus和Minus分別繼承AbstractCalculator類，通過對AbstractCalculator的調用實現對子類的調用，看下面的例子：
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測試類：
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我跟蹤下這個小程序的執行過程：首先將exp和"\\+"做參數，調用AbstractCalculator類裡的calculate(String,String)方法，在calculate(String,String)裡調用同類的split()，之後再調用calculate(int ,int)方法，從這個方法進入到子類中，執行完return num1 + num2後，將值返回到AbstractCalculator類，賦給result，打印出來。正好驗證了我們開頭的思路。
15、觀察者模式（Observer：觀察員; 遵守者，觀察者; 觀察團）
包括這個模式在內的接下來的四個模式，都是類和類之間的關系，不涉及到繼承，學的時候應該記得歸納，記得本文最開始的那個圖。觀察者模式很好理解，類似於郵件訂閱和RSS訂閱，當我們浏覽一些博客或wiki時，經常會看到RSS圖標，就這的意思是，當你訂閱了該文章，如果後續有更新，會及時通知你。其實，簡單來講就一句話：當一個對象變化時，其它依賴該對象的對象都會收到通知，並且隨著變化！對象之間是一種一對多的關系。先來看看關系圖：
我解釋下這些類的作用：MySubject類就是我們的主對象，Observer1和Observer2是依賴於（依賴到）MySubject的對象，當MySubject變化時，Observer1和Observer2必然變化。AbstractSubject類中定義著需要監控的對象列表，可以對其進行修改：增加或刪除被監控對象，且當MySubject變化時，負責通知在列表內存在的對象。我們看實現代碼：
一個Observer接口：
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兩個實現類：
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Subject接口及實現類：
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測試類：
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輸出：
update self!
observer1 has received!
observer2 has received!
這些東西，其實不難，只是有些抽象，不太容易整體理解，建議讀者：根據關系圖，新建項目，自己寫代碼（或者參考我的代碼）,按照總體思路走一遍，這樣才能體會它的思想，理解起來容易！
16、迭代子模式（Iterator）
顧名思義，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；
用於對聚集對象進行遍歷訪問。我們看下關系圖：
這個思路和我們常用的一模一樣，MyCollection中定義了集合的一些操作，MyIterator中定義了一系列迭代操作，且持有Collection實例，我們來看看實現代碼：
兩個接口：
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兩個實現：
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測試類：
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輸出：A B C D E
此處我們貌似模擬了一個集合類的過程，感覺是不是很爽？其實JDK中各個類也都是這些基本的東西，加一些設計模式，再加一些優化放到一起的，只要我們把這些東西學會了，掌握好了，我們也可以寫出自己的集合類，甚至框架！
17、責任鏈模式（Chain of Responsibility）
接下來我們將要談談責任鏈模式，有多個對象，每個對象持有對下一個對象的引用，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。但是發出者並不清楚到底最終那個對象會處理該請求，所以，責任鏈模式可以實現，在隱瞞客戶端的情況下，對系統進行動態的調整。先看看關系圖：
Abstracthandler類提供了get和set方法，方便MyHandle類設置和修改引用對象，MyHandle類是核心，實例化後生成一系列相互持有的對象，構成一條鏈。
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//公共的處理接口
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//抽象方法，提供公共的操作代碼，供繼承該類子類調用，提高代碼的重用性
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//具體的操作類，繼承抽象類，並實現接口和接口中的方法
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輸出：
h1deal!
h2deal!
h3deal!
此處強調一點就是，鏈接上的請求可以是一條鏈，可以是一個樹，還可以是一個環，模式本身不約束這個，需要我們自己去實現，同時，在一個時刻，命令只允許由一個對象傳給另一個對象，而不允許傳給多個對象。
18、命令模式（Command）
命令模式很好理解，舉個例子，司令員下令讓士兵去干件事情，從整個事情的角度來考慮，司令員的作用是，發出口令，口令經過傳遞，傳到了士兵耳朵裡，士兵去執行。這個過程好在，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，司令員要的是結果，不會去關注到底士兵是怎麼實現的。我們看看關系圖：
Invoker是調用者（司令員），Receiver是被調用者（士兵），MyCommand是命令，實現了Command接口，持有接收對象，看實現代碼：
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輸出：command received!
這個很好理解，命令模式的目的就是達到命令的發出者和執行者之間解耦，實現請求和執行分開，熟悉Struts的同學應該知道，Struts其實就是一種將請求和呈現分離的技術，其中必然涉及命令模式的思想！
其實每個設計模式都是很重要的一種思想，看上去很熟，其實是因為我們在學到的東西中都有涉及，盡管有時我們並不知道，其實在Java本身的設計之中處處都有體現，像AWT、JDBC、集合類、IO管道或者是Web框架，裡面設計模式無處不在。因為我們篇幅有限，很難講每一個設計模式都講的很詳細，不過我會盡我所能，盡量在有限的空間和篇幅內，把意思寫清楚了，更好讓大家明白。本章不出意外的話，應該是設計模式最後一講了，首先還是上一下上篇開頭的那個圖：
本章講講第三類和第四類。
19、備忘錄模式（Memento）
主要目的是保存一個對象的某個狀態，以便在適當的時候恢復對象，個人覺得叫備份模式更形象些，通俗的講下：假設有原始類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的一些內部狀態，類C呢，就是一個用來存儲備忘錄的，且只能存儲，不能修改等操作。做個圖來分析一下：
Original類是原始類，裡面有需要保存的屬性value及創建一個備忘錄類，用來保存value值。Memento類是備忘錄類，Storage類是存儲備忘錄的類，持有Memento類的實例，該模式很好理解。直接看源碼：
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測試類：
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輸出：
初始化狀態為：egg
修改後的狀態為：niu
恢復後的狀態為：egg
簡單描述下：
新建原始類時，value被初始化為egg，後經過修改，將value的值置為niu，最後倒數第二行進行恢復狀態，結果成功恢復了。其實我覺得這個模式叫“備份-恢復”模式最形象。
20、狀態模式（State）
核心思想就是：當對象的狀態改變時，同時改變其行為，很好理解！就拿QQ來說，有幾種狀態，在線、隱身、忙碌等，每個狀態對應不同的操作，而且你的好友也能看到你的狀態，所以，狀態模式就兩點：
1、可以通過改變狀態來獲得不同的行為。
2、你的好友能同時看到你的變化。
看圖：
State類是個狀態類，Context類可以實現切換，我們來看看代碼：
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測試類：
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輸出：
execute the first opt!
execute the second opt!
根據這個特性，狀態模式在日常開發中用的挺多的，尤其是做網站的時候，我們有時希望根據對象的某一屬性，區別開他們的一些功能，比如說簡單的權限控制等。
21、訪問者模式（Visitor）
訪問者模式把數據結構和作用於結構上的操作解耦合，使得操作集合可相對自由地演化。訪問者模式適用於數據結構相對穩定算法又易變化的系統。因為訪問者模式使得算法操作增加變得容易。若系統數據結構對象易於變化，經常有新的數據對象增加進來，則不適合使用訪問者模式。訪問者模式的優點是增加操作很容易，因為增加操作意味著增加新的訪問者。訪問者模式將有關行為集中到一個訪問者對象中，其改變不影響系統數據結構。其缺點就是增加新的數據結構很困難。—— From 百科
簡單來說，訪問者模式就是一種分離對象數據結構與行為的方法，通過這種分離，可達到為一個被訪問者動態添加新的操作而無需做其它的修改的效果。簡單關系圖：
來看看原碼：一個Visitor類，存放要訪問的對象，
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Subject類，accept方法，接受將要訪問它的對象，getSubject()獲取將要被訪問的屬性，
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測試：
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輸出：visit the subject：love
該模式適用場景：
如果我們想為一個現有的類增加新功能，不得不考慮幾個事情：
1、新功能會不會與現有功能出現兼容性問題？
2、以後會不會再需要添加？
3、如果類不允許修改代碼怎麼辦？
面對這些問題，最好的解決方法就是使用訪問者模式，訪問者模式適用於數據結構相對穩定的系統，把數據結構和算法解耦；
22、中介者模式（Mediator:調解人，調停者，傳遞者，中介物）
中介者模式也是用來降低類類之間的耦合的，因為如果類類之間有依賴關系的話，不利於功能的拓展和維護，因為只要修改一個對象，其它關聯的對象都得進行修改。如果使用中介者模式，只需關心和Mediator類的關系，具體類類之間的關系及調度交給Mediator就行，這有點像spring容器的作用。先看看圖：
User類統一接口，User1和User2分別是不同的對象，二者之間有關聯，如果不采用中介者模式，則需要二者相互持有引用，這樣二者的耦合度很高，為了解耦，引入了Mediator類，提供統一接口，MyMediator為其實現類，裡面持有User1和User2的實例，用來實現對User1和User2的控制。這樣User1和User2兩個對象相互獨立，他們只需要保持好和Mediator之間的關系就行，剩下的全由MyMediator類來維護！基本實現：
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測試類：
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輸出：
user1 exe!
user2 exe!
23、解釋器模式（Interpreter）
解釋器模式是我們暫時的最後一講，一般主要應用在OOP開發中的編譯器的開發中，所以適用面比較窄。
OOP：Object Oriented Programming，OOP，面向對象程序設計；
Context類是一個上下文環境類，Plus和Minus分別是用來計算的實現，代碼如下：
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最後輸出正確的結果：3。
基本就這樣，解釋器模式用來做各種各樣的解釋器，如正則表達式等的解釋器等等！
資源：http://download.csdn.net/detail/zhangerqing/4835830
原文鏈接：http://blog.csdn.net/zhangerqing
