1 設計模式簡介和工廠模式

1. 設計模式的類型

總共有 23 種設計模式。這些模式可以分爲三大類：創建型模式（Creational Patterns）、結構型模式（Structural Patterns）、行爲型模式（Behavioral Patterns），還有一種設計模式：J2EE 設計模式。

1.1 創建型模式

這些設計模式提供了一種在創建對象的同時隱藏創建邏輯的方式，而不是使用 new 運算符直接實例化對象。這使得程序在判斷針對某個給定實例需要創建哪些對象時更加靈活。
包含

• 工廠模式（Factory Pattern）
• 抽象工廠模式（Abstract Factory Pattern）
• 單例模式（Singleton Pattern）
• 建造者模式（Builder Pattern）
• 原型模式（Prototype Pattern）

1.2 結構型模式

這些設計模式關注類和對象的組合。繼承的概念被用來組合接口和定義組合對象獲得新功能的方式。

• 適配器模式（Adapter Pattern）
• 橋接模式（Bridge Pattern）
• 過濾器模式（Filter、Criteria Pattern）
• 組合模式（Composite Pattern）
• 裝飾器模式（Decorator Pattern）
• 外觀模式（Facade Pattern）
• 享元模式（Flyweight Pattern）
• 代理模式（Proxy Pattern）

1.3 行爲型模式

這些設計模式特別關注對象之間的通信。

• 責任鏈模式（Chain of Responsibility Pattern）
• 命令模式（Command Pattern）
• 解釋器模式（Interpreter Pattern）
• 迭代器模式（Iterator Pattern）
• 中介者模式（Mediator Pattern）
• 備忘錄模式（Memento Pattern）
• 觀察者模式（Observer Pattern）
• 狀態模式（State Pattern）
• 空對象模式（Null Object Pattern）
• 策略模式（Strategy Pattern）
• 模板模式（Template Pattern）
• 訪問者模式（Visitor Pattern）

1.4 J2EE 模式

這些設計模式特別關注表示層。這些模式是由 Sun Java Center 鑑定的。

• MVC 模式（MVC Pattern）
• 業務代表模式（Business Delegate Pattern）
• 組合實體模式（Composite Entity Pattern）
• 數據訪問對象模式（Data Access Object Pattern）
• 前端控制器模式（Front Controller Pattern）
• 攔截過濾器模式（Intercepting Filter Pattern）
• 服務定位器模式（Service Locator Pattern）
• 傳輸對象模式（Transfer Object Pattern）

2. 設計模式的六大原則

1、開閉原則（Open Close Principle）
開閉原則的意思是：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。簡言之，是爲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、里氏代換原則（Liskov Substitution Principle）
里氏代換原則是面向對象設計的基本原則之一。 里氏代換原則中說，任何基類可以出現的地方，子類一定可以出現。LSP 是繼承複用的基石，只有當派生類可以替換掉基類，且軟件單位的功能不受到影響時，基類才能真正被複用，而派生類也能夠在基類的基礎上增加新的行爲。里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係就是抽象化的具體實現，所以里氏代換原則是對實現抽象化的具體步驟的規範。

3、依賴倒轉原則（Dependence Inversion Principle）
這個原則是開閉原則的基礎，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。它還有另外一個意思是：降低類之間的耦合度。由此可見，其實設計模式就是從大型軟件架構出發、便於升級和維護的軟件設計思想，它強調降低依賴，降低耦合。

5、迪米特法則，又稱最少知道原則（Demeter Principle）
最少知道原則是指：一個實體應當儘量少地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、合成複用原則（Composite Reuse Principle）
合成複用原則是指：儘量使用合成/聚合的方式，而不是使用繼承。

3. 工廠模式

工廠模式（Factory Pattern）是 Java 中最常用的設計模式之一。這種類型的設計模式屬於創建型模式，它提供了一種創建對象的最佳方式。
在工廠模式中，我們在創建對象時不會對客戶端暴露創建邏輯，並且是通過使用一個共同的接口來指向新創建的對象。

3.1 介紹

意圖：

定義一個創建對象的接口，讓其子類自己決定實例化哪一個工廠類，工廠模式使其創建過程延遲到子類進行。

主要解決：

主要解決接口選擇的問題。

何時使用：

我們明確地計劃不同條件下創建不同實例時。

如何解決：

讓其子類實現工廠接口，返回的也是一個抽象的產品。

關鍵代碼：

創建過程在其子類執行。

應用實例：

1、您需要一輛汽車，可以直接從工廠裏面提貨，而不用去管這輛汽車是怎麼做出來的，以及這個汽車裏面的具體實現。 2、Hibernate 換數據庫只需換方言和驅動就可以。

優點：

1、一個調用者想創建一個對象，只要知道其名稱就可以了。 2、擴展性高，如果想增加一個產品，只要擴展一個工廠類就可以。 3、屏蔽產品的具體實現，調用者只關心產品的接口。

缺點：

每次增加一個產品時，都需要增加一個具體類和對象實現工廠，使得系統中類的個數成倍增加，在一定程度上增加了系統的複雜度，同時也增加了系統具體類的依賴。這並不是什麼好事。

使用場景：

1、日誌記錄器：記錄可能記錄到本地硬盤、系統事件、遠程服務器等，用戶可以選擇記錄日誌到什麼地方。
2、數據庫訪問，當用戶不知道最後系統採用哪一類數據庫，以及數據庫可能有變化時。
3、設計一個連接服務器的框架，需要三個協議，“POP3”、“IMAP”、“HTTP”，可以把這三個作爲產品類，共同實現一個接口。

注意事項：

作爲一種創建類模式，在任何需要生成複雜對象的地方，都可以使用工廠方法模式。有一點需要注意的地方就是複雜對象適合使用工廠模式，而簡單對象，特別是只需要通過 new 就可以完成創建的對象，無需使用工廠模式。如果使用工廠模式，就需要引入一個工廠類，會增加系統的複雜度。

3.2 實現

創建接口

package patterns.factory;

public interface Shape {
   void draw();
}

創建實現類

package patterns.factory;

public class Circle implements Shape {
 
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Inside Circle::draw() method.");
   }
}

package patterns.factory;

public class Rectangle implements Shape {
 
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Inside Rectangle::draw() method.");
   }
}

package patterns.factory;

public class Square implements Shape {
 
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Inside Square::draw() method.");
   }
}

創建一個工廠，生成基於給定信息的實體類的對象。

public class ShapeFactory {
    
   //使用 getShape 方法獲取形狀類型的對象
   public Shape getShape(String shapeType){
      if(shapeType == null){
         return null;
      }        
      if(shapeType.equalsIgnoreCase("CIRCLE")){
         return new Circle();
      } else if(shapeType.equalsIgnoreCase("RECTANGLE")){
         return new Rectangle();
      } else if(shapeType.equalsIgnoreCase("SQUARE")){
         return new Square();
      }
      return null;
   }
}

使用該工廠，通過傳遞類型信息來獲取實體類的對象。

public class FactoryPatternDemo {
 
   public static void main(String[] args) {
      ShapeFactory shapeFactory = new ShapeFactory();
 
      //獲取 Circle 的對象，並調用它的 draw 方法
      Shape shape1 = shapeFactory.getShape("CIRCLE");
 
      //調用 Circle 的 draw 方法
      shape1.draw();
 
      //獲取 Rectangle 的對象，並調用它的 draw 方法
      Shape shape2 = shapeFactory.getShape("RECTANGLE");
 
      //調用 Rectangle 的 draw 方法
      shape2.draw();
 
      //獲取 Square 的對象，並調用它的 draw 方法
      Shape shape3 = shapeFactory.getShape("SQUARE");
 
      //調用 Square 的 draw 方法
      shape3.draw();
   }
}

執行程序，輸出結果：

Inside Circle::draw() method.
Inside Rectangle::draw() method.
Inside Square::draw() method.