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Head First设计模式 Java 版源码

设计原则

找出应用中可能需要变化之处，把它们独立出来，不要和那些不需要变化的代码混在一起。
针对接口编程，而不是针对实现编程。
多用组合，少用继承。
为了交互对象之间的松耦合设计而努力。
类应该对扩展开放，对修改关闭。
最少知识原则：只和你的密友谈话。

这是什么意思？当你正在设计一个系统，不管是任何对象，你都要注意它所交互的类有哪些，并注意它和这些类是如何交互的。

这个原则希望我们在设计中，不要让太多的类耦合在一起，免得修改系统中一部分，会影响到其他部分。如果许多类之间相互依赖，那么这个系统就会变成一个易碎的系统，它需要花许多成本维护，也会因为太复杂而不容易被其他人了解。
好莱坞原则：别调用我们，我们会调用你。

好莱坞原则可以给我们一种防止“依赖腐败”的方法。当高层组件依赖底层组件，而底层组件又依赖高层组件，而高层组件又依赖边侧组件，而边侧组件又依赖底层组件时，依赖腐败就发生了。在这种情况下，没有人可以轻易地搞懂系统是如何设计的。

在好莱坞原则之下，我们允许底层组件将自己挂钩到系统上，但是高层组件会决定什么时候和怎样使用这些底层组件。换句话说，高层组件对待底层组件的方式是“别调用我们，我们会调用你”。
一个类应该只有一个引起变化的原因

类的每个责任都有改变的潜在区域。超过一个责任，意味着超过一个改变的区域。

这个原则告诉我们尽量让每个类保持单一责任。

设计模式

创建型
- 简单工厂模式（Simple Factory）
- 工厂方法模式（Factory Method）
- 抽象工厂模式（Abstract Factory）
- 建造者模式（Builder）
- 原型模式（Prototype）
- 单例模式（Singleton）
结构型
行为型

策略模式

定义了算法族，分别封装起来，让它们之间可以互相替换，此模式让算法的变化独立于使用算法的客户。

要点：

知道 OO 基础，并不足以让你设计出良好的 OO 系统。
良好的 OO 设计必须具备可复用、可扩充、可维护三个特性。
模式可以让我们建造出具有良好 OO 设计质量的系统。
模式被认为是历经验证的 OO 设计经验。
模式不是代码，而是针对设计问题的通用解决方案。你可把它们应用到特定的应用中。
模式不是被发明，而是被发现。
大多数的模式和原则，都着眼于软件变化的主题。
大多数的模式都允许系统局部改变独立于其他部分。
我们常把系统中会变化的部分抽出来封装。
模式让开发人员之间有共享的语言，能够最大化沟通的价值。

观察者模式

在对象之间定义一对多的依赖，这样一来，当一个对象改变状态，依赖它的对象都会收到通知，并自动更新。

要点：

观察者模式定义了对象之间一对多的关系
主题（也就是可观察者）用一个共同的接口来更新观察者
观察者和可观察者之间用松耦合方式结合，可观察者不知道观察者的细节，只知道观察者实现了观察者接口。
使用此模式时，你可从被观察者处推（push）或者（pull）拉数据（然而，推的方式被认为更正确）
有多个观察者时，不可以依赖特定的通知次序
Java有多种观察者模式的实现，包括了通用的java.util.Observable
要注意java.util.Observable实现上所带来的一些问题
如果有必要的话，可以实现自己的Observable，这并不难，不要害怕
Swing大量使用观察者模式，许多GUI框架也是如此
此模式也被应用在许多地方，例如：JavaBeans、RMI

装饰器模式

动态地将责任附加到对象上。想要扩展功能，装饰者提供有别于继承的另一种选择。

要点：

继承属于扩展形式之一，但不见得是达到弹性设计的最佳方式。
在我们的设计中，应该允许行为可以被扩展，而无须修改现有的代码。
组合和委托可用于在运行时动态地加上新的行为。
除了继承，装饰者模式也可以让我们扩展行为。
装饰者模式意味着一群装饰者类，这些类用来包装具体组件。
装饰者类反映出被装饰的组件类型（事实上，它们具有相同的类型，都经过接口或继承实现）。
装饰者可以在被装饰者的行为前面与/或后面加上自己的行为，甚至将被装饰者的行为整个取代掉，而达到特定的目的。
你可以用无数个装饰者包装一个组件。
装饰者一般对组件的客户是透明的，除非客户程序依赖于组件的具体类型。
装饰者会导致设计中出现许多小对象，如果过度使用，会让程序变得很复杂。

工厂方法模式

定义了一个创建对象的接口，但由子类决定要实例化的类是哪一个。工厂方法让类把实例化推迟到子类。

抽象工厂模式

提供一个接口，用于创建相关或依赖对象的家族，而不需要明确指定具体类。

要点：

所有的工厂都是用来封装对象的创建
简单工厂，虽然不是真正的设计模式，但仍不失为一个简单的方法，可以将客户程序从具体类解耦。
工厂方法使用继承：把对象的创建委托给子类，子类实现工厂方法来创建对象。
抽象工厂使用对象组合：对象的创建被实现在工厂接口所暴露出来的方法中。
所有工厂模式都通过减少应用程序和具体类之间的依赖促进松耦合。
工厂方法允许类将实例化延迟到子类进行。
抽象工厂创建相关的对象家族，而不需要依赖它们的具体类。
依赖倒置原则，指导我们免依赖具体类型，而要尽量依赖抽象。
工厂是很有威力的技巧，帮助我们针对抽象编程，而不要针对具体类编程。

单例模式

确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。

要点：

单例模式确保程序中一个类最多只有一个实例。
单例模式也提供访问这个实例的全局点。
在 JAVA 中实现单例模式需要私有的构造器，一个静态方法和静态变量。
确定在性能和资源上的限制，然后小心地选择适当的方案来实现单例，以解决多线程的问题（我们必须认定所有的程序都是多线程的）。
如果不是采用第五版的 JAVA 2，双重检查加锁实现会失效。
小心，你如果使用多个类加载器，可能导致单例失效而产生多个实例。
如果使用 JVM 1.2 或之前的版本，你必须建立单间注册表，以免垃圾收集器将单例收回。

命令模式

将“请求”封装成对象，以便使用不同的请求、队列或者日志来参数化其他对象。命令模式也支持可撤销的操作。（当需要将发出请求的对象和执行请求的对象解耦的时候，使用命令模式）

要点：

命令模式将发出请求的对象和执行请求的对象解耦。
在被解耦的两者之间是通过命令对象进行沟通的。命令对象封装了接收者和一个或一组动作。
调用者通过调用命令对象的 execute() 发出请求，这会使得接收者的动作被调用。
调用者可以接受命令当做参数，甚至在运行时动态地进行。
命令可以支持撤销，做法是实现一个 undo() 方法来回到 execute() 被执行前的状态。
宏命令是命令的一种简单的延伸，允许调用多个命令。宏方法也可以支持撤销。
实际操作时，很常见使用“聪明”命令对象，也就是直接实现了请求，而不是将工作委托给接收者。
命令也可以用来实现日志和事务系统。

适配器模式

将一个类的接口，转换成客户期望的另一个接口。适配器让原本接口不兼容的类可以合作无间。

要点：

当需要使用一个现有的类而其接口并不符合你的需要时，就使用适配器。
适配器改变接口以符合客户的期望。
实现一个适配器可能需要一番功夫，也可能不费功夫，视目标接口的大小与复杂度而定。
适配器模式有两种形式：对象适配器和类适配器。类适配器需要用到多重继承。

外观模式

提供了一个统一的接口，用来访问子系统中的一群接口。外观定义了一个高层接口，让子系统更容易使用。

要点：

当需要简化并统一一个很大的接口或者一群复杂的接口时，使用外观。
外观将客户从一个复杂的子系统中解耦。
实现一个外观，需要将子系统组合进外观中，然后将工作委托给子系统执行。
你可以为一个子系统实现一个以上的外观。
适配器将一个对象包装起来以改变气接口；装饰者将一个对象包装起来以增加新的行为和责任；而外观将一群对象“包装”起来以简化其接口。

模板方法模式

在一个方法中定义一个算法的骨架，而将一些步骤延迟到子类中。模板方法使得子类可以在不改变算法结构的情况下，重新定义算法中的某些步骤。

要点：

“模板方法”定义了算法的步骤，把这些步骤的实现延迟到子类。
模板方法模式为我们提供了一种代码复用的重要技巧。
模板方法的抽象类可以定义具体方法、抽象方法和钩子。
抽象方法由子类实现。
钩子是一种方法，它在抽象类中不做事，或者只做默认的事情，子类可以选择要不要去覆盖它。
为了防止子类改变模板方法中的算法，可以将模板方法声明为 final。
好莱坞原则告诉我们，将决策权放到高层模块中，以便决定如何以及何时调用底层模块。
你将在真实世界代码中看到模板方法模式的许多变体，不要期待它们全都是一眼就可以被你认出的。
策略模式和模板方法模式都封装算法，一个用组合，一个用继承。
工厂方法是模板方法的一个特殊版本。

迭代器模式

提供一种方法顺序访问一个聚合对象的各个元素，而又不暴露其内部的表示。

要点：

迭代器允许访问聚合的元素，而不需要暴露它的内部结构。
迭代器将遍历聚合的工作封装进一个对象中。
当使用迭代器的时候，我们依赖聚合提供遍历。
迭代器提供了一个通用的接口，让我们遍历聚合的项，当我们编码使用聚合的项时，就可以使用多态机制。
我们应该努力让一个类只分配一个责任。

组合模式

允许你将对象组合成树形结构来表现“整体/部分”层次结构。组合能让客户以一致的方式处理个别对象以及对象组合。

要点：

组合模式提供一个结构，可同时包容个别对象和组合对象。
组合模式允许客户对个别对象以及组合对象一视同仁。
组合结构内的任意对象成为组件，组件可以是组合，也可以是叶节点。
在实现组合模式时，有许多设计上的折衷。你要根据需要平衡透明性和安全性。

状态模式

允许对象在内部状态改变时改变它的行为，对象看起来好像修改了它的类。

要点：

状态模式允许一个对象基于内部状态而拥有不同的行为。
和程序状态机（PSM）不用，状态模式用类代表状态。
Context 会将行为委托给当前状态对象。
通过将每个状态封装进一个类，我们把以后需要做的任何改变局部化了。
状态模式和策略模式有相同的类图，但是它们的意图不同。
策略模式通常会用行为或算法来配置 Context 类。
状态模式允许 Context 随着状态的改变而改变行为。
状态转换可以由 State 类或 Context 类控制。
使用状态模式通常会导致设计中类的数目大量增加。
状态类可以被多个 Context 实例共享。

代理模式

为另一个对象提供一个替身或占位符以控制对这个对象的访问。

要点：

代理模式为另一个对象提供代表，以便控制客户对对象的访问，管理访问的方式有许多种。
远程代理管理客户和远程对象之间的交互。
虚拟代理控制访问实例化开销大的对象。
保护代理基于调用者控制对对象方法的访问。
代理模式有许多变体，例如：缓存代理、同步代理、防火墙代理和写入时复制代理。
代理在结构上类似装饰者，但是目的不同。
装饰者模式为对象加上行为，而代理则是控制访问。
Java 内置的代理支持，可以根据需要建立动态代理，并将所有调用分配到所选的处理器。
就和其他的包装者（wrapper）一样，代理会造成你的设计中类的数目增加。

复合模式

结合两个或以上的模式,组成一个解决方案,解决一再发生的一般性问题.

要点：

MVC 是复合模式，结合了观察者模式、策略模式和组合模式。
模式使用观察者模式，以便观察者更新，同时保持两者之间解耦。
控制器是视图的策略，视图可以使用不同的控制器实现，得到不同的行为。
视图使用组合模式实现用户界面，用户界面通常组合了嵌套的组件，像面板、框架和按钮。
这些模式携手合作，把 MVC 模型的三层解耦，这样可以保持设计干净又有弹性。
适配器模式用来将新的模型适配成已有的视图和控制器。
Model 2 是 MVC 在 Web 上的应用。
在 Model 2 中，控制器实现成 Servlet ，而 JSP/HTML 实现视图。

其他模式

桥接模式

使用桥接模式不只改变你的实现，也改变你的抽象。

优点：

将实现予以解耦，让它和界面之间不再永久绑定。
抽象和实现可以独立扩展，不会影响到对方。
对于“具体的抽象类”所做的改变，不会影响到客户。

用途和缺点：

适合使用在需要跨越多个平台的图形和窗口系统上。
当需要用不同的方式改变接口和实现时，你会发现桥接模式很好用。
桥接模式的缺点是增加了复杂度。

建造者模式

使用生成器模式封装一个产品的构造过程，并允许按步骤构造。

优点：

将一个复杂对象的创建过程封装起来。
允许对象通过多个步骤来创建，并且可以改变过程（这和只有一个步骤的工厂模式不同）。
向客户隐藏产品内部的表现。
产品的实现可以被替换，因为客户只看到一个抽象的接口。

用途和缺点：

经常被用来创建组合结构。
与工厂模式相比，采用生成器模式创建对象的客户，需要具备更多的领域知识。

责任链模式

当你想要让一个以上的对象有机会能够处理某个请求的时候，就使用责任链模式。

优点：

将请求的发送者和接收者解耦。
可以简化你的对象，因为它不需要知道链的结构。
通过改变链内的成员或调动它们的次序，允许你动态地新增或者删除责任。

用途和缺点：

经常被使用在窗口系统中，处理鼠标和键盘之类的事件。
并不保证请求一定会被执行；如果没有任何对象处理它的话，它可能会落到链尾端之处（这可以是优点也可以是缺点）。
可能不容易观察运行时的特征，有碍于除错。

享元模式

如想让某个类的一个实例能用来提供许多“虚拟实例”，就使用享元模式。

优点：

减少运行时对象实例的个数，节省内存。
将许多“虚拟”对象的状态集中管理。

用途和缺点：

当一个类有许多的实例，而这些实例能被同一方法控制的时候，我们就可以使用享元模式。
享元模式的缺点在于，一旦你实现了它，那么单个的逻辑实例将无法拥有独立而不同的行为。

解释器模式

使用解释器模式为语言创建解释器。

优点：

将每一个语法规则表示成一个类，方便于实现语言。
因为语法由许多类表示，所以你可以轻易地改变或扩展此语言。
通过在类结构中加入新的方法，可以在解释的同时增加新的行为，例如打印格式的美化或者进行复杂的程序验证。

用途和缺点：

当你需要实现一个简单的语言时，使用解释器。
当你有一个简单的语法，而且简单比效率更重要时，使用解释器。
可以处理脚本语言和编程语言。
当语法规则的数目太大时，这个模式可能会变得非常繁杂。在这种情况下，使用解释器/编译器的产生器可能更合适。

中介者模式

使用中介者模式来集中相关对象之间复杂的沟通和控制方式。

优点：

通过将对象彼此解耦，可以增加对象的复用性。
通过将控制逻辑集中，可以简化系统维护。
可以让对象之间所传递的消息变得简单而且大幅减少。

用途和缺点：

中介者尝尝被用来协调相关的 GUI 组件。
中介者模式的缺点是，如果设计不当，中介者对象本身会变得过于复杂。

备忘录模式

当你需要让对象返回之前的状态时（例如，你的用户请求“撤销”），就使用备忘录模式。

优点：

将被储存的状态放在外面，不要和关键对象混在一起，这可以帮助维护内聚。
保持关键对象的数据封装。
提供了容易实现的恢复能力。

用途和缺点：

备忘录用于储存状态。
使用备忘录的缺点：储存和恢复状态的过程可能相当耗时。
在 Java 系统中，其实可以考虑使用序列化（serialization）机制储存系统的状态。

原型模式

当创建给定类的实例的过程很昂贵或很复杂时，就使用原型模式。

优点：

向客户隐藏制造新实例的复杂性。
提供让客户能够产生未知类型对象的选项。
在某些环境下，复制对象比创建新对象更有效。

用途和缺点：

在一个复杂的类层次中，当系统必须从其中的许多类型创建新对象时，可以考虑原型。
使用原型模式的缺点：对象的赋值有时相当复杂。

访问者模式

当你想要为一个对象的组合增加新的能力，且封装并不重要时，就使用访问者模式。

优点：

允许你对组合结构加入新的操作，而无需改变结构本身。
想要加入新的操作，相对容易。
访问者所进行的操作，其代码是集中在一起的。

用途和缺点：

当采用访问者模式的时候，就会打破组合类型的封装。
因为游走的功能牵涉其中，所以对组合结构的改变就更加困难。

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