抽象接口与模式设计

抽象类

没有方法体的方法叫抽象方法，必须有关键字abstract修饰

含有抽象方法的类叫抽象类

如果一个类继承了抽象类，必须重写抽象类的方法或这把这个类也定义为抽象类

@Override重写标记

默认是private

protect 子类可以访问

super 抽象类不能实例化，一个类只能继承一个抽象类，必须重写抽象类中所有方法

有抽象方法的类一定是抽象类，抽象类不一定有抽象方法

在Java中的思想

设计模式 23种

接口设计模式

接口

接口只能有抽象方法和常量

JAVA设计模式总结之六大设计原则

从今年的七月份开始学习设计模式到9月底，设计模式全部学完了，在学习期间，总共过了两篇；第一篇看完设计模式后，感觉只是脑子里面有印象但无法言语。于是决定在看一篇，到9月份第二篇设计模式总于看完了，这一篇看完，脑子里面已经能够对绝大多数的设计模式能够说出其核心思想且可以画出类图也知道应用场景，算是一个进步，但可能还不能够特别熟练的使用，可能需要多多巩固和强化使用才能够完全理解设计模式的精髓所在。学习期间收获还是不少的：

1、从只听过设计模式到学习了所有的设计模式，并写了不少设计模式的博客，在公司期间也总结了，只会限于公司资料保密政策无法带出，对这个我只能呵呵，博客园也写了部分博客，有兴趣的可以查看随笔分类设计模式系列。

2、看源码和别人写的代码的时候，开始能够知道用的是什么模式，比如项目中典型的解释器模式，外观模式，策略模式等等，现在写代码也会考虑系统的可扩展性，以及如何来更好的设计，从而是代码更加优化和漂亮。

3、遇到问题也会想是否可以采用设计模式来解决问题，对面向对象也进一步的理解了。

下面来总结下自己所学习的设计模式，首先我们看下各个模式之间的关系图，下面这张图是网上比较典型的一个类图关系：

从上面的类图之间可以看出，学习设计模式或者说学懂完全理解所有的设计模式还是挺难的，只能说不断的重复学习，不断的去领悟才是唯一的方法，当然不排除有些人是天才看一篇就学会了，可惜鄙人不是，所以必须不断重复学习来加深自己的理解。个人感觉，单例、工厂、装饰者、观察者、代理模式使用的频率比较高；当然不是说其他模糊就不使用，只是个人的看法而已，o(￣︶￣)o。

学习设计模式，首先要学习的就是设计原则，因此我从设计原则来开始第一个节。

一、设计原则

1.单一职责

一个类，只有一个引起它变化的原因。应该只有一个职责。每一个职责都是变化的一个轴线，如果一个类有一个以上的职责，这些职责就耦合在了一起。这会导致脆弱的设计。当一个职责发生变化时，可能会影响其它的职责。另外，多个职责耦合在一起，会影响复用性。例如：要实现逻辑和界面的分离。

简单通俗的来说：一个类只负责一项职责。

**问题：**比如一个类T负责两个不同的职责：职责P1，职责P2。当由于职责P1需求发生改变而需要修改类T时，有可能会导致原本运行正常的职责P2功能发生故障。

解决方法：遵循单一职责原则。分别建立两个类T1、T2，使T1完成职责P1功能，T2完成职责P2功能。这样，当修改类T1时，不会使职责P2发生故障风险；同理，当修改T2时，也不会使职责P1发生故障风险。

扩展：说到单一职责原则，其实很多人不知不觉的都在使用，即使没有学习过设计模式的人，或者没有听过单一职责原则这个概念的人也会自觉的遵守这个重要原则，因为这是一个常识，比如你去在原有的项目上开发一个新的业务功能的时候，你肯定是会从新建立一个类，来实现一个新的功能，肯定不会基于原有的A功能身上直接写B业务的功能，肯定一般都是会新写一个类来实现B功能。在软件编程中，谁也不希望因为修改了一个功能导致其他的功能发生故障。而避免出现这一问题的方法便是遵循单一职责原则。虽然单一职责原则如此简单，并且被认为是常识，但是即便是经验丰富的程序员写出的程序，也会有违背这一原则的代码存在。为什么会出现这种现象呢？因为有职责扩散。所谓职责扩散，就是因为某种原因，职责P被分化为粒度更细的职责P1和P2。

比如：类T只负责一个职责P，这样设计是符合单一职责原则的。后来由于某种原因，也许是需求变更了，也许是程序的设计者境界提高了，需要将职责P细分为粒度更细的职责P1，P2，这时如果要使程序遵循单一职责原则，需要将类T也分解为两个类T1和T2，分别负责P1、P2两个职责。但是在程序已经写好的情况下，这样做简直太费时间了。所以，简单的修改类T，用它来负责两个职责是一个比较不错的选择，虽然这样做有悖于单一职责原则。（这样做的风险在于职责扩散的不确定性，因为我们不会想到这个职责P，在未来可能会扩散为P1，P2，P3，P4……Pn。所以记住，在职责扩散到我们无法控制的程度之前，立刻对代码进行重构。）

举例说明，用一个类描述动物呼吸这个场景：

[ 复制代码 ](javascript:void(0)😉

class Animal{
    public void breathe(String animal){
        System.out.println(animal+"呼吸空气");
    }
}
public class Client{
    public static void main(String[] args){
        Animal animal = new Animal();
        animal.breathe("牛");
        animal.breathe("羊");
        animal.breathe("猪");
    }
}

[ 复制代码 ](javascript:void(0)😉

运行结果：

牛呼吸空气

羊呼吸空气

猪呼吸空气

程序上线后，发现问题了，并不是所有的动物都呼吸空气的，比如鱼就是呼吸水的。修改时如果遵循单一职责原则，需要将Animal类细分为陆生动物类Terrestrial，水生动物Aquatic，代码如下：

[ 复制代码 ](javascript:void(0)😉

class Terrestrial{
    public void breathe(String animal){
        System.out.println(animal+"呼吸空气");
    }
}
class Aquatic{
    public void breathe(String animal){
        System.out.println(animal+"呼吸水");
    }
}

public class Client{
    public static void main(String[] args){
        Terrestrial terrestrial = new Terrestrial();
        terrestrial.breathe("牛");
        terrestrial.breathe("羊");
        terrestrial.breathe("猪");
        
        Aquatic aquatic = new Aquatic();
        aquatic.breathe("鱼");
    }
}

[ 复制代码 ](javascript:void(0)😉

运行结果：

牛呼吸空气

羊呼吸空气

猪呼吸空气

鱼呼吸水

我们会发现如果这样修改花销是很大的，除了将原来的类分解之外，还需要修改客户端。而直接修改类Animal来达成目的虽然违背了单一职责原则，但花销却小的多，代码如下：

[ 复制代码 ](javascript:void(0)😉

class Animal{
    public void breathe(String animal){
        if("鱼".equals(animal)){
            System.out.println(animal+"呼吸水");
        }else{
            System.out.println(animal+"呼吸空气");
        }
    }
}

public class Client{
    public static void main(String[] args){
        Animal animal = new Animal();
        animal.breathe("牛");
        animal.breathe("羊");
        animal.breathe("猪");
        animal.breathe("鱼");
    }
}

[ 复制代码 ](javascript:void(0)😉

可以看到，这种修改方式要简单的多。但是却存在着隐患：有一天需要将鱼分为呼吸淡水的鱼和呼吸海水的鱼，则又需要修改Animal类的breathe方法，而对原有代码的修改会对调用“猪”“牛”“羊”等相关功能带来风险，也许某一天你会发现程序运行的结果变为“牛呼吸水”了。这种修改方式直接在代码级别上违背了单一职责原则，虽然修改起来最简单，但隐患却是最大的。还有一种修改方式：

[ 复制代码 ](javascript:void(0)😉

class Animal{
    public void breathe(String animal){
        System.out.println(animal+"呼吸空气");
    }

    public void breathe2(String animal){
        System.out.println(animal+"呼吸水");
    }
}

public class Client{
    public static void main(String[] args){
        Animal animal = new Animal();
        animal.breathe("牛");
        animal.breathe("羊");
        animal.breathe("猪");
        animal.breathe2("鱼");
    }
}

[ 复制代码 ](javascript:void(0)😉

可以看到，这种修改方式没有改动原来的方法，而是在类中新加了一个方法，这样虽然也违背了单一职责原则，但在方法级别上却是符合单一职责原则的，因为它并没有动原来方法的代码。这三种方式各有优缺点，那么在实际编程中，采用哪一中呢？其实这真的比较难说，需要根据实际情况来确定。我的原则是：只有逻辑足够简单，才可以在代码级别上违反单一职责原则；只有类中方法数量足够少，才可以在方法级别上违反单一职责原则；

例如本文所举的这个例子，它太简单了，它只有一个方法，所以，无论是在代码级别上违反单一职责原则，还是在方法级别上违反，都不会造成太大的影响。实际应用中的类都要复杂的多，一旦发生职责扩散而需要修改类时，除非这个类本身非常简单，否则还是遵循单一职责原则的好。

遵循单一职责原的优点有：

可以降低类的复杂度，一个类只负责一项职责，其逻辑肯定要比负责多项职责简单的多；
提高类的可读性，提高系统的可维护性；
变更引起的风险降低，变更是必然的，如果单一职责原则遵守的好，当修改一个功能时，可以显著降低对其他功能的影响。

需要说明的一点是单一职责原则不只是面向对象编程思想所特有的，只要是模块化的程序设计，都适用单一职责原则。

单一职责看似简单，实际上在实际运用过程中，会发现真的会出现很多职责扩展的现象，这个时候采用直接违反还会方法上遵循还是完全遵循单一职责原则还是取决于当前业务开发的人员的技能水平和这个需求的时间，如果技能水平不足，肯定会简单的if else 去解决，不会想什么原则，直接实现功能就好了，这也是为什么在很多小公司会发现代码都是业务堆起来的，当然也有好的小公司代码是写的好的，这个也是不可否认的。不过不管采用什么方式解决，心中至少要知道有几种解决方法。

*2.里氏替换原则（Liskov Substitution Principle）*

里氏代换原则(Liskov Substitution Principle LSP)面向对象设计的基本原则之一。里氏代换原则中说，任何基类可以出现的地方，子类一定可以出现。 LSP是继承复用的基石，只有当衍生类可以替换掉基类，软件单位的功能不受到影响时，基类才能真正被复用，而衍生类也能够在基类的基础上增加新的行为。里氏代换原则是对“开-闭”原则的补充。实现“开-闭”原则的关键步骤就是抽象化。而基类与子类的继承关系就是抽象化的具体实现，所以里氏代换原则是对实现抽象化的具体步骤的规范。

看完上面的概念估计很多人都和我一样不是太理解，或者比较好奇，为什么叫里氏替换？其原因是：这项原则最早是在1988年，由麻省理工学院的一位姓里的女士（Barbara Liskov）提出来的。

解剖为下面的描述:

定义1：如果对每一个类型为 T1的对象 o1，都有类型为 T2 的对象o2，使得以 T1定义的所有程序 P 在所有的对象 o1 都代换成 o2 时，程序 P 的行为没有发生变化，那么类型 T2 是类型 T1 的子类型。

定义2：所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象。

通俗简单的说就是：子类可以扩展父类的功能，但不能改变父类原有的功能。

**问题由来：**有一功能P1，由类A完成。现需要将功能P1进行扩展，扩展后的功能为P，其中P由原有功能P1与新功能P2组成。新功能P由类A的子类B来完成，则子类B在完成新功能P2的同时，有可能会导致原有功能P1发生故障。

解决方案：当使用继承时，遵循里氏替换原则。类B继承类A时，除添加新的方法完成新增功能P2外，尽量不要重写父类A的方法，也尽量不要重载父类A的方法。【由时候我们可以采用final的手段强制来遵循】

继承包含这样一层含义：父类中凡是已经实现好的方法（相对于抽象方法而言），实际上是在设定一系列的规范和契约，虽然它不强制要求所有的子类必须遵从这些契约，但是如果子类对这些非抽象方法任意修改，就会对整个继承体系造成破坏。而里氏替换原则就是表达了这一层含义。

继承作为面向对象三大特性之一，在给程序设计带来巨大便利的同时，也带来了弊端。比如使用继承会给程序带来侵入性，程序的可移植性降低，增加了对象间的耦合性，如果一个类被其他的类所继承，则当这个类需要修改时，必须考虑到所有的子类，并且父类修改后，所有涉及到子类的功能都有可能会产生故障。

举例说明继承的风险，我们需要完成一个两数相减的功能，由类A来负责。

[ 复制代码 ](javascript:void(0)😉

class A{
    public int func1(int a, int b){
        return a-b;
    }
}

public class Client{
    public static void main(String[] args){
        A a = new A();
        System.out.println("100-50="+a.func1(100, 50));
        System.out.println("100-80="+a.func1(100, 80));
    }
}

[ 复制代码 ](javascript:void(0)😉

运行结果：

100-50=50

100-80=20

后来，我们需要增加一个新的功能：完成两数相加，然后再与100求和，由类B来负责。即类B需要完成两个功能：

两数相减。
两数相加，然后再加100。

由于类A已经实现了第一个功能【两数相减】，所以类B继承类A后，只需要再完成第二个功能【两数相加，然后再加100】就可以了，代码如下：

[ 复制代码 ](javascript:void(0)😉

class B extends A{
    public int func1(int a, int b){
        return a+b;
    }
    
    public int func2(int a, int b){
        return func1(a,b)+100;
    }
}

public class Client{
    public static void main(String[] args){
        B b = new B();
        System.out.println("100-50="+b.func1(100, 50));
        System.out.println("100-80="+b.func1(100, 80));
        System.out.println("100+20+100="+b.func2(100, 20));
    }
}

[ 复制代码 ](javascript:void(0)😉

类B完成后，运行结果：

100-50=150

100-80=180

100+20+100=220

我们发现原本运行正常的相减功能发生了错误。原因就是类B在给方法起名时无意中重写了父类的方法，造成所有运行相减功能的代码全部调用了类B重写后的方法，造成原本运行正常的功能出现了错误。在本例中，引用基类A完成的功能，换成子类B之后，发生了异常。在实际编程中，我们常常会通过重写父类的方法来完成新的功能，这样写起来虽然简单，但是整个继承体系的可复用性会比较差，特别是运用多态比较频繁时，程序运行出错的几率非常大。如果非要重写父类的方法，比较通用的做法是：原来的父类和子类都继承一个更通俗的基类，原有的继承关系去掉，采用依赖、聚合，组合等关系代替。

再次来理解里氏替换原则：子类可以扩展父类的功能，但不能改变父类原有的功能。它包含以下4层含义：

子类可以实现父类的抽象方法，但不能覆盖父类的非抽象方法。
子类中可以增加自己特有的方法。
当子类的方法重载父类的方法时，方法的前置条件（即方法的形参）要比父类方法的输入参数更宽松。【注意区分重载和重写】
当子类的方法实现父类的抽象方法时，方法的后置条件（即方法的返回值）要比父类更严格。

看上去很不可思议，因为我们会发现在自己编程中常常会违反里氏替换原则，程序照样跑的好好的。所以大家都会产生这样的疑问，假如我非要不遵循里氏替换原则会有什么后果？

后果就是：你写的代码出问题的几率将会大大增加。

3.依赖倒置原则（Dependence Inversion Principle）

所谓依赖倒置原则（Dependence Inversion Principle）就是要依赖于抽象，不要依赖于具体。实现开闭原则的关键是抽象化，并且从抽象化导出具体化实现，如果说开闭原则是面向对象设计的目标的话，那么依赖倒转原则就是面向对象设计的主要手段。

定义：高层模块不应该依赖低层模块，二者都应该依赖其抽象；抽象不应该依赖细节；细节应该依赖抽象。

通俗点说：要求对抽象进行编程，不要对实现进行编程，这样就降低了客户与实现模块间的耦合。

**问题由来：**类A直接依赖类B，假如要将类A改为依赖类C，则必须通过修改类A的代码来达成。这种场景下，类A一般是高层模块，负责复杂的业务逻辑；类B和类C是低层模块，负责基本的原子操作；假如修改类A，会给程序带来不必要的风险。

解决方案：将类A修改为依赖接口I，类B和类C各自实现接口I，类A通过接口I间接与类B或者类C发生联系，则会大大降低修改类A的几率。

依赖倒置原则基于这样一个事实：相对于细节的多变性，抽象的东西要稳定的多。以抽象为基础搭建起来的架构比以细节为基础搭建起来的架构要稳定的多。在java中，抽象指的是接口或者抽象类，细节就是具体的实现类，使用接口或者抽象类的目的是制定好规范和契约，而不去涉及任何具体的操作，把展现细节的任务交给他们的实现类去完成。

**依赖倒置原则的核心思想是面向接口编程，**我们依旧用一个例子来说明面向接口编程比相对于面向实现编程好在什么地方。场景是这样的，母亲给孩子讲故事，只要给她一本书，她就可以照着书给孩子讲故事了。代码如下：

[ 复制代码 ](javascript:void(0)😉

class Book{
    public String getContent(){
        return "很久很久以前有一个阿拉伯的故事……";
    }
}

class Mother{
    public void narrate(Book book){
        System.out.println("妈妈开始讲故事");
        System.out.println(book.getContent());
    }
}

public class Client{
    public static void main(String[] args){
        Mother mother = new Mother();
        mother.narrate(new Book());
    }
}

[ 复制代码 ](javascript:void(0)😉

运行结果：

妈妈开始讲故事

很久很久以前有一个阿拉伯的故事……

上述是面向实现的编程，即依赖的是Book这个具体的实现类；看起来功能都很OK，也没有什么问题。

运行良好，假如有一天，需求变成这样：不是给书而是给一份报纸，让这位母亲讲一下报纸上的故事，报纸的代码如下：

class Newspaper{
    public String getContent(){
        return "林书豪38+7领导尼克斯击败湖人……";
    }
}

这位母亲却办不到，因为她居然不会读报纸上的故事，这太荒唐了，只是将书换成报纸，居然必须要修改Mother才能读。假如以后需求换成杂志呢？换成网页呢？还要不断地修改Mother，这显然不是好的设计。原因就是Mother与Book之间的耦合性太高了，必须降低他们之间的耦合度才行。

我们引入一个抽象的接口IReader。读物，只要是带字的都属于读物：

interface IReader{
    public String getContent();
}

Mother类与接口IReader发生依赖关系，而Book和Newspaper都属于读物的范畴，他们各自都去实现IReader接口，这样就符合依赖倒置原则了，代码修改为：

[ 复制代码 ](javascript:void(0)😉

class Newspaper implements IReader {
    public String getContent(){
        return "林书豪17+9助尼克斯击败老鹰……";
    }
}
class Book implements IReader{
    public String getContent(){
        return "很久很久以前有一个阿拉伯的故事……";
    }
}

class Mother{
    public void narrate(IReader reader){
        System.out.println("妈妈开始讲故事");
        System.out.println(reader.getContent());
    }
}

public class Client{
    public static void main(String[] args){
        Mother mother = new Mother();
        mother.narrate(new Book());
        mother.narrate(new Newspaper());
    }
}

[ 复制代码 ](javascript:void(0)😉

运行结果：

妈妈开始讲故事

很久很久以前有一个阿拉伯的故事……

妈妈开始讲故事

林书豪17+9助尼克斯击败老鹰……

这样修改后，无论以后怎样扩展Client类，都不需要再修改Mother类了。这只是一个简单的例子，实际情况中，代表高层模块的Mother类将负责完成主要的业务逻辑，一旦需要对它进行修改，引入错误的风险极大。所以遵循依赖倒置原则可以降低类之间的耦合性，提高系统的稳定性，降低修改程序造成的风险。

采用依赖倒置原则给多人并行开发带来了极大的便利，比如上例中，原本Mother类与Book类直接耦合时，Mother类必须等Book类编码完成后才可以进行编码，因为Mother类依赖于Book类。修改后的程序则可以同时开工，互不影响，因为Mother与Book类一点关系也没有。参与协作开发的人越多、项目越庞大，采用依赖导致原则的意义就越重大。现在很流行的TDD开发模式就是依赖倒置原则最成功的应用。

传递依赖关系有三种方式，以上的例子中使用的方法是接口传递，另外还有两种传递方式：构造方法传递和setter方法传递，相信用过Spring框架的，对依赖的传递方式一定不会陌生。

在实际编程中，我们一般需要做到如下3点：

低层模块尽量都要有抽象类或接口，或者两者都有。【可能会被人用到的】
变量的声明类型尽量是抽象类或接口。
使用继承时遵循里氏替换原则。

依赖倒置原则的核心就是要我们面向接口编程，理解了面向接口编程，也就理解了依赖倒置。

4.接口隔离原则（Interface Segregation Principle）

其原则字面的意思是：使用多个隔离的接口，比使用单个接口要好。本意降低类之间的耦合度，而设计模式就是一个软件的设计思想，从大型软件架构出发，为了升级和维护方便。所以上文中多次出现：降低依赖，降低耦合。

原定义：客户端不应该依赖它不需要的接口；一个类对另一个类的依赖应该建立在最小的接口上。

问题由来：类A通过接口I依赖类B，类C通过接口I依赖类D，如果接口I对于类A和类B来说不是最小接口，则类B和类D必须去实现他们不需要的方法。

解决方案：将臃肿的接口I拆分为独立的几个接口，类A和类C分别与他们需要的接口建立依赖关系。也就是采用接口隔离原则。

举例来说明接口隔离原则：

上图就没有实现接口隔离，类B 和类 D 中都会实现不是自己的方法。

具体来说：类A依赖接口I中的方法1、方法2、方法3，类B是对类A依赖的实现。类C依赖接口I中的方法1、方法4、方法5，类D是对类C依赖的实现。对于类B和类D来说，虽然他们都存在着用不到的方法（也就是图中红色字体标记的方法），但由于实现了接口I，所以也必须要实现这些用不到的方法。对类图不熟悉的可以参照程序代码来理解，代码如下：

[ 复制代码 ](javascript:void(0)😉

interface I {
    public void method1();
    public void method2();
    public void method3();
    public void method4();
    public void method5();
}

class A{
    public void depend1(I i){
        i.method1();
    }
    public void depend2(I i){
        i.method2();
    }
    public void depend3(I i){
        i.method3();
    }
}

class B implements I{
    public void method1() {
        System.out.println("类B实现接口I的方法1");
    }
    public void method2() {
        System.out.println("类B实现接口I的方法2");
    }
    public void method3() {
        System.out.println("类B实现接口I的方法3");
    }
    //对于类B来说，method4和method5不是必需的，但是由于接口A中有这两个方法，
    //所以在实现过程中即使这两个方法的方法体为空，也要将这两个没有作用的方法进行实现。
    public void method4() {}
    public void method5() {}
}

class C{
    public void depend1(I i){
        i.method1();
    }
    public void depend2(I i){
        i.method4();
    }
    public void depend3(I i){
        i.method5();
    }
}

class D implements I{
    public void method1() {
        System.out.println("类D实现接口I的方法1");
    }
    //对于类D来说，method2和method3不是必需的，但是由于接口A中有这两个方法，
    //所以在实现过程中即使这两个方法的方法体为空，也要将这两个没有作用的方法进行实现。
    public void method2() {}
    public void method3() {}

    public void method4() {
        System.out.println("类D实现接口I的方法4");
    }
    public void method5() {
        System.out.println("类D实现接口I的方法5");
    }
}

public class Client{
    public static void main(String[] args){
        A a = new A();
        a.depend1(new B());
        a.depend2(new B());
        a.depend3(new B());
        
        C c = new C();
        c.depend1(new D());
        c.depend2(new D());
        c.depend3(new D());
    }
}

[ 复制代码 ](javascript:void(0)😉

可以看到，如果接口过于臃肿，只要接口中出现的方法，不管对依赖于它的类有没有用处，实现类中都必须去实现这些方法，这显然不是好的设计。如果将这个设计修改为符合接口隔离原则，就必须对接口I进行拆分。在这里我们将原有的接口I拆分为三个接口，拆分后的设计如图2所示：

上述为遵循接口隔离原则的设计，代码如下：

[ 复制代码 ](javascript:void(0)😉

interface I1 {
    public void method1();
}

interface I2 {
    public void method2();
    public void method3();
}

interface I3 {
    public void method4();
    public void method5();
}

class A{
    public void depend1(I1 i){
        i.method1();
    }
    public void depend2(I2 i){
        i.method2();
    }
    public void depend3(I2 i){
        i.method3();
    }
}

class B implements I1, I2{
    public void method1() {
        System.out.println("类B实现接口I1的方法1");
    }
    public void method2() {
        System.out.println("类B实现接口I2的方法2");
    }
    public void method3() {
        System.out.println("类B实现接口I2的方法3");
    }
}

class C{
    public void depend1(I1 i){
        i.method1();
    }
    public void depend2(I3 i){
        i.method4();
    }
    public void depend3(I3 i){
        i.method5();
    }
}

class D implements I1, I3{
    public void method1() {
        System.out.println("类D实现接口I1的方法1");
    }
    public void method4() {
        System.out.println("类D实现接口I3的方法4");
    }
    public void method5() {
        System.out.println("类D实现接口I3的方法5");
    }
}

[ 复制代码 ](javascript:void(0)😉

接口隔离原则的含义是：建立单一接口，不要建立庞大臃肿的接口，尽量细化接口，接口中的方法尽量少。也就是说，我们要为各个类建立专用的接口，而不要试图去建立一个很庞大的接口供所有依赖它的类去调用。本文例子中，将一个庞大的接口变更为3个专用的接口所采用的就是接口隔离原则。在程序设计中，依赖几个专用的接口要比依赖一个综合的接口更灵活。接口是设计时对外部设定的“契约”，通过分散定义多个接口，可以预防外来变更的扩散，提高系统的灵活性和可维护性。

说到这里，很多人会觉的接口隔离原则跟之前的单一职责原则很相似，其实不然。其一，单一职责原则原注重的是职责；而接口隔离原则注重对接口依赖的隔离。其二，单一职责原则主要是约束类，其次才是接口和方法，它针对的是程序中的实现和细节；而接口隔离原则主要约束接口接口，主要针对抽象，针对程序整体框架的构建。

采用接口隔离原则对接口进行约束时，要注意以下几点：

接口尽量小，但是要有限度。对接口进行细化可以提高程序设计灵活性是不挣的事实，但是如果过小，则会造成接口数量过多，使设计复杂化。所以一定要适度。
为依赖接口的类定制服务，只暴露给调用的类它需要的方法，它不需要的方法则隐藏起来。只有专注地为一个模块提供定制服务，才能建立最小的依赖关系。
提高内聚，减少对外交互。使接口用最少的方法去完成最多的事情。

运用接口隔离原则，一定要适度，接口设计的过大或过小都不好。设计接口的时候，只有多花些时间去思考和筹划，才能准确地实践这一原则。

5.迪米特法则（最少知道原则）（Demeter Principle）

为什么叫最少知道原则，就是说：一个实体应当尽量少的与其他实体之间发生相互作用，使得系统功能模块相对独立。也就是说一个软件实体应当尽可能少的与其他实体发生相互作用。这样，当一个模块修改时，就会尽量少的影响其他的模块，扩展会相对容易，这是对软件实体之间通信的限制，它要求限制软件实体之间通信的宽度和深度。

定义：一个对象应该对其他对象保持最少的了解。

问题由来：类与类之间的关系越密切，耦合度越大，当一个类发生改变时，对另一个类的影响也越大。

解决方案：尽量降低类与类之间的耦合。

自从我们接触编程开始，就知道了软件编程的总的原则：低耦合，高内聚。无论是面向过程编程还是面向对象编程，只有使各个模块之间的耦合尽量的低，才能提高代码的复用率。低耦合的优点不言而喻，但是怎么样编程才能做到低耦合呢？那正是迪米特法则要去完成的。

迪米特法则又叫最少知道原则，最早是在1987年由美国Northeastern University的Ian Holland提出。**通俗的来讲，就是一个类对自己依赖的类知道的越少越好。也就是说，对于被依赖的类来说，无论逻辑多么复杂，都尽量地的将逻辑封装在类的内部，对外除了提供的public方法，不对外泄漏任何信息。**迪米特法则还有一个更简单的定义：只与直接的朋友通信。首先来解释一下什么是直接的朋友：每个对象都会与其他对象有耦合关系，只要两个对象之间有耦合关系，我们就说这两个对象之间是朋友关系。耦合的方式很多，依赖、关联、组合、聚合等。其中，我们称出现成员变量、方法参数、方法返回值中的类为直接的朋友，而出现在局部变量中的类则不是直接的朋友。也就是说，陌生的类最好不要作为局部变量的形式出现在类的内部。

举一个例子：有一个集团公司，下属单位有分公司和直属部门，现在要求打印出所有下属单位的员工ID。先来看一下违反迪米特法则的设计。

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//总公司员工
class Employee{
    private String id;
    public void setId(String id){
        this.id = id;
    }
    public String getId(){
        return id;
    }
}

//分公司员工
class SubEmployee{
    private String id;
    public void setId(String id){
        this.id = id;
    }
    public String getId(){
        return id;
    }
}

class SubCompanyManager{
    public List<SubEmployee> getAllEmployee(){
        List<SubEmployee> list = new ArrayList<SubEmployee>();
        for(int i=0; i<100; i++){
            SubEmployee emp = new SubEmployee();
            //为分公司人员按顺序分配一个ID
            emp.setId("分公司"+i);
            list.add(emp);
        }
        return list;
    }
}

class CompanyManager{

    public List<Employee> getAllEmployee(){
        List<Employee> list = new ArrayList<Employee>();
        for(int i=0; i<30; i++){
            Employee emp = new Employee();
            //为总公司人员按顺序分配一个ID
            emp.setId("总公司"+i);
            list.add(emp);
        }
        return list;
    }
    
    public void printAllEmployee(SubCompanyManager sub){
        List<SubEmployee> list1 = sub.getAllEmployee();
        for(SubEmployee e:list1){
            System.out.println(e.getId());
        }

        List<Employee> list2 = this.getAllEmployee();
        for(Employee e:list2){
            System.out.println(e.getId());
        }
    }
}

public class Client{
    public static void main(String[] args){
        CompanyManager e = new CompanyManager();
        e.printAllEmployee(new SubCompanyManager());
    }
}

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现在这个设计的主要问题出在CompanyManager中，根据迪米特法则，只与直接的朋友发生通信，而SubEmployee类并不是CompanyManager类的直接朋友（以局部变量出现的耦合不属于直接朋友），从逻辑上讲总公司只与他的分公司耦合就行了，与分公司的员工并没有任何联系，这样设计显然是增加了不必要的耦合。按照迪米特法则，应该避免类中出现这样非直接朋友关系的耦合。修改后的代码如下:

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class SubCompanyManager{
    public List<SubEmployee> getAllEmployee(){
        List<SubEmployee> list = new ArrayList<SubEmployee>();
        for(int i=0; i<100; i++){
            SubEmployee emp = new SubEmployee();
            //为分公司人员按顺序分配一个ID
            emp.setId("分公司"+i);
            list.add(emp);
        }
        return list;
    }
    public void printEmployee(){
        List<SubEmployee> list = this.getAllEmployee();
        for(SubEmployee e:list){
            System.out.println(e.getId());
        }
    }
}

class CompanyManager{
    public List<Employee> getAllEmployee(){
        List<Employee> list = new ArrayList<Employee>();
        for(int i=0; i<30; i++){
            Employee emp = new Employee();
            //为总公司人员按顺序分配一个ID
            emp.setId("总公司"+i);
            list.add(emp);
        }
        return list;
    }
    
    public void printAllEmployee(SubCompanyManager sub){
        sub.printEmployee();
        List<Employee> list2 = this.getAllEmployee();
        for(Employee e:list2){
            System.out.println(e.getId());
        }
    }
}

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修改后，为分公司增加了打印人员ID的方法，总公司直接调用来打印，从而避免了与分公司的员工发生耦合。

迪米特法则的初衷是降低类之间的耦合，由于每个类都减少了不必要的依赖，因此的确可以降低耦合关系。但是凡事都有度，虽然可以避免与非直接的类通信，但是要通信，必然会通过一个“中介”来发生联系，例如本例中，总公司就是通过分公司这个“中介”来与分公司的员工发生联系的。过分的使用迪米特原则，会产生大量这样的中介和传递类，导致系统复杂度变大。所以在采用迪米特法则时要反复权衡，既做到结构清晰，又要高内聚低耦合。

6.开闭原则（Open Close Principle）

开闭原则就是说对扩展开放，对修改关闭。在程序需要进行拓展的时候，不能去修改原有的代码，实现一个热插拔的效果。所以一句话概括就是：为了使程序的扩展性好，易于维护和升级。想要达到这样的效果，需要面向接口编程。

定义：一个软件实体如类、模块和函数应该对扩展开放，对修改关闭。

问题由来：在软件的生命周期内，因为变化、升级和维护等原因需要对软件原有代码进行修改时，可能会给旧代码中引入错误，也可能会使我们不得不对整个功能进行重构，并且需要原有代码经过重新测试。

解决方案：当软件需要变化时，尽量通过扩展软件实体的行为来实现变化，而不是通过修改已有的代码来实现变化。

开闭原则是面向对象设计中最基础的设计原则，它指导我们如何建立稳定灵活的系统。开闭原则可能是设计模式六项原则中定义最模糊的一个了，它只告诉我们对扩展开放，对修改关闭，可是到底如何才能做到对扩展开放，对修改关闭，并没有明确的告诉我们。以前，如果有人告诉我“你进行设计的时候一定要遵守开闭原则”，我会觉的他什么都没说，但貌似又什么都说了。因为开闭原则真的太虚了。

如果仔细思考以及仔细阅读很多设计模式的文章后，会发现其实，我们遵循设计模式前面5大原则，以及使用23种设计模式的目的就是遵循开闭原则。也就是说，只要我们对前面5项原则遵守的好了，设计出的软件自然是符合开闭原则的，这个开闭原则更像是前面五项原则遵守程度的“平均得分”，前面5项原则遵守的好，平均分自然就高，说明软件设计开闭原则遵守的好；如果前面5项原则遵守的不好，则说明开闭原则遵守的不好。

开闭原则无非就是想表达这样一层意思：用抽象构建框架，用实现扩展细节。因为抽象灵活性好，适应性广，只要抽象的合理，可以基本保持软件架构的稳定。而软件中易变的细节，我们用从抽象派生的实现类来进行扩展，当软件需要发生变化时，我们只需要根据需求重新派生一个实现类来扩展就可以了。当然前提是我们的抽象要合理，要对需求的变更有前瞻性和预见性才行。

说到这里，再回想一下前面说的5项原则，恰恰是告诉我们用抽象构建框架，用实现扩展细节的注意事项而已：单一职责原则告诉我们实现类要职责单一；里氏替换原则告诉我们不要破坏继承体系；依赖倒置原则告诉我们要面向接口编程；接口隔离原则告诉我们在设计接口的时候要精简单一；迪米特法则告诉我们要降低耦合。而开闭原则是总纲，他告诉我们要对扩展开放，对修改关闭。

最后说明一下如何去遵守这六个原则。对这六个原则的遵守并不是是和否的问题，而是多和少的问题，也就是说，我们一般不会说有没有遵守，而是说遵守程度的多少。任何事都是过犹不及，设计模式的六个设计原则也是一样，制定这六个原则的目的并不是要我们刻板的遵守他们，而需要根据实际情况灵活运用。对他们的遵守程度只要在一个合理的范围内，就算是良好的设计。我们用一幅图来说明一下。

图中的每一条维度各代表一项原则，我们依据对这项原则的遵守程度在维度上画一个点，则如果对这项原则遵守的合理的话，这个点应该落在红色的同心圆内部；如果遵守的差，点将会在小圆内部；如果过度遵守，点将会落在大圆外部。一个良好的设计体现在图中，应该是六个顶点都在同心圆中的六边形。

在上图中，设计1、设计2属于良好的设计，他们对六项原则的遵守程度都在合理的范围内；设计3、设计4设计虽然有些不足，但也基本可以接受；设计5则严重不足，对各项原则都没有很好的遵守；而设计6则遵守过渡了，设计5和设计6都是迫切需要重构的设计。

设计模式的六大原则主要如上，主要参考书籍有《设计模式》《设计模式之禅》《大话设计模式》、CSDN 的zhengzhb 博主以及网上一些零散的文章。下面将开始归纳总结下各个设计模式。

JAVA设计模式总结之23种设计模式

上一篇总结了设计模式的六大原则《JAVA设计模式总结之六大设计原则》，这一篇，正式进入到介绍23种设计模式的归纳总结。

一、什么是设计模式

设计模式（Design pattern）是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结。使用设计模式是为了可重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性。毫无疑问，设计模式于己于他人于系统都是多赢的，设计模式使代码编制真正工程化，设计模式是软件工程的基石，如同大厦的一块块砖石一样。项目中合理的运用设计模式可以完美的解决很多问题，每种模式在现在中都有相应的原理来与之对应，每一个模式描述了一个在我们周围不断重复发生的问题，以及该问题的核心解决方案，这也是它能被广泛应用的原因。简单说：

模式：在某些场景下，针对某类问题的某种通用的解决方案。

场景：项目所在的环境

问题：约束条件，项目目标等

解决方案：通用、可复用的设计，解决约束达到目标。

二、设计模式的三个分类

创建型模式：对象实例化的模式，创建型模式用于解耦对象的实例化过程。

结构型模式：把类或对象结合在一起形成一个更大的结构。

行为型模式：类和对象如何交互，及划分责任和算法。

如下图所示：

三、各分类中模式的关键点

单例模式：某个类只能有一个实例，提供一个全局的访问点。

简单工厂：一个工厂类根据传入的参量决定创建出那一种产品类的实例。

工厂方法：定义一个创建对象的接口，让子类决定实例化那个类。

抽象工厂：创建相关或依赖对象的家族，而无需明确指定具体类。

建造者模式：封装一个复杂对象的构建过程，并可以按步骤构造。

原型模式：通过复制现有的实例来创建新的实例。

适配器模式：将一个类的方法接口转换成客户希望的另外一个接口。

组合模式：将对象组合成树形结构以表示“”部分-整体“”的层次结构。

装饰模式：动态的给对象添加新的功能。

代理模式：为其他对象提供一个代理以便控制这个对象的访问。

亨元（蝇量）模式：通过共享技术来有效的支持大量细粒度的对象。

外观模式：对外提供一个统一的方法，来访问子系统中的一群接口。

桥接模式：将抽象部分和它的实现部分分离，使它们都可以独立的变化。

模板模式：定义一个算法结构，而将一些步骤延迟到子类实现。

解释器模式：给定一个语言，定义它的文法的一种表示，并定义一个解释器。

策略模式：定义一系列算法，把他们封装起来，并且使它们可以相互替换。

状态模式：允许一个对象在其对象内部状态改变时改变它的行为。

观察者模式：对象间的一对多的依赖关系。

备忘录模式：在不破坏封装的前提下，保持对象的内部状态。

中介者模式：用一个中介对象来封装一系列的对象交互。

命令模式：将命令请求封装为一个对象，使得可以用不同的请求来进行参数化。

访问者模式：在不改变数据结构的前提下，增加作用于一组对象元素的新功能。

责任链模式：将请求的发送者和接收者解耦，使的多个对象都有处理这个请求的机会。

迭代器模式：一种遍历访问聚合对象中各个元素的方法，不暴露该对象的内部结构。

四、概说23种设计模式

1.单例模式

单例模式，它的定义就是确保某一个类只有一个实例，并且提供一个全局访问点。

单例模式具备典型的3个特点：1、只有一个实例。 2、自我实例化。 3、提供全局访问点。

因此当系统中只需要一个实例对象或者系统中只允许一个公共访问点，除了这个公共访问点外，不能通过其他访问点访问该实例时，可以使用单例模式。

单例模式的主要优点就是节约系统资源、提高了系统效率，同时也能够严格控制客户对它的访问。也许就是因为系统中只有一个实例，这样就导致了单例类的职责过重，违背了“单一职责原则”，同时也没有抽象类，所以扩展起来有一定的困难。其UML结构图非常简单，就只有一个类，如下图：

2.工厂方法模式

作为抽象工厂模式的孪生兄弟，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，也就是说工厂方法模式让实例化推迟到子类。

工厂方法模式非常符合“开闭原则”，当需要增加一个新的产品时，我们只需要增加一个具体的产品类和与之对应的具体工厂即可，无须修改原有系统。同时在工厂方法模式中用户只需要知道生产产品的具体工厂即可，无须关系产品的创建过程，甚至连具体的产品类名称都不需要知道。虽然他很好的符合了“开闭原则”，但是由于每新增一个新产品时就需要增加两个类，这样势必会导致系统的复杂度增加。其UML结构图：

3.抽象工厂模式

所谓抽象工厂模式就是提供一个接口，用于创建相关或者依赖对象的家族，而不需要明确指定具体类。他允许客户端使用抽象的接口来创建一组相关的产品，而不需要关系实际产出的具体产品是什么。这样一来，客户就可以从具体的产品中被解耦。它的优点是隔离了具体类的生成，使得客户端不需要知道什么被创建了，而缺点就在于新增新的行为会比较麻烦，因为当添加一个新的产品对象时，需要更加需要更改接口及其下所有子类。其UML结构图如下：

4.建造者模式

对于建造者模式而已，它主要是将一个复杂对象的构建与表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。适用于那些产品对象的内部结构比较复杂。

建造者模式将复杂产品的构建过程封装分解在不同的方法中，使得创建过程非常清晰，能够让我们更加精确的控制复杂产品对象的创建过程，同时它隔离了复杂产品对象的创建和使用，使得相同的创建过程能够创建不同的产品。但是如果某个产品的内部结构过于复杂，将会导致整个系统变得非常庞大，不利于控制，同时若几个产品之间存在较大的差异，则不适用建造者模式，毕竟这个世界上存在相同点大的两个产品并不是很多，所以它的使用范围有限。其UML结构图：

5.原型模式

在我们应用程序可能有某些对象的结构比较复杂，但是我们又需要频繁的使用它们，如果这个时候我们来不断的新建这个对象势必会大大损耗系统内存的，这个时候我们需要使用原型模式来对这个结构复杂又要频繁使用的对象进行克隆。所以原型模式就是用原型实例指定创建对象的种类，并且通过复制这些原型创建新的对象。

它主要应用与那些创建新对象的成本过大时。它的主要优点就是简化了新对象的创建过程，提高了效率，同时原型模式提供了简化的创建结构。UML结构图：

模式结构
原型模式包含如下角色：
Prototype：抽象原型类
ConcretePrototype：具体原型类
Client：客户类

6.适配器模式

在我们的应用程序中我们可能需要将两个不同接口的类来进行通信，在不修改这两个的前提下我们可能会需要某个中间件来完成这个衔接的过程。这个中间件就是适配器。所谓适配器模式就是将一个类的接口，转换成客户期望的另一个接口。它可以让原本两个不兼容的接口能够无缝完成对接。

作为中间件的适配器将目标类和适配者解耦，增加了类的透明性和可复用性。

适配器模式包含如下角色：
Target：目标抽象类
Adapter：适配器类
Adaptee：适配者类
Client：客户类

7.桥接模式

如果说某个系统能够从多个角度来进行分类，且每一种分类都可能会变化，那么我们需要做的就是讲这多个角度分离出来，使得他们能独立变化，减少他们之间的耦合，这个分离过程就使用了桥接模式。所谓桥接模式就是讲抽象部分和实现部分隔离开来，使得他们能够独立变化。

桥接模式将继承关系转化成关联关系，封装了变化，完成了解耦，减少了系统中类的数量，也减少了代码量。

桥接模式包含如下角色：
Abstraction：抽象类
RefinedAbstraction：扩充抽象类
Implementor：实现类接口
ConcreteImplementor：具体实现类

8.组合模式

组合模式组合多个对象形成树形结构以表示“整体-部分”的结构层次。它定义了如何将容器对象和叶子对象进行递归组合，使得客户在使用的过程中无须进行区分，可以对他们进行一致的处理。在使用组合模式中需要注意一点也是组合模式最关键的地方：叶子对象和组合对象实现相同的接口。这就是组合模式能够将叶子节点和对象节点进行一致处理的原因。

虽然组合模式能够清晰地定义分层次的复杂对象，也使得增加新构件也更容易，但是这样就导致了系统的设计变得更加抽象，如果系统的业务规则比较复杂的话，使用组合模式就有一定的挑战了。

模式结构
组合模式包含如下角色：
Component: 抽象构件
Leaf: 叶子构件
Composite: 容器构件
Client: 客户类

9.装饰模式

我们可以通过继承和组合的方式来给一个对象添加行为，虽然使用继承能够很好拥有父类的行为，但是它存在几个缺陷：一、对象之间的关系复杂的话，系统变得复杂不利于维护。二、容易产生“类爆炸”现象。三、是静态的。在这里我们可以通过使用装饰者模式来解决这个问题。

装饰者模式，动态地将责任附加到对象上。若要扩展功能，装饰者提供了比继承更加有弹性的替代方案。虽然装饰者模式能够动态将责任附加到对象上，但是他会产生许多的细小对象，增加了系统的复杂度。

模式结构
装饰模式包含如下角色：
Component: 抽象构件
ConcreteComponent: 具体构件
Decorator: 抽象装饰类
ConcreteDecorator: 具体装饰类

10.外观模式

我们都知道类与类之间的耦合越低，那么可复用性就越好，如果两个类不必彼此通信，那么就不要让这两个类发生直接的相互关系，如果需要调用里面的方法，可以通过第三者来转发调用。外观模式非常好的诠释了这段话。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。它让一个应用程序中子系统间的相互依赖关系减少到了最少，它给子系统提供了一个简单、单一的屏障，客户通过这个屏障来与子系统进行通信。通过使用外观模式，使得客户对子系统的引用变得简单了，实现了客户与子系统之间的松耦合。但是它违背了“开闭原则”，因为增加新的子系统可能需要修改外观类或客户端的源代码。

外观模式包含如下角色：
Facade: 外观角色
SubSystem:子系统角色

11.亨元模式

在一个系统中对象会使得内存占用过多，特别是那些大量重复的对象，这就是对系统资源的极大浪费。享元模式对对象的重用提供了一种解决方案，它使用共享技术对相同或者相似对象实现重用。享元模式就是运行共享技术有效地支持大量细粒度对象的复用。系统使用少量对象,而且这些都比较相似，状态变化小，可以实现对象的多次复用。这里有一点要注意：享元模式要求能够共享的对象必须是细粒度对象。享元模式通过共享技术使得系统中的对象个数大大减少了，同时享元模式使用了内部状态和外部状态，同时外部状态相对独立，不会影响到内部状态，所以享元模式能够使得享元对象在不同的环境下被共享。同时正是分为了内部状态和外部状态，享元模式会使得系统变得更加复杂，同时也会导致读取外部状态所消耗的时间过长。

享元模式包含如下角色：
Flyweight: 抽象享元类
ConcreteFlyweight: 具体享元类
UnsharedConcreteFlyweight: 非共享具体享元类
FlyweightFactory: 享元工厂类

12.代理模式

代理模式就是给一个对象提供一个代理，并由代理对象控制对原对象的引用。它使得客户不能直接与真正的目标对象通信。代理对象是目标对象的代表，其他需要与这个目标对象打交道的操作都是和这个代理对象在交涉。

代理对象可以在客户端和目标对象之间起到中介的作用，这样起到了的作用和保护了目标对象的，同时也在一定程度上面减少了系统的耦合度。

代理模式包含如下角色：
 Subject: 抽象主题角色
 Proxy: 代理主题角色
 RealSubject: 真实主题角色

13.访问者模式

访问者模式俗称23大设计模式中最难的一个。除了结构复杂外，理解也比较难。在我们软件开发中我们可能会对同一个对象有不同的处理，如果我们都做分别的处理，将会产生灾难性的错误。对于这种问题，访问者模式提供了比较好的解决方案。访问者模式即表示一个作用于某对象结构中的各元素的操作，它使我们可以在不改变各元素的类的前提下定义作用于这些元素的新操作。

访问者模式的目的是封装一些施加于某种数据结构元素之上的操作，一旦这些操作需要修改的话，接受这个操作的数据结构可以保持不变。为不同类型的元素提供多种访问操作方式，且可以在不修改原有系统的情况下增加新的操作方式。同时我们还需要明确一点那就是访问者模式是适用于那些数据结构比较稳定的，因为他是将数据的操作与数据结构进行分离了，如果某个系统的数据结构相对稳定，但是操作算法易于变化的话，就比较适用适用访问者模式，因为访问者模式使得算法操作的增加变得比较简单了。

访问者模式包含如下角色：
Vistor: 抽象访问者
ConcreteVisitor: 具体访问者
Element: 抽象元素
ConcreteElement: 具体元素
ObjectStructure: 对象结构

14.模板模式

有些时候我们做某几件事情的步骤都差不多，仅有那么一小点的不同，在软件开发的世界里同样如此，如果我们都将这些步骤都一一做的话，费时费力不讨好。所以我们可以将这些步骤分解、封装起来，然后利用继承的方式来继承即可，当然不同的可以自己重写实现嘛！这就是模板方法模式提供的解决方案。

所谓模板方法模式就是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。

模板方法模式就是基于继承的代码复用技术的。在模板方法模式中，我们可以将相同部分的代码放在父类中，而将不同的代码放入不同的子类中。也就是说我们需要声明一个抽象的父类，将部分逻辑以具体方法以及具体构造函数的形式实现，然后声明一些抽象方法让子类来实现剩余的逻辑，不同的子类可以以不同的方式来实现这些逻辑。所以模板方法的模板其实就是一个普通的方法，只不过这个方法是将算法实现的步骤封装起来的。

模板方法模式包含如下角色：
AbstractClass: 抽象类
ConcreteClass: 具体子类

15.策略模式

我们知道一件事可能会有很多种方式来实现它，但是其中总有一种最高效的方式，在软件开发的世界里面同样如此，我们也有很多中方法来实现一个功能，但是我们需要一种简单、高效的方式来实现它，使得系统能够非常灵活，这就是策略模式。

所以策略模式就是定义了算法族，分别封装起来，让他们之前可以互相转换，此模式然该算法的变化独立于使用算法的客户。

在策略模式中它将这些解决问题的方法定义成一个算法群，每一个方法都对应着一个具体的算法，这里的一个算法我就称之为一个策略。虽然策略模式定义了算法，但是它并不提供算法的选择，即什么算法对于什么问题最合适这是策略模式所不关心的，所以对于策略的选择还是要客户端来做。客户必须要清楚的知道每个算法之间的区别和在什么时候什么地方使用什么策略是最合适的，这样就增加客户端的负担。

同时策略模式也非常完美的符合了“开闭原则”，用户可以在不修改原有系统的基础上选择算法或行为，也可以灵活地增加新的算法或行为。但是一个策略对应一个类将会是系统产生很多的策略类。

策略模式包含如下角色：
Context: 环境类
Strategy: 抽象策略类
ConcreteStrategy: 具体策略类

16.状态模式

在很多情况下我们对象的行为依赖于它的一个或者多个变化的属性，这些可变的属性我们称之为状态，也就是说行为依赖状态，即当该对象因为在外部的互动而导致他的状态发生变化，从而它的行为也会做出相应的变化。对于这种情况，我们是不能用行为来控制状态的变化，而应该站在状态的角度来思考行为，即是什么状态就要做出什么样的行为。这个就是状态模式。

所以状态模式就是允许对象在内部状态发生改变时改变它的行为，对象看起来好像修改了它的类。

在状态模式中我们可以减少大块的if…else语句，它是允许态转换逻辑与状态对象合成一体，但是减少if…else语句的代价就是会换来大量的类，所以状态模式势必会增加系统中类或者对象的个数。

同时状态模式是将所有与某个状态有关的行为放到一个类中，并且可以方便地增加新的状态，只需要改变对象状态即可改变对象的行为。但是这样就会导致系统的结构和实现都会比较复杂，如果使用不当就会导致程序的结构和代码混乱，不利于维护。

状态模式包含如下角色：
Context: 环境类
State: 抽象状态类
ConcreteState: 具体状态类

17.观察者模式

何谓观察者模式？观察者模式定义了对象之间的一对多依赖关系，这样一来，当一个对象改变状态时，它的所有依赖者都会收到通知并且自动更新。

在这里，发生改变的对象称之为观察目标，而被通知的对象称之为观察者。一个观察目标可以对应多个观察者，而且这些观察者之间没有相互联系，所以么可以根据需要增加和删除观察者，使得系统更易于扩展。所以观察者提供了一种对象设计，让主题和观察者之间以松耦合的方式结合。

观察者模式包含如下角色：
Subject: 目标
ConcreteSubject: 具体目标
Observer: 观察者
ConcreteObserver: 具体观察者

18.备忘录模式

后悔药人人都想要，但是事实却是残酷的，根本就没有后悔药可买，但是也不仅如此，在软件的世界里就有后悔药！备忘录模式就是一种后悔药，它给我们的软件提供后悔药的机制，通过它可以使系统恢复到某一特定的历史状态。

所谓备忘录模式就是在不破坏封装的前提下，捕获一个对象的内部状态，并在该对象之外保存这个状态，这样可以在以后将对象恢复到原先保存的状态。它实现了对信息的封装，使得客户不需要关心状态保存的细节。保存就要消耗资源，所以备忘录模式的缺点就在于消耗资源。如果类的成员变量过多，势必会占用比较大的资源，而且每一次保存都会消耗一定的内存。

备忘录模式包含如下角色：
Originator: 原发器
Memento: 备忘录
Caretaker: 负责人

19.中介者模式

租房各位都有过的经历吧！在这个过程中中介结构扮演着很重要的角色，它在这里起到一个中间者的作用，给我们和房主互相传递信息。在外面软件的世界里同样需要这样一个中间者。在我们的系统中有时候会存在着对象与对象之间存在着很强、复杂的关联关系，如果让他们之间有直接的联系的话，必定会导致整个系统变得非常复杂，而且可扩展性很差！在前面我们就知道如果两个类之间没有不必彼此通信，我们就不应该让他们有直接的关联关系，如果实在是需要通信的话，我们可以通过第三者来转发他们的请求。同样，这里我们利用中介者来解决这个问题。

所谓中介者模式就是用一个中介对象来封装一系列的对象交互，中介者使各对象不需要显式地相互引用，从而使其耦合松散，而且可以独立地改变它们之间的交互。在中介者模式中，中介对象用来封装对象之间的关系，各个对象可以不需要知道具体的信息通过中介者对象就可以实现相互通信。它减少了对象之间的互相关系，提供了系统可复用性，简化了系统的结构。

在中介者模式中，各个对象不需要互相知道了解，他们只需要知道中介者对象即可，但是中介者对象就必须要知道所有的对象和他们之间的关联关系，正是因为这样就导致了中介者对象的结构过于复杂，承担了过多的职责，同时它也是整个系统的核心所在，它有问题将会导致整个系统的问题。所以如果在系统的设计过程中如果出现“多对多”的复杂关系群时，千万别急着使用中介者模式，而是要仔细思考是不是您设计的系统存在问题。

Mediator: 抽象中介者
ConcreteMediator: 具体中介者
Colleague: 抽象同事类
ConcreteColleague: 具体同事类

20.迭代器模式

对于迭代在编程过程中我们经常用到，能够游走于聚合内的每一个元素，同时还可以提供多种不同的遍历方式，这就是迭代器模式的设计动机。在我们实际的开发过程中，我们可能会需要根据不同的需求以不同的方式来遍历整个对象，但是我们又不希望在聚合对象的抽象接口中充斥着各种不同的遍历操作，于是我们就希望有某个东西能够以多种不同的方式来遍历一个聚合对象，这时迭代器模式出现了。

何为迭代器模式？所谓迭代器模式就是提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的各个元素，而不是暴露其内部的表示。迭代器模式是将迭代元素的责任交给迭代器，而不是聚合对象，我们甚至在不需要知道该聚合对象的内部结构就可以实现该聚合对象的迭代。

通过迭代器模式，使得聚合对象的结构更加简单，它不需要关注它元素的遍历，只需要专注它应该专注的事情，这样就更加符合单一职责原则了。

迭代器模式包含如下角色：
Iterator: 抽象迭代器
ConcreteIterator: 具体迭代器
Aggregate: 抽象聚合类
ConcreteAggregate: 具体聚合类

21.解释器模式

所谓解释器模式就是定义语言的文法，并且建立一个解释器来解释该语言中的句子。解释器模式描述了如何构成一个简单的语言解释器，主要应用在使用面向对象语言开发的编译器中。它描述了如何为简单的语言定义一个文法，如何在该语言中表示一个句子，以及如何解释这些句子。

解释器模式包含如下角色：
AbstractExpression: 抽象表达式
TerminalExpression: 终结符表达式
NonterminalExpression: 非终结符表达式
Context: 环境类
Client: 客户类

22.命令模式

有些时候我们想某个对象发送一个请求，但是我们并不知道该请求的具体接收者是谁，具体的处理过程是如何的，们只知道在程序运行中指定具体的请求接收者即可，对于这样将请求封装成对象的我们称之为命令模式。所以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。同时命令模式支持可撤销的操作。

命令模式可以将请求的发送者和接收者之间实现完全的解耦，发送者和接收者之间没有直接的联系，发送者只需要知道如何发送请求命令即可，其余的可以一概不管，甚至命令是否成功都无需关心。同时我们可以非常方便的增加新的命令，但是可能就是因为方便和对请求的封装就会导致系统中会存在过多的具体命令类。

命令模式包含如下角色：
Command: 抽象命令类
ConcreteCommand: 具体命令类
Invoker: 调用者
Receiver: 接收者
Client:客户类

23.责任链模式

职责链模式描述的请求如何沿着对象所组成的链来传递的。它将对象组成一条链，发送者将请求发给链的第一个接收者，并且沿着这条链传递，直到有一个对象来处理它或者直到最后也没有对象处理而留在链末尾端。

避免请求发送者与接收者耦合在一起，让多个对象都有可能接收请求，将这些对象连接成一条链，并且沿着这条链传递请求，直到有对象处理它为止，这就是职责链模式。在职责链模式中，使得每一个对象都有可能来处理请求，从而实现了请求的发送者和接收者之间的解耦。同时职责链模式简化了对象的结构，它使得每个对象都只需要引用它的后继者即可，而不必了解整条链，这样既提高了系统的灵活性也使得增加新的请求处理类也比较方便。但是在职责链中我们不能保证所有的请求都能够被处理，而且不利于观察运行时特征。

职责链模式包含如下角色：
Handler: 抽象处理者
ConcreteHandler: 具体处理者
Client: 客户类

五、如何学习设计模式

说明，《如何学习设计模式》转摘自：http://blog.csdn.net/yqj2065/article/details/39103857

① 学习技巧

学习设计模式时，有一些技巧能够帮助你快速理解设计模式。

a) 使用较简单的面向对象的语言如Java、C#。GoF的[设计模式]实质上是面向对象的设计模式。[GoF·1.1]中提到“程序设计语言的选择非常重要，它将影响人们理解问题的出发点”。从学习设计模式的角度看，Java和C#较C++更容易一些。比如Java接口等，能够更有效展现设计模式的意图。

b) 使用工具BlueJ。BlueJ最大的好处，就是提供了简单的类图。正如我在简明设计模式Java中所做的，较少去专门画类图，而是在BlueJ中截图。在学生上机编写演示程序时，常常先看他的类图，以判断他的程序是否正确，必要时再看源代码。

c) 日常生活的隐喻。用一些实际生活中的例子来说明某某模式，能够让你快速掌握某模式的目的和实现代码的结构。同时，你要认识到，这种隐喻如同告诉你（2+3）2=22+223+32，你需要自己举一反三，得出（a+b）2=a2+2ab+b2。在实际工作中的模式的具体应用，则相当于应用代数公式。

d) 动手实践和怀疑精神。看显浅的参考书或上网查阅资料时，要自己敲(复制也可以)代码并运行，要多修改别人的源代码提出自己的观点：为什么书中不这样设计、为什么要那样设计；如果增添一些方法、方法参数、或成员变量会如何？必须要自己亲自动手，最起码要运行。另外，要敢于向博主提问、拍砖。你甚至可以质疑GoF的某些章节的解说和意图，更何况一些博主呢。

② 基础知识

这些知识让你知道，设计模式好在何处。

a) 面向对象范式。也就是人们传说的思想。封装、继承和多态这些东西，在我看来比if、for等稍微高一点，也属于语法问题。面向对象编程要掌握的三大原则是柏拉图(Plato)原则、里氏(Liskov)替换原则和Parnas原则。这三个原则其实非常简单。任何原则，你觉得很难一见钟情，很难快速认同，那它就不会是好原则。

b) 设计原则。许多人列举了7大原则，如单一职责原则、开闭原则、里氏代换原则、依赖倒转原则、接口隔离原则、合成复用原则、迪米特法则。LSP，我将它提升为面向对象范式的3大基石之一；单一职责和接口隔离，主要作为面向对象分析/OOA时职责划分所遵循的原则，此时你可以不太在意。依赖倒转原则，我把它作为垃圾扔掉，因为开闭原则或者直接地说“依赖于抽象类型原则”已经包含了依赖倒转原则的精华，而依赖倒转原则的糟粕由IoC继承。当然，回调，我很强调。所以，你要掌握的有抽象依赖原则(OCP)、单向依赖原则(含对回调的学习)和最低依赖原则(合成复用原则、迪米特法则)。

c) UML的初步了解。这是学习设计模式的工具。在早期，你甚至可以仅了解BlueJ的相关图示，也就10分钟的事情。

③ 境界

《五灯会元》卷十七中，有一则唐朝禅师青原惟信禅师的语录:“老僧三十年前未参禅时，见山是山，见水是水。及至后来亲见知识，有个入处，见山不是山，见水不是水。而今得个休歇处，依前见山只是山，见水只是水。”

a) 仔细研究GoF的[设计模式]，逐个学习其意图和结构，是一个抱着字典学习英语的方式。见山是山，见水是水，导致你可能在实际工作中生搬硬套、东施效颦。

b) 建议从简单的场景出发，自己发现或设计出某种模式。你从中体会该模式是如何解决问题的，这样，该模式成为你自己的东西，你才不会出现知易行难的问题。所有的设计模式不过是基本原则和理念在特定场合的应用。你可能不知道某个设计模式的名字，但是你知道它一切的优缺点和变体以及应用场合。见山不是山，见水不是水。

c) 你对基本原则和理念融会贯通，你可以惋惜：“我找到一种模式，原来在设计模式中早就有了这种模式”。这时，模式不模式又如何呢？反模式又怎样。看见一个模式，你会说：“嗯，这是一种有用的模式”。见山只是山，见水只是水。

以上一点浅见。

注：【】中的内容是我加的。

1 转录【IT168知识库】

发现很多初学设计模式的人都有一些特点就是学习了某个设计模式之后，貌似理解了，但是却不知道怎么去使用这些所谓的精华经验，苦于不知如何下手。我最初学习设计模式的时候也有类似的经验，我将我的经验分享出来，希望能对初学者有帮助。
我对设计模式产生兴趣是在大概一年以前，最初看书的时候好像是看懂了，大概知道他在说什么。看了几个模式之后就开始寻找时机来套用套用这些模式。结果是除了Singleton模式以外的其他模式都没有找到应用的场所。然后我就没开始看下去了，我知道再看也没用，但是我并没有放弃对设计模式的关注。
不久我就在MSDN的Webcast上看到李建忠的 C#面向对象设计模式纵横谈讲座，很不错的系列讲座，让我对设计模式有了新的理解。我意识到学习设计模式，确切的讲是学习面向对象的设计模式，应该从学习面向对象开始。【面向对象的原理如同了解下象棋的规则，而设计模式相当于残局，不知道规则看什么残局】由于之前一年都在做asp.net开发，虽然都是在写类、学着duwamish搞分层架构、搞类型化DataSet、也弄过自定义实体类，但好像一年下来还没怎么用过接口，什么多态也是极少用。事实上对面向对象的编程思想的认识还是很模糊的。
重新认识OO：面向对象编程是一种思想，以面向对象的思维来思考软件设计结构，从而强化面向对象的编程范式。面向对象的特点是封装，继承，多态【这些也算？】。所以从那是开始，当我设计一个类的时候，不断的提示自己以下三点：
第一：别把自己的数据公开，除非你要向别人提供数据，使用尽量低的访问权限。
第二：以一个外部的视角来看类，紧记不要要求别人要在知道你是怎么实现一个方法之后才能使用我的类。
第三：分清类的职责，该这个类做的事情就要在这个类中实现，不该我的类做的事情就让别的类去实现。
在这三点的指导下来写类，写程序开始像在做“设计”了^_。
一段时间后对设计模式就慢慢有感觉了，并能够找到一些设计模式的应用场景了。并常套用套用那些模式，逐渐的加深对模式的理解，并把它变成自己的东西，能够在其他的地方灵活的用起来。

\2. 转录《易学设计模式·1.4 如何学习设计模式》郭志学人民邮电出版社

如何学习设计模式
在了解了设计模式的历史和分类后，应该如何学习设计模式呢？在学习设计模式之前，读者一定要树立一种意识，那就是：设计模式并不只是一种方法和技术，它更是一种思想、一个方法论。它和具体的语言没有关系，学习设计模式最主要的目的就是要建立面向对象的思想，尽可能地面向接口编程、低耦合、高内聚，使你设计的程序尽可能地复用。【似是而非。学习设计模式能够更好理解面向对象的思想，设计模式是一些设计的技巧和窍门，不要上升到思想、方法论好不好】
有些软件开发人员，在程序设计时，总想着往某个设计模式上套，其实这样是不对的，并没有真正掌握设计模式的思想。其实很多时候读者用了某种设计模式，只是自己不知道这个模式叫什么名字而已。因此，在程序设计时，要根据自己的理解，使用合适的设计模式。
而有另外一些软件开发人员，在程序设计时，动不动就给类起个类似模式的名字，比如叫某某Facade、某某Factory等，其实类里面的内容和设计模式根本没有一点关系，只是用来标榜自己懂设计模式而已。
因此，学习设计模式，首先要了解有哪些方面的设计模式可以供开发人员使用，然后再分别研究每个设计模式的原理，使用时机和方法，也就是说要在什么情况下才使用某个设计模式，在了解某个设计模式的使用时机时，还要了解此时如果不使用这个设计模式，会造成什么样的后果。当对每个模式的原理和使用方法都了解了以后，更重要的是，学习面向对象的思想方式，在掌握面向对象的思想方式后，再回过头来看设计模式，就会有更深刻的理解，最后，学习设计模式，一定要勤学多练。【就最后一句很赞同】

*六、个人感悟*

学习设计模式确实有几种境界：

第一种是学习了一两个设计模式，就一直想用到自己的代码中去；

第二种是学完全部设计模式，觉得很多模式都很相似，分不清楚它们之间有什么区别；

第三种是灵活运用设计模式，就算不用具体哪种模式也可以设计也高质量的代码，无剑胜有剑。

最后附上总结图：

感谢：博客园的chenssy Bobby0322 等博主，看了你们写的博客后受益匪浅，谢谢。