设计模式
一. 面试常问在项目中你用过哪些设计模式？
1.策略模式
（1）定义： 策略模式定义了一系列的算法，并将每一个算法封装起来，而且使他们可
以相互替换，让算法独立于使用它的客户而独立变化。
（2）策略模式的应用场景
（a）针对同一类型问题的多种处理方式，仅仅是具体行为有差别时；
（b）需要安全地封装多种同一类型的操作时；
（c）出现同一抽象类有多个子类，而又需要使用 if-else 或者 switch-case 来选择
具体子类时。
（3）策略模式涉及3个角色
（a）环境(Context)角色：持有一个Strategy的引用。
（b）抽象策略(Strategy)角色：这是一个抽象角色，通常由一个接口或抽象类实
现。此角色给出所有的具体策略类所需的接口。
（c）具体策略(ConcreteStrategy)角色：包装了相关的算法或行为。
（d）关于（a）（b）（c）概念举例的说明
抽象策略类：
public interface Strategy {
/**
* 策略方法
*/
public void strategyInterface();
}
具体策略类：
public class ConcreteStrategyA implements Strategy {
@Override
public void strategyInterface() {
//相关的业务
}
}
public class ConcreteStrategyB implements Strategy {
@Override
public void strategyInterface() {
//相关的业务
}
}
环境角色类：
public class Context {
//持有一个具体策略的对象
private Strategy strategy;
/**
* 构造函数，传入一个具体策略对象
* @param strategy 具体策略对象
*/
public Context(Strategy strategy){
this.strategy = strategy;
}
/**
* 策略方法
*/
public void contextInterface(){
strategy.strategyInterface();
}
}
（4）策略模式应用实例
假设鹅厂推出了3种会员，分别为会员，超级会员以及金牌会员，还有就是普通玩
家，针对不同类别的玩家，购买《王者农药》皮肤有不同的打折方式，并且一个顾
客每消费10000就增加一个级别，那么我们就可以使用策略模式，因为策略模式描
述的就是算法的不同，这里我们举例就采用最简单的，以上四种玩家分别采用原价
（普通玩家），九折，八折和七价的收钱方式。
那么我们首先要有一个计算价格的策略接口：
public interface CalPrice {
//根据原价返回一个最终的价格
Double calPrice(Double orgnicPrice);
}
下面是4种玩家的计算方式的实现：
public class Orgnic implements CalPrice {
@Override
public Double calPrice(Double orgnicPrice) {
return orgnicPrice;
}
}
public class Vip implements CalPrice {
@Override
public Double calPrice(Double orgnicPrice) {
return orgnicPrice * 0.9;
}
}
public class SuperVip implements CalPrice {
@Override
public Double calPrice(Double orgnicPrice) {
return orgnicPrice * 0.8;
}
}
public class GoldVip implements CalPrice {
@Override
public Double calPrice(Double orgnicPrice) {
return orgnicPrice * 0.7;
}
}
我们看客户类，我们需要客户类帮我们完成玩家升级的功能。
public class Player {
private Double totalAmount = 0D;//客户在鹅厂消费的总额
private Double amount = 0D;//客户单次消费金额
private CalPrice calPrice = new Orgnic();//每个客户都有一个计算价格的策略，初始都是普通计算，即原价
//客户购买皮肤，就会增加它的总额
public void buy(Double amount) {
this.amount = amount;
totalAmount += amount;
if (totalAmount > 30000) {//30000则改为金牌会员计算方式
calPrice = new GoldVip();
} else if (totalAmount > 20000) {//类似
calPrice = new SuperVip();
} else if (totalAmount > 10000) {//类似
calPrice = new Vip();
}
}
//计算客户最终要付的钱
public Double calLastAmount() {
return calPrice.calPrice(amount);
}
}
接下来是客户端调用，系统会帮我们自动调整收费策略。
public class Client {
public static void main(String[] args) {
Player player = new Player();
player.buy(5000D);
System.out.println("玩家需要付钱：" + player.calLastAmount());
player.buy(12000D);
System.out.println("玩家需要付钱：" + player.calLastAmount());
player.buy(12000D);
System.out.println("玩家需要付钱：" + player.calLastAmount());
player.buy(12000D);
System.out.println("玩家需要付钱：" + player.calLastAmount());
}
}
运行以后会发现，第一次是原价，第二次是九折，第三次是八折，最后一次则是
七价。这样设计的好处是，客户不再依赖于具体的收费策略，依赖于抽象永远是
正确的。
在上面的基础上，我们可以使用简单工厂来稍微进行优化：
public class CalPriceFactory {
private CalPriceFactory(){}
//根据客户的总金额产生相应的策略
public static CalPrice createCalPrice(Player customer){
if (customer.getTotalAmount() > 30000) {//3000则改为金牌会员计算方式
return new GoldVip();
}else if (customer.getTotalAmount() > 20000) {//类似
return new SuperVip();
}else if (customer.getTotalAmount() > 10000) {//类似
return new Vip();
}else {
return new Orgnic();
}
}
}
这样就将制定策略的功能从客户类分离了出来，我们的客户类可以变成这样：
public class Player {
private Double totalAmount = 0D;//客户在鹅厂消费的总额
private Double amount = 0D;//客户单次消费金额
private CalPrice calPrice = new Orgnic();//每个客户都有一个计算价格的策略，初始都是普通计算，即原价
//客户购买皮肤，就会增加它的总额
public void buy(Double amount) {
this.amount = amount;
totalAmount += amount;
/* 变化点，我们将策略的制定转移给了策略工厂，将这部分责任分离出去 */
calPrice = CalPriceFactory.createCalPrice(this);
}
//计算客户最终要付的钱
public Double calLastAmount() {
return calPrice.calPrice(amount);
}
public Double getTotalAmount() {
return totalAmount;
}
}
虽然结合简单工厂模式，我们的策略模式灵活了一些，但不免发现在工厂中多
了if-else判断，也就是如果增加一个会员类别，我又得增加一个else-if语句，这
是简单工厂的缺点，对修改开放。那有什么方法，可以较好的解决这个问题呢？
那就是使用注解， 所以我们需要给注解加入属性上限和下限，用来表示策略生
效的区间，用来解决总金额判断的问题。
首先我们做一个注解，这个注解是用来给策略添加的，当中可以设置它的上下
限：
//这是有效价格区间注解，可以给策略添加有效区间的设置
@Target(ElementType.TYPE)//表示只能给类添加该注解
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)//这个必须要将注解保留在运行时
public @interface PriceRegion {
int max() default Integer.MAX_VALUE;
int min() default Integer.MIN_VALUE;
}
可以看到，我们只是使用这个注解来声明每一个策略的生效区间，于是对策略
进行修改：
@PriceRegion(max = 10000)
public class Orgnic implements CalPrice {
@Override
public Double calPrice(Double orgnicPrice) {
return orgnicPrice;
}
}
@PriceRegion(max=20000)
public class Vip implements CalPrice {
@Override
public Double calPrice(Double orgnicPrice) {
return orgnicPrice * 0.9;
}
}
@PriceRegion(min=20000,max=30000)
public class SuperVip implements CalPrice {
@Override
public Double calPrice(Double orgnicPrice) {
return orgnicPrice * 0.8;
}
}
@PriceRegion(min=3000)
public class GoldVip implements CalPrice {
@Override
public Double calPrice(Double orgnicPrice) {
return orgnicPrice * 0.7;
}
}接下来就是在策略工厂中去处理注解：
public class CalPriceFactory {
private static final String CAL_PRICE_PACKAGE = "com.example.stragedemo";//这里是一个常量，表示我们扫描策略的包
private ClassLoader classLoader = getClass().getClassLoader();
private List<Class<? extends CalPrice>> calPriceList;//策略列表
//根据玩家的总金额产生相应的策略
public CalPrice createCalPrice(Player player) {
//在策略列表查找策略
for (Class<? extends CalPrice> clazz : calPriceList) {
PriceRegion validRegion = handleAnnotation(clazz);//获取该策略的注解
//判断金额是否在注解的区间
if (player.getTotalAmount() > validRegion.min() && player.getTotalAmount() < validRegion.max()) {
try {
//是的话我们返回一个当前策略的实例
return clazz.newInstance();
} catch (Exception e) {
throw new RuntimeException("策略获得失败");
}
}
}
throw new RuntimeException("策略获得失败");
}
//处理注解，我们传入一个策略类，返回它的注解
private PriceRegion handleAnnotation(Class<? extends CalPrice> clazz) {
Annotation[] annotations = clazz.getDeclaredAnnotations();
if (annotations == null || annotations.length == 0) {
return null;
}
for (int i = 0; i < annotations.length; i++) {
if (annotations[i] instanceof PriceRegion) {
return (PriceRegion) annotations[i];
}
}
return null;
}
//单例
private CalPriceFactory() {
init();
}
//在工厂初始化时要初始化策略列表
private void init() {
calPriceList = new ArrayList<Class<? extends CalPrice>>();
File[] resources = getResources();//获取到包下所有的class文件
Class<CalPrice> calPriceClazz = null;
try {
calPriceClazz = (Class<CalPrice>) classLoader.loadClass(CalPrice.class.getName());//使用相同的加载器加载策略接口
} catch (ClassNotFoundException e1) {
throw new RuntimeException("未找到策略接口");
}
for (int i = 0; i < resources.length; i++) {
try {
//载入包下的类
Class<?> clazz = classLoader.loadClass(CAL_PRICE_PACKAGE + "." + resources[i].getName().replace(".class", ""));
//判断是否是CalPrice的实现类并且不是CalPrice它本身，满足的话加入到策略列表
if (CalPrice.class.isAssignableFrom(clazz) && clazz != calPriceClazz) {
calPriceList.add((Class<? extends CalPrice>) clazz);
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
//获取扫描的包下面所有的class文件
private File[] getResources() {
try {
File file = new File(classLoader.getResource(CAL_PRICE_PACKAGE.replace(".", "/")).toURI());
return file.listFiles(new FileFilter() {
public boolean accept(File pathname) {
if (pathname.getName().endsWith(".class")) {//我们只扫描class文件
return true;
}
return false;
}
});
} catch (URISyntaxException e) {
throw new RuntimeException("未找到策略资源");
}
}
public static CalPriceFactory getInstance() {
return CalPriceFactoryInstance.instance;
}
private static class CalPriceFactoryInstance {
private static CalPriceFactory instance = new CalPriceFactory();
}
}
2.过滤器模式
https://blog.csdn.net/qq_37150783/article/details/79618011
3.责任链模式
（1）定义
职责链模式（Chain of Responsibility）：使多个对象都有机会处理同一个请求，
从而避免请求的发送者和接收者之间的耦合关系。将这些对象连成一条链，并沿
着这条链传递该请求，直到有一个对象处理它为止。
（2）责任链模式中的角色介绍
（a）Handler处理者
handler定义了处理请求的接口，handler知道，下一个处理者是谁，如果自己
无法处理请求，就转给下一个处理者。在实例中对应的是，support类和
support方法（实例在（3））。
（b）concreteHandler(具体的处理者)
具体的处理者是处理请求的具体角色。在实例中，由NoSupport角色和其他
几个类扮演（实例在（3））。
（c）Client
请求者角色，就是向第一个具体的handler发送请求的角色，并连接好责任链，
实例中对应的是main类的main方法（实例在（3））。
（3）责任链模式简单的示例
类图：
Support是一个抽象类，他的核心方法support中，如果当前support可以解决，就
解决，如果不行，就交给next去解决。
package ChainOfResponse;
public abstract class Support {
private String name;
private Support next;
public Support(String name) {
this.name = name;
}
public Support setNext(Support next) {
this.next = next;
return next;
}
public final void support(Trouble trouble) {
if(resolve(trouble)) {
done(trouble);
} else if (next != null) {
next.support(trouble);
} else {
fail(trouble);
}
}
public String toString() { // 显示字符串
return "[" + name + "]";
}
protected abstract boolean resolve(Trouble trouble);
protected void done(Trouble trouble) {
System.out.println(trouble + " is resolved by " + this + ".");
}
protected void fail(Trouble trouble) { // 未解决
System.out.println(trouble + " cannot be resolved.");
}
}
然后我们实现几个具体的support类NoSupport类是一个永远不解决问题的类：
package ChainOfResponse;
public class NoSupport extends Support {
public NoSupport(String name) {
super(name);
}
@Override
protected boolean resolve(Trouble trouble) {
return false;
}
}
LimitSupport类，解决指定范围内的问题
LimitSupport类，解决指定范围内的问题
package ChainOfResponse;
public class LimitSupport extends Support {
private int limit;
public LimitSupport(String name, int limit) {
super(name);
this.limit = limit;
}
@Override
protected boolean resolve(Trouble trouble) {
if(trouble.getNumber() < limit)
return true;
return false;
}
}
OddSupport类,解决奇数的问题
package ChainOfResponse;
public class SpecialSupport extends Support {
private int number;
public SpecialSupport(String name, int number) {
super(name);
this.number = number;
}
@Override
protected boolean resolve(Trouble trouble) {
if(trouble.getNumber() == number)
return true;
return false;
}
}
package ChainOfResponse;
public class OddSupport extends Support {
public OddSupport(String name) {
super(name);
}
@Override
protected boolean resolve(Trouble trouble) {
if(trouble.getNumber() % 2 == 1)
return true;
return false;
}
}
最后实现一个main类：
package ChainOfResponse;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Support alice = new NoSupport("Alice");
Support bob = new LimitSupport("Bob", 100);
Support charlie = new SpecialSupport("Charlie", 429);
Support diana = new LimitSupport("Diana", 200);
Support elmo = new OddSupport("Elmo");
Support fred = new LimitSupport("Fred", 300);
alice.setNext(bob).setNext(charlie).setNext(diana).setNext(elmo).setNext(fred);
for(int i=0;i<500;i+=33) {
alice.support(new Trouble(i));
}
}
}
Main类中定义了一个责任链，将几个support对象连接在一起，组成了一条责任链，
然后去处理问题
运行结果如下：
（4）责任链模式在实际项目中的应用举例
比如我发送的有彩信、短信、邮件，那么将如何给实体赋值？传统做法是写
一大堆的if else，这时我们就可以使用责任链模式。