软件体系结构期末总复习

大纲

写在前面的话
软件体系结构基本概念汇总（18分）
软件架构风格
- 经典风格
- - （1）层次架构特点：
  - （2）三层架构：
  - （3）客户服务器架构：
  - - 胖客户瘦服务器
    - 瘦客户胖服务器
  - （4）事件驱动架构
  - （5）管道过滤器架构
- 流行架构风格
- - MVC架构
  - REST架构
  - 响应式架构
  - - MVC架构与响应式架构的区别
  - 微服务架构
  - 云计算架构等
软件体系结构描述及UML建模
质量属性
- 性能(Performance):
- 安全性(Security):
- 易用性(Usability):
- 可修改性：
- 可测试性：
- 可用性
- 软件架构评估
- - 1 软件架构评估的方法
  - 2 架构的权衡分析法
  - 3 成本效益分析法
- 设计模式
- 中间件
- - 中间件的概念

写在前面的话

本文章仅仅作为个人对软件体系结构的复习资料。

软件体系结构基本概念汇总（18分）

名词解释

1、B/S
答：浏览器/server风格,是三层应用结构的一种实现方式。
详细结构：浏览器/Webserver/数据库server。

2、C/S
答：客户/server风格,是基于资源不正确等，且为共享而提出来的，定义了工作站怎样与server相连，以实现数据和应用分布到多个处理机上。C/S体系结构有三个主要组成部分：数据库server、客户应用程序和网络。

3、HMB
答：层次消息总线的软件体系结构风格（Hierarchical Message Bus—based Style）。HMB风格基于层次消息总线。支持构件的分布和并发，构件之间通过消息进行通信。

4、DSSA
答：特定领域的软件体系结构（Domain Specific Software Architecture）就是在一个特定的领域中为一组应用提供组织结构參考的标准软件体系结构。

5、ADL（期中）
答：软件体系结构描写叙述语言(Architecture Description Language)是一种形式化语言。它在底层语义模型的支持下,为软件的概念体系结构建模提供了详细语法和框架。

6、XML
答：可扩展标记语言（Extensible Markup Language），XML是W3C制定的作为Internet上数据交换和表示的标准语言，是一种同意用户定义自己的标记的元语言（Meta）。

7、ATAM
答：体系结构权衡分析方法（Architecture Tradeoff Analysis Method），它是针对系统所使用或改动活动的支持程度，来推断该体系结构针对这一场景所代表的质量需求的满足程度的体系结构评估方法。

8、Web Service
答：Web服务（Web Service）是一种新的面向服务的体系结构，当中定义了一组标准协议。用于接口定义、方法调用、基于Internet的结构注冊以及各种应用的实现。

9、MTTF
答：平均失效前时间（Mean Time To Failure）指软件在失效前正常工作的平均统计时间。

10、SOAP
答：简单对象訪问协议（Simple Object Access Protocol）。SOAP是一个基于XML的在松散分布式环境中交换结构化信息的轻量级协议，它为在一个松散的、分布式环境中使用XML交换结构化的和类型化的信息提供了一种简单的机制。

11、WSDL
答：Web服务描写叙述语言（Web Services Description Language）。

定义了一套基于XML的语法，用来将Web Services描写叙述为可以进行消息交换的服务訪问点的集合。

12、UDDI
答：（Universal Description Discovery Integration）统一描写叙述、发现和集成协议。是一套基于Web的分布式的Web Services信息注冊中心的实现标准规范，同一时候也包括一组訪问协议的实现标准，使得企业能将自身的Web Services注冊上去，并让别的企业可以发现并訪问这些Web Services。

13、SAAM
答：（Software Architecture Analysis Method）软件体系结构分析方法是最早精心设计并形成文档并得到广泛使用的软件体系结构分析方法。它最初是为了评估体系结构的可改动性而设计。

14、MVC
答：（Model-View-Controller style）模型—视图—控制器风格。主要处理软件用户界面开发中所面临的问题。MVC风格将交互式应用划分为3种构件:视图、模型和控制器。同意为一个模型建立多个视图。

15、Artifact-Driven
答：制品驱动的体系结构设计方法从方法的制品描写叙述中提取体系结构描写叙述。它的样例包含广为流行的面向对象分析和设计方法OMT和OAD。

16、Use-Case-Driven
答：用例驱动的体系结构设计方法主要从用例导出体系结构抽象。统一过程使用的就是一种用例驱动的体系结构设计方法。

17、Domain-Driven
答：领域驱动，体系结构是从领域模型导出的，领域模型是在领域分析阶段开发的。

18、Pattern-Driven
答：模式驱动，该方法从模式导出体系结构抽象

19、构件（期中）
答：构件是指语义完整。语法正确和有可重用价值的单位软件，是软件重用过程中能够明白辨识的系统。

20、连接件（期中）
答：Connectors 是用来建立构件间的交互以及支配这些交互规则的体系结构构造模块。

21.、MTBF
答：（Mean Time Between Failure）平均无故障时间，是指相邻两次故障之间的平均工作时间，也称为平均故障间隔，它反映了产品的时间质量。是体现产品在规定时间内保持功能的一种能力。

22、敏感点
答：是指会因为体系结构元素的改动而发生显著变化的系统模型參数。

23、权衡点
答：与多个敏感点有关的体系结构元素。

24、直接场景
答：直接场景指当前体系结构不经改动就可以支持的场景。

25、间接场景
答：不能直接被当前体系结构支持。为了满足间接场景。需对体系结构进行某种改动。

26、质量属性效用树
答：以树的形式表现质量属性的细化。根是效用，接下来是质量属性层，再下一层是质量属性详细描写叙述分类，最后一层是详细的场景。

软件架构风格

软件体系结构风格是描述某一特定应用领域中系统组织方式的惯用模式，反映了领域中众多系统所共有的结构和语义特性，并指导如何将各个模块和子系统有效地组织成一个完整的系统。
经典软件体系结构风格主要有：层次架构、三层架构、客户服务器架构、事件驱动架构、管道过滤器架构。
流行架构风格主要有：MVC架构、REST架构、响应式架构、微服务架构、云计算架构等

经典风格

（1）层次架构特点：

1.在层次结构中，系统被分成若干层次，每一层次由一系列的构件组成。
2.层次之间存在接口，通过接口形成调用和返回的关系。
3.每层为上一层提供服务，使用下一层的服务，只能见到与自己邻接的层。
优点：
1.大问题分解为若干渐进小问题，逐步解决，减小了复杂度。
2.修改一层，最多影响两层，有良好的扩展性。
3.支持软件复用，只要接口一致，并不约束实现方法。
缺点：
1.并不是每个系统都可划分为分层的模式；
2.很难找到一个合适的、正确的层次抽象方法。分层方法是最基本的思维方式，强调用抽象的方式不断进行问题的简化，通过分层使得问题可以分而治之的去求解，降低各系统设计与实现的复杂度，这种分层的概念是最基本的思维方法。

（2）三层架构：

表示层：为用户提供交互操作界面；
业务逻辑层：负责关键业务的处理和数据传递
数据访问层：实现数据库访问

（3）客户服务器架构：

应用分成客户端和服务器端两部分，二者通过计算机网络完成协作。

客户端：部分安装在个人PC机上，主要负责一些简单计算和存储，依赖服务器提供文件、设备、计算等资源。
服务器端：提供客户端所需要的各种各样的资源如设备、存储、网络传输等。

客户端的行为：客户端向服务器端发起请求，请求相应的资源或者服务；等待，返回服务结果；
服务器端的行为：阻塞，监听；等待客户端的请求；收到客户端的请求进行解释处理，返回结果给客户，继续等待。

胖客户瘦服务器

胖客户瘦服务器特征：客户端需要运行用户操作界面以及对操作进行解释的应用逻辑，应用本身是在客户端执行的，服务器端只存放了数据和文件。客户端通过网络发送命令到服务器端去操作需要的数据和文件来实现应用的运行。
优点：为用户端程序的设计和开发提供较大的灵活性和便利性

瘦客户胖服务器

瘦客户胖服务器架构特征：客户端只运行图形化的用户界面，用户界面接受用户的操作，通过远程方法调用与Server通信，将其传送给服务器端的业务逻辑代码，业务逻辑代码将数据操作的结果返回给图形用户界面。更新一般在业务逻辑代码这块，它主要集中在服务器端，这种架构更新容易。
优点：应用代码集中于Server端、便于部署和管理、减少网络通信开销。

采用客户服务器架构的服务类型有：FTP服务、web服务、电子邮件传输服务、Telnet服务等
支持C/S架构应用开发与部署运行的技术框架：J2EEPlatform(JavaEE)—>spring。JavaEE中的javaservlet是实现C/S架构中server这个角色的核心技术。

客户机服务器架构是最基本的分布式架构，现在主流的应用设计都是客户机服务器或浏览器服务器架构，是经常会用到的一种需求。在分布式系统中间，包含了集中式系统的设计，所以每个部分不管是客户机还是服务器，本身又是一个独立的系统。在C/S(B/S)系统架构中，经常会用到MVC架构,这种架构是解决系统设计中间，怎样设计能更好的与用户交互的技术方法。

（4）事件驱动架构

当软件系统中存在的一些事件发生，导致其他部分执行或者操作的设计方法叫事件驱动架构。例如：含有GUI的应用程序、调试器。消息、消息队列技术，使用事件驱动架构可以很好的解决系统的耦合性问题，事件的发送方和接收方可以在时间和空间上是松耦合的，是松耦合系统设计的代表，用来支持非确定性的执行。前面都是确定性的执行，系统都是从某一点执行到某一点结束。事件驱动架构是依据当前事件的发生来决定执行什么，所以更多的是非确定性的执行。
该架构中的核心构件：事件发生方、事件管理器、事件消费方
事件生产方产生事件。由事件管理器部件将事件散发出去告诉一个或若干个的事件消费方。事件消费方对事件进行评估是否做出响应，若响应则执行相关的动作完成这个事件。所以事件发生，驱动了另外一些部件的响应。整个系统的运行时靠事件来驱动运行。事件消费方之前需要在事件管理器这里注册相应事件，当该事件发生时，事件管理器会触发该事件消费方。

发布/订阅模式：事件源向事件管理器发布事件，事件在事件管理器中可能被分成一个或多个topic；事件订阅者首先告知事件管理器对某个事件感兴趣，相应事件发生时来告知；事件的注册是专门向一个事件管理器组件进行注册；事件分发过程可以通过消息队列或者消息总线来实现。如GuavaEventBus。

发布/订阅模式：事件源向事件管理器发布事件，事件在事件管理器中可能被分成一个或多个topic；事件订阅者首先告知事件管理器对某个事件感兴趣，相应事件发生时来告知；事件的注册是专门向一个事件管理器组件进行注册；事件分发过程可以通过消息队列或者消息总线来实现。如GuavaEventBus。

两种实现模式的区别：
观察者：事件管理器集成在事件源中，隐含了事件分发这个职责。事件源知道所有事件的消费方。观察者这个对象发现对象（目标）改变之后，自动通知其他对象（观察者，可以是多个，自由添加），其他对象作出反应。事件源和事件消费者耦合度较高。事件源和事件消费者之间的通信是同步的。

发布订阅模式：事件源和事件消费者之间通过事件通道进行解耦，双方都不知道对方的存在。事件源和事件消费者之间的通信是完全异步的。事件通道作为调度中心，管理事件的订阅和发布工作，彻底隔绝了订阅者和发布者的依赖关系。即订阅者在订阅事件的时候，只关注事件本身，而不关心谁会发布这个事件；发布者在发布事件的时候，只关注事件本身，而不关心谁订阅了这个事件。

观察者模式是松耦合，发布订阅模式发布者和订阅者完全解耦的。

分布式环境下，将一个系统中发生的事件通知到其他系统中，可以借助于事件中间件。它是在系统与系统中间以及应用于应用之间通过消息这种形式来传送消息内容的软件平台。这些中间件共同遵循一个标准的协议。即AMQP一个开源的技术标准，定义了在所有消息中间件中应该遵循的协议。目的使得不同的消息中间件可以互操作。

（5）管道过滤器架构

一般来说系统就是对数据进行处理的，管道过滤器架构就是一种最常见的能够对数据批量处理的设计方法，通过流式接口来构建这样的批处理过程。

在设计多步的数据处理软件系统中常用的设计方法
管道过滤器是复杂的数据多步转换处理的一种方法
是计算机之前的常见应用场景，如大型金融机构和商业中应用：Unixpipeline、编译器、javaiostream、AXIS核心构件：Pipes、Filters、DataSource、DataSink
Filter：是流水线的处理单元，负责丰富、提炼或转换其他的输入数据
数据源表示系统的输入，它提供一系列相同结构或者类型的数值。
Pipe：表示过滤器之间的连接；数据源和第一个过滤器之间的连接；以及最后的过滤器和数据宿之间的连接
数据汇点收集来自流水线终点的结果

优点：

过滤器(代表数据处理的逻辑)可以重用/重组合/可替换
不需要保存中间结果，因为管道可以直接将前一个filter的结果发送给下一个filter
高效的并行处理(多active部件)

缺点：

数据传输开销较大：需要借助管道
数据转换开销较大
错误处理较为复杂：用户无法在线交互，只能看到数据进去和数据输出，如果有错无法检错和消除错误

SpringBatch是一种支持管道过滤器风格的开源技术框架。可以进行大规模的批处理应用或数据处理应用的开发，简化开发过程。SpringBatch框架下的管道过滤器架构的框架：各部分解释如下：

Job是封装整个批处理过程的单位，跑一个批处理任务，就是跑一个Job所定义的内容。
Step是对Job某个过程的封装，一个Job可以包含一个或多个Step，一步步的Step按特定逻辑执行，才代表Job执行完成。
定义一个Job关键是定义好一个或多个Step，然后把它们组装好即可。而定义Step有多种方法，但有一种常用的模型就是输入——处理——输出，即ItemReader、ItemProcessor和ItemWriter。比如通过ItemReader从文件输入数据，然后通过ItemProcessor进行业务处理和数据转换，最后通过ItemWriter写到数据库中去。
SpringBatch提供了许多开箱即用的Reader和Writer

流行架构风格

MVC架构

MVC架构是为了更好的将服务器端计算逻辑和页面展示部分的代码分离而提出的。在MVC架构中，一般的交互式应用的设计拆成processing,output和input三个部分。

Model:processing,核心数据和功能
View：output,从Model获得数据并显示给用户
Controller：input,处理事件操作模型。从View接受用户的交互事件决定调用模型中哪个核心功能和算法。

处理结果可以由模型直接交给模板引擎渲染，在view中展示给用户；也可以交给controller，controller交给模板引擎渲染，在view中展示给用户；前者一般用于web应用设计中；后者一般在桌面应用设计(模型和视图在同一个节点中)中。

支持MVC架构模式开发桌面或者web应用的主流程序设计语言或者框架有：SpringMVC、ASP.NETMVC、struts、Flask等。springMVC的架构如下图。

该架构是在原逻辑分层的基础上进行扩展，加入控制层，由控制器进行额外的解释和映射，去调用业务层或者服务层的代码，服务层调用仓库层得到数据后再由控制器解释通过哪个视图去渲染，展示给用户。通过控制器将用户的展示和后台的业务和数据处理进行分离
REST架构、
响应式架构、
微服务架构、
云计算架构等

REST架构

进一步将前端开发代码和后端业务代码完全解耦开。并对背后的资源进行更好的系统化。将互联网的资源、技术进行标准化的抽象，使得该系统可以尽量的标准。
其主要特点：

对资源的命名进行了规范，统一为URI格式
使用的资源访问接口统一为get、put、post、delete
所有的资源通过hateoas框架把某一个对象转成Entitymodel或collectionmodel封装的restful资源的形式,在资源中间添加links,从而实现应用状态的转移。
客户端根据返回的links可以导航到其他的资源从而实现客户端上的应用状态的转移。

响应式架构

通过声明式的方式来构造了对一个序列事件的处理的一个流程。它将用户发来的请求当做一个事件来处理，采用事件流的处理机制，每个处理步骤都是异步的，整个系统吞吐率高，对每个流的处理都是采用异步非阻塞的处理过程。为了让所有的部件都能处于一个非常良好的运作状态，设计了背压控制（背压是对订阅方的发送速率进行控制。），避免由于某一个部件处于过载而影响整个系统的性能。

特点：

.即时响应性：只要有可能，系统就会及时地做出响应。
回弹性：系统在出现失败时依然保持即时响应性，还可以防止问题扩散到其他系统上。
弹性：系统在不断变化的工作负载之下依然保持即时响应性。
消息驱动：依赖异步的消息传递，确保了松耦合

MVC架构与响应式架构的区别

MVC模式（同步阻塞式调用）：

该方法执行过程中，当请求到来要调用hello时，就让当前执行该方法的线程休眠若干秒，这是一种阻塞式调用。
当有新请求到来时，由于之前线程阻塞等待，故需创建新的线程服务于该请求。
在tomcat服务器中，为了使并发的请求都能得到响应，需要在服务中开启一个线程池，预先创建大量的线程。每个请求到来时，就指定一个线程跟它绑定，让这个线程执行该请求的代码。这是大部分服务器采用的一种并发处理模式。

响应式架构采用异步调用方式，提高系统资源利用率：

当线程调用了一个耗时较长的接口时，不是处于等待状态，而是继续执行其他操作，等到调用接口的处理结果返回时让其直接执行callback对象执行回调代码。避免了空等，提高了系统的效率，减少了线程开销。
java中采用future或者completetableFuture对象：调用发过来，被调用者直接返回一个future或者completetableFuture对象，调用者可以通过completetableFuture对象调用其get方法随时查看调用接口的结果是否执行完毕。

微服务架构

当一个系统变得越来越庞大的时候，可以对其切割，使得每个部分的逻辑尽可能的清晰，各个部分之间通过轻量级的协议构成一个完整的系统，有利于资源调配和进度管理发布等。将一个大的系统拆成若干个独立的小系统，分别进行维护和部署，它们之间可以通过轻量级的通信协议(http等)进行通信，在功能上还是一个完整的整体，这样的设计方法称之为微服务的架构。
特点：

把一个完整的系统拆分成若干个子系统。
子系统之间通过一些基础设施紧密的结合在一起：名服务发现系统，使得这些服务可以通过名称就能互相发现。
每个服务可以单独进行负载均衡，进行水平扩展创建出多个实例，其他服务可以找到该服务的多个实例，调用该服务的其他服务可以使用客户端的负载均衡器，将请求分摊到该服务的多个实例中。
调用方也可使用断路器这种设计模式，将调用请求封装在断路器中，使得请求如果失败，通过断路器进行额外处理，阻止错误不断的蔓延下去。断路器在此起到一个安全保护作用。如果出现问题可以返回默认结果，可以通知客户端、可以返回一个错误等.
这些服务都是通过springboot这样的基础技术支持运行，通过starter来声明各种的依赖，使用AutoConfiguration根据依赖自动进行服务组件的创建和之间关系的生成，从而快速构件出一个可以独立运行的应用系统，这些系统最终通过微服务的基础设施和其他的技术共同构成一个完整的系统，再通过云计算来进行资源的快速分配。

优点：做负载均衡时，每个模块可以独立进行水平扩展，扩展的量是不一样的。用户量少的、计算工作简单的模块可以少扩展几个副本，这样有效的节省系统资源，使系统更加高效。而原系统做水平扩展时，是整体进行扩展，每个部件都有相同数量的副本。

微服务架构的基础设施

所有的服务都通过UI+APIGatewaysports的服务来为用户提供统一访问的接口。它接受用户的请求，转发到customers-service,vets-service或visits-service服务系统上。同时，自己也有业务接口，提供一定的服务，它也是一个独立的微服务。
微服务通过EurekaServicediscovery注册发现信息，并通过它调用其他微服务。
ZIPkinDistributedloggingservice用于记录所有系统的调用过程，可以实现对系统中调用的追踪。
Configureservice保存和管理微服务系统的所有配置信息，相当于一个仓库。
先启动Configureservice，再启动EurekaServicediscovery，最后是其他的业务系统。
每个服务都可以独立的开发和运行，每个服务都带自己的数据库、接口的定义和逻辑的实现，所以可以单独维护。

其中用到的设计模式：

断路器：在封闭系统中，有调用方和被调用方，当被调用方的一个服务被调用时，如果自身出现了问题，那么调用就会失败，用户会得到错误信息，再次有调用也会出现错误信息。对于分布式系统，很难保证所有服务都是正常的，因此在任何时候都可能产生服务的失效，特别是在微服务系统中。为了防止因为某个服务失效而导致其他服务失效，使用了断路器这样的概念。和生活中短路开关的概念一样，一方面保护短路电路不致于电流过大出现火灾，另一方面通知用户。在微服务系统中，则是一方面通知调用者，使得调用者采取一些措施不要导致错误不断蔓延到其他服务。调用者将调用请求不是直接发给被调用方，而是交给断路器，由它转发给被调用者。如果被调用者产生了问题(如过忙、线路断开等)，断路器感知到该问题。通知用户或者提供一些默认的结果，以防止调用者失效、错误蔓延。微服务架构设计的技术支持框架：springboot

云计算架构等

上述都是软件层的设计，云计算则讲述的支持软件运行的硬件和其他资源之间的设计决策问题。云计算按需使用的资源，特别是存储资源和计算资源，不需用户去管理这些资源。用多少拿多少，付多少的一种资源配置管理方式。

云端提供资源的方式三种：

1.直接使用云端的基础设施资源IaaS:将基础设施作为一种服务，交给用户使用。用户远程使用硬件资源，不需要对这些硬件进行管理，这是云计算最初的构想。例如早期开设一个网站，需要找机房、买网线、整服务器等，这些在云计算下通过某个服务提供商可以购买一个虚拟的网络资源，和自己实际买的物理机器的一样的体验，可以按照自己的需要去定制计算的能力、存储的能力和网络的能力等，然后按照协议按月付费或者按年付费。通过一种叫做hypervisor(对物理资源进行虚拟化的隔离，逻辑的抽象)技术可以将物理的机器抽象独立定义成若干虚拟化的机器，这些虚拟机共享了一台物理机，但是对于用户来讲，看起来就像是买的一台独立的物理机器一样。所以你在你购买的资源范围之内，可以享用这台机器的算力、存储资源等各种各样的能力。

2.提供一个平台，使用上面的计算环境Paas。HEROKU平台它可以帮助用户进行代码的编译和运行、测试、发布以及运行时水平的扩展。用户可以通过远程的接口去管理应用，可以看到各种的性能指标，进行性能调优。所以用户不用接触硬件本身，而是直接交付自己开发的一个应用，由计算平台服务提供商帮助你管理。

3.云端提供的软件系统Saas：这种模式就是服务提供商将软件开发好，允许用户定制，将定制好的软件像资源一样交付给用户去使用。kubernets是一个全新的基于容器技术的分布式架构领先方案，是谷歌严格保密十几年的秘密武器—Borg系统的一个开源版本，于2014年9月发布第一个版本。本质：一组服务集群，可以在集群的每个节点上运行特定的程序，来对节点中的容器进行管理，它的目的就是对资源管理的自动化。

软件体系结构描述及UML建模

“4+1”视图模型从5个不同的视角，包括逻辑视图、进程视图、物理视图、开发视图和场景视图来描述软件体系结构。每一个视图只关心一个侧面，5个视图结合在一起才能反映系统的软件体系结构的全部内容

质量属性

可用性，可修改性，性能，安全性，可测试性和易用性。

性能(Performance):

指系统的响应能力,即要经过多久时间才能对某个事件做出响应, 或则在某段时间内系统所能处理事件的个数.

安全性(Security):

指系统在向合法用户提供服务的同时能够阻止非授权用户使用的企图或拒绝服务的能力。

易用性(Usability):

衡量用户使用一个软件产品完成指定任务的难易程度.

可修改性：

通过修改花费的时间，金钱，人力等数据衡量修改是否足够简单方便低成本。可修改性越高，每次修改所花费的人力物力成本也就越低

可测试性：

指软件发现故障并隔离,定位其故障的能力特性,以及在一定的时间和成本前提下,进行测试设计,测试执行的能力.

可用性

系统能够正常运行的时间比例

软件架构评估

1 软件架构评估的方法

基于调查问卷或检查表的方式
基于场景的方式
基于度量的方式。

2 架构的权衡分析法

架构权衡分析方法 ATAM是一种系统架构评估方法，主要在系统开发之前，针对性能、可用性、安全性和可修改性等质量属性进行评价和折中ATAM可以分为4个主要的活动阶段，包括需求收集、架构视图描述、属性模型构造和分析、架构决策与折中，整个评估过程强调以属性作为架构评估的核心概念。

ATAM 的 9 个步骤如下：

1、描述ATAM方法:
评估小组负责人向参加会议的项目干系人介绍ATAM评估方法。

2、描述业务动机:

项目决策者从业务的角度介绍系统的概况。该描述应该包括系统最重要的功能、技术/管理/经济和政治方面的任何相关限制、与该项目相关的业务目标和上下文、主要的项目干系人，以及架构的驱动因素等。

3、描述架构:

包括技术约束（例如，操作系统、硬件和中间件等)、将与本系统进行交互的其他系统、用以满足质量属性要求的架构方法等。
。

（4）对架构方法进行分类

通过研究架构文档及倾听上一步的表述，了解系统使用的架构模式和方法（进行明确命名）。

（5）生成质量属性效用树

可以选取这样一棵树：根 —— 质量属性 —— 属性求精（细分） —— 场景（叶）。修剪这棵树，保留重要场景（不超过 50 个），再对场景按重要性给定优先级（用 H /M/ L 的形式），再按场景实现的难易度来确定优先级（用 H /M/ L 的形式），这样对所选定的每个场景就有一个优先级对（重要度，难易度），如（ H ， L ）表示该场景重要且易实现。

（6）分析架构方法

评估小组按优先级对上述效用树的场景进行分析（小组成员提问，设计师回答、解释），探查实现场景的架构方法。评估小组把相关架构决策编成文档，确定其有风险决策、无风险决策、敏感点、权衡点，并对其进行分类（分别用表格列出）。

（7）集体讨论并确定场景的优先级

由于项目关系人的不同角色及所关心的场景不一致，因此，应鼓励项目关系人考虑效用树中尚未分析过的场景。集体讨论后，可通过投票的方式获得各场景的优先级。通过把集体讨论确定了优先级的一组场景与效用树中的那组场景进行比较，能发现设计师所想的与项目关系人实际所要的是否存在差距，这一差距是否导致风险。

（8）分析架构方法

类似于第 6 步，这时，评估小组引导设计师实现在第 7 步中得到的优先级最高的场景。

（9）结果的表述

把在 ATAM 分析中得到的各种信息进行归纳总结，并呈现给项目关系人。主要有：

已编写了文档的架构方法；
经过讨论得到的场景集合及其优先级；
效用树；
所发现的有风险决策；
已编成文档的无风险决策；
所发现的敏感点和权衡点。

3 成本效益分析法

在大型复杂系统中最大的权衡通常必须考虑经济性，因此，需要从经济角度建立成本、收益、风险和进度等方面软件的“经济”模型。成本效益分析法（the Cost Benefit Analysis Method，CBAM）是在 ATAM 上构建，用来对架构设计决策的成本和收益进行建模，是优化此类决策的一种手段。CBAM 的思想就是架构策略影响系统的质量属性，反过来这些质量属性又会为系统的项目关系人带来一些收益（称为“效用”），CBAM 协助项目关系人根据其投资回报（ROI）选择架构策略。CBAM 在 ATAM 结束时开始，它实际上使用了 ATAM 评估的结果。

CBAM 的步骤如下。（1）整理场景。整理 ATAM 中获取的场景，根据商业目标确定这些场景的优先级，并选取优先级最高的 1/3 的场景进行分析。（2）对场景进行求精。为每个场景获取最坏情况、当前情况、期望情况和最好情况的质量属性响应级别。（3）确定场景的优先级。项目关系人对场景进行投票，其投票是基于每个场景“所期望的”响应值，根据投票结果和票的权值，生成一个分值（场景的权值）。（4）分配效用。对场景的响应级别（最坏情况、当前情况、期望情况和最好情况）确定效用表。（5）架构策略涉及哪些质量属性及响应级别，形成相关的策略—场景—响应级别的对应关系。（6）使用内插法确定“期望的”质量属性响应级别的效用。即根据第 4 步的效用表以及第 5 步的对应关系，确定架构策略及其对应场景的效用表。（7）计算各架构策略的总收益。根据第 3 步的场景的权值及第 6 步的架构策略效用表，计算出架构策略的总收益得分。（8）根据受成本限制影响的 ROI（Return On Investment，投资报酬率）选择架构策略。根据开发经验估算架构策略的成本，结合第 7 步的收益，计算出架构策略的 ROI，按 ROI 排序，从而确定选取策略的优先级。

————————————————
版权声明：本文为CSDN博主「hu19930613」的原创文章，遵循CC 4.0 BY-SA版权协议，转载请附上原文出处链接及本声明。
原文链接：https://blog.csdn.net/hu19930613/article/details/82751421

设计模式

原文网址详解23种模式

一、设计模式的分类
总体来说设计模式分为三大类：

创建型模式，共五种：工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、建造者模式、原型模式。

结构型模式，共七种：适配器模式、装饰器模式、代理模式、外观模式、桥接模式、组合模式、享元模式。

行为型模式，共十一种：策略模式、模板方法模式、观察者模式、迭代子模式、责任链模式、命令模式、备忘录模式、状态模式、访问者模式、中介者模式、解释器模式。

其实还有两类：并发型模式和线程池模式。用一个图片来整体描述一下：

二、设计模式的六大原则
总原则：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，而是要扩展原有代码，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，我们需要使用接口和抽象类等，后面的具体设计中我们会提到这点。

1、单一职责原则
不要存在多于一个导致类变更的原因，也就是说每个类应该实现单一的职责，如若不然，就应该把类拆分。

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。—— From Baidu 百科

历史替换原则中，子类对父类的方法尽量不要重写和重载。因为父类代表了定义好的结构，通过这个规范的接口与外界交互，子类不应该随便破坏它。

3、依赖倒转原则（Dependence Inversion Principle）
这个是开闭原则的基础，具体内容：面向接口编程，依赖于抽象而不依赖于具体。写代码时用到具体类时，不与具体类交互，而与具体类的上层接口交互。

4、接口隔离原则（Interface Segregation Principle）
这个原则的意思是：每个接口中不存在子类用不到却必须实现的方法，如果不然，就要将接口拆分。使用多个隔离的接口，比使用单个接口（多个接口方法集合到一个的接口）要好。

5、迪米特法则（最少知道原则）（Demeter Principle）
就是说：一个类对自己依赖的类知道的越少越好。也就是说无论被依赖的类多么复杂，都应该将逻辑封装在方法的内部，通过public方法提供给外部。这样当被依赖的类变化时，才能最小的影响该类。

最少知道原则的另一个表达方式是：只与直接的朋友通信。类之间只要有耦合关系，就叫朋友关系。耦合分为依赖、关联、聚合、组合等。我们称出现为成员变量、方法参数、方法返回值中的类为直接朋友。局部变量、临时变量则不是直接的朋友。我们要求陌生的类不要作为局部变量出现在类中。

6、合成复用原则（Composite Reuse Principle）
原则是尽量首先使用合成/聚合的方式，而不是使用继承。

三、Java的23中设计模式
A、创建模式
从这一块开始，我们详细介绍Java中23种设计模式的概念，应用场景等情况，并结合他们的特点及设计模式的原则进行分析。

首先，简单工厂模式不属于23中涉及模式，简单工厂一般分为：普通简单工厂、多方法简单工厂、静态方法简单工厂。

0、简单工厂模式
简单工厂模式模式分为三种：

01、普通
就是建立一个工厂类，对实现了同一接口的一些类进行实例的创建。首先看下关系图：

举例如下：（我们举一个发送邮件和短信的例子）

首先，创建二者的共同接口：

[java] view plaincopy
public interface Sender {
public void Send();
}
其次，创建实现类：

[java] view plaincopy
public class MailSender implements Sender {
@Override
public void Send() {
System.out.println(“this is mailsender!”);
}
}
[java] view plaincopy
public class SmsSender implements Sender {

@Override
public void Send() {  System.out.println("this is sms sender!");
}

}
最后，建工厂类：

[java] view plaincopy
public class SendFactory {

public Sender produce(String type) {  if ("mail".equals(type)) {  return new MailSender();  } else if ("sms".equals(type)) {  return new SmsSender();  } else {  System.out.println("请输入正确的类型!");  return null;  }
}

}
我们来测试下：

public class FactoryTest {

public static void main(String[] args) {  SendFactory factory = new SendFactory();  Sender sender = factory.produce("sms");  sender.Send();
}

}
输出：this is sms sender!

02、多个方法
是对普通工厂方法模式的改进，在普通工厂方法模式中，如果传递的字符串出错，则不能正确创建对象，而多个工厂方法模式是提供多个工厂方法，分别创建对象。关系图：

将上面的代码做下修改，改动下SendFactory类就行，如下：

[java] view plaincopypublic class SendFactory {
public Sender produceMail(){
return new MailSender();
}

public Sender produceSms(){  return new SmsSender();
}

}
测试类如下：

[java] view plaincopy
public class FactoryTest {

public static void main(String[] args) {  SendFactory factory = new SendFactory();  Sender sender = factory.produceMail();  sender.Send();
}

}
输出：this is mailsender!

03、多个静态方法
将上面的多个工厂方法模式里的方法置为静态的，不需要创建实例，直接调用即可。

[java] view plaincopy
public class SendFactory {

public static Sender produceMail(){  return new MailSender();
}  public static Sender produceSms(){  return new SmsSender();
}

}
[java] view plaincopy
public class FactoryTest {

public static void main(String[] args) {      Sender sender = SendFactory.produceMail();  sender.Send();
}

}
输出：this is mailsender!

总体来说，工厂模式适合：凡是出现了大量的产品需要创建，并且具有共同的接口时，可以通过工厂方法模式进行创建。在以上的三种模式中，第一种如果传入的字符串有误，不能正确创建对象，第三种相对于第二种，不需要实例化工厂类，所以，大多数情况下，我们会选用第三种——静态工厂方法模式。

1、工厂方法模式（Factory Method）

简单工厂模式有一个问题就是，类的创建依赖工厂类，也就是说，如果想要拓展程序，必须对工厂类进行修改，这违背了闭包原则，所以，从设计角度考虑，有一定的问题，如何解决？就用到工厂方法模式，创建一个工厂接口和创建多个工厂实现类，这样一旦需要增加新的功能，直接增加新的工厂类就可以了，不需要修改之前的代码。

请看例子：

[java] view plaincopy
public interface Sender {
public void Send();
}
两个实现类：

@Override
public void Send() {  System.out.println("this is sms sender!");
}

}
两个工厂类：

[java] view plaincopy
public class SendMailFactory implements Provider {

@Override
public Sender produce(){  return new MailSender();
}

}
[java] view plaincopy
public class SendSmsFactory implements Provider{

@Override
public Sender produce() {  return new SmsSender();
}

}
在提供一个接口：

[java] view plaincopy
public interface Provider {
public Sender produce();
}
测试类：

[java] view plaincopy
public class Test {

public static void main(String[] args) {  Provider provider = new SendMailFactory();  Sender sender = provider.produce();  sender.Send();
}

}
其实这个模式的好处就是，如果你现在想增加一个功能：发及时信息，则只需做一个实现类，实现Sender接口，同时做一个工厂类，实现Provider接口，就OK了，无需去改动现成的代码。这样做，拓展性较好！

2、抽象工厂模式
工厂方法模式和抽象工厂模式不好分清楚，他们的区别如下：

工厂方法模式：
一个抽象产品类，可以派生出多个具体产品类。
一个抽象工厂类，可以派生出多个具体工厂类。
每个具体工厂类只能创建一个具体产品类的实例。

抽象工厂模式：
多个抽象产品类，每个抽象产品类可以派生出多个具体产品类。
一个抽象工厂类，可以派生出多个具体工厂类。
每个具体工厂类可以创建多个具体产品类的实例，也就是创建的是一个产品线下的多个产品。

区别：
工厂方法模式只有一个抽象产品类，而抽象工厂模式有多个。
工厂方法模式的具体工厂类只能创建一个具体产品类的实例，而抽象工厂模式可以创建多个。
工厂方法创建 “一种” 产品，他的着重点在于"怎么创建"，也就是说如果你开发，你的大量代码很可能围绕着这种产品的构造，初始化这些细节上面。也因为如此，类似的产品之间有很多可以复用的特征，所以会和模版方法相随。

抽象工厂需要创建一些列产品，着重点在于"创建哪些"产品上，也就是说，如果你开发，你的主要任务是划分不同差异的产品线，并且尽量保持每条产品线接口一致，从而可以从同一个抽象工厂继承。

对于java来说，你能见到的大部分抽象工厂模式都是这样的：
—它的里面是一堆工厂方法，每个工厂方法返回某种类型的对象。

比如说工厂可以生产鼠标和键盘。那么抽象工厂的实现类（它的某个具体子类）的对象都可以生产鼠标和键盘，但可能工厂A生产的是罗技的键盘和鼠标，工厂B是微软的。

这样A和B就是工厂，对应于抽象工厂；
每个工厂生产的鼠标和键盘就是产品，对应于工厂方法；

用了工厂方法模式，你替换生成键盘的工厂方法，就可以把键盘从罗技换到微软。但是用了抽象工厂模式，你只要换家工厂，就可以同时替换鼠标和键盘一套。如果你要的产品有几十个，当然用抽象工厂模式一次替换全部最方便（这个工厂会替你用相应的工厂方法）

所以说抽象工厂就像工厂，而工厂方法则像是工厂的一种产品生产线

3、单例模式（Singleton）
单例对象（Singleton）是一种常用的设计模式。在Java应用中，单例对象能保证在一个JVM中，该对象只有一个实例存在。这样的模式有几个好处：

1、某些类创建比较频繁，对于一些大型的对象，这是一笔很大的系统开销。

2、省去了new操作符，降低了系统内存的使用频率，减轻GC压力。

3、有些类如交易所的核心交易引擎，控制着交易流程，如果该类可以创建多个的话，系统完全乱了。（比如一个军队出现了多个司令员同时指挥，肯定会乱成一团），所以只有使用单例模式，才能保证核心交易服务器独立控制整个流程。

首先我们写一个简单的单例类：

[java] view plaincopy
public class Singleton {

/* 持有私有静态实例，防止被引用，此处赋值为null，目的是实现延迟加载 */
private static Singleton instance = null;  /* 私有构造方法，防止被实例化 */
private Singleton() {
}  /* 静态工程方法，创建实例 */
public static Singleton getInstance() {  if (instance == null) {  instance = new Singleton();  }  return instance;
}  /* 如果该对象被用于序列化，可以保证对象在序列化前后保持一致 */
public Object readResolve() {  return instance;
}

}

这个类可以满足基本要求，但是，像这样毫无线程安全保护的类，如果我们把它放入多线程的环境下，肯定就会出现问题了，如何解决？我们首先会想到对getInstance方法加synchronized关键字，如下：

[java] view plaincopy
public static synchronized Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
但是，synchronized关键字锁住的是这个对象，这样的用法，在性能上会有所下降，因为每次调用getInstance()，都要对对象上锁，事实上，只有在第一次创建对象的时候需要加锁，之后就不需要了，所以，这个地方需要改进。我们改成下面这个：

[java] view plaincopy
public static Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
synchronized (instance) {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
}
}
return instance;
}
似乎解决了之前提到的问题，将synchronized关键字加在了内部，也就是说当调用的时候是不需要加锁的，只有在instance为null，并创建对象的时候才需要加锁，性能有一定的提升。但是，这样的情况，还是有可能有问题的，看下面的情况：在Java指令中创建对象和赋值操作是分开进行的，也就是说instance = new Singleton();语句是分两步执行的。但是JVM并不保证这两个操作的先后顺序，也就是说有可能JVM会为新的Singleton实例分配空间，然后直接赋值给instance成员，然后再去初始化这个Singleton实例。这样就可能出错了，我们以A、B两个线程为例：

a>A、B线程同时进入了第一个if判断

b>A首先进入synchronized块，由于instance为null，所以它执行instance = new Singleton();

c>由于JVM内部的优化机制，JVM先画出了一些分配给Singleton实例的空白内存，并赋值给instance成员（注意此时JVM没有开始初始化这个实例），然后A离开了synchronized块。

d>B进入synchronized块，由于instance此时不是null，因此它马上离开了synchronized块并将结果返回给调用该方法的程序。

e>此时B线程打算使用Singleton实例，却发现它没有被初始化，于是错误发生了。

所以程序还是有可能发生错误，其实程序在运行过程是很复杂的，从这点我们就可以看出，尤其是在写多线程环境下的程序更有难度，有挑战性。我们对该程序做进一步优化：

[java] view plaincopy
private static class SingletonFactory{
private static Singleton instance = new Singleton();
}
public static Singleton getInstance(){
return SingletonFactory.instance;
}
实际情况是，单例模式使用内部类来维护单例的实现，JVM内部的机制能够保证当一个类被加载的时候，这个类的加载过程是线程互斥的。这样当我们第一次调用getInstance的时候，JVM能够帮我们保证instance只被创建一次，并且会保证把赋值给instance的内存初始化完毕，这样我们就不用担心上面的问题。同时该方法也只会在第一次调用的时候使用互斥机制，这样就解决了低性能问题。这样我们暂时总结一个完美的单例模式：

[java] view plaincopy
public class Singleton {

/* 私有构造方法，防止被实例化 */
private Singleton() {
}  /* 此处使用一个内部类来维护单例 */
private static class SingletonFactory {  private static Singleton instance = new Singleton();
}  /* 获取实例 */
public static Singleton getInstance() {  return SingletonFactory.instance;
}  /* 如果该对象被用于序列化，可以保证对象在序列化前后保持一致 */
public Object readResolve() {  return getInstance();
}

}
其实说它完美，也不一定，如果在构造函数中抛出异常，实例将永远得不到创建，也会出错。所以说，十分完美的东西是没有的，我们只能根据实际情况，选择最适合自己应用场景的实现方法。也有人这样实现：因为我们只需要在创建类的时候进行同步，所以只要将创建和getInstance()分开，单独为创建加synchronized关键字，也是可以的：

[java] view plaincopy
public class SingletonTest {

private static SingletonTest instance = null;  private SingletonTest() {
}  private static synchronized void syncInit() {  if (instance == null) {  instance = new SingletonTest();  }
}  public static SingletonTest getInstance() {  if (instance == null) {  syncInit();  }  return instance;
}

}
考虑性能的话，整个程序只需创建一次实例，所以性能也不会有什么影响。

补充：采用"影子实例"的办法为单例对象的属性同步更新

[java] view plaincopy
public class SingletonTest {

private static SingletonTest instance = null;
private Vector properties = null;  public Vector getProperties() {  return properties;
}  private SingletonTest() {
}  private static synchronized void syncInit() {  if (instance == null) {  instance = new SingletonTest();  }
}  public static SingletonTest getInstance() {  if (instance == null) {  syncInit();  }  return instance;
}  public void updateProperties() {  SingletonTest shadow = new SingletonTest();  properties = shadow.getProperties();
}

}
通过单例模式的学习告诉我们：

1、单例模式理解起来简单，但是具体实现起来还是有一定的难度。

2、synchronized关键字锁定的是对象，在用的时候，一定要在恰当的地方使用（注意需要使用锁的对象和过程，可能有的时候并不是整个对象及整个过程都需要锁）。

到这儿，单例模式基本已经讲完了，结尾处，笔者突然想到另一个问题，就是采用类的静态方法，实现单例模式的效果，也是可行的，此处二者有什么不同？

首先，静态类不能实现接口。（从类的角度说是可以的，但是那样就破坏了静态了。因为接口中不允许有static修饰的方法，所以即使实现了也是非静态的）

其次，单例可以被延迟初始化，静态类一般在第一次加载是初始化。之所以延迟加载，是因为有些类比较庞大，所以延迟加载有助于提升性能。

再次，单例类可以被继承，他的方法可以被覆写。但是静态类内部方法都是static，无法被覆写。

最后一点，单例类比较灵活，毕竟从实现上只是一个普通的Java类，只要满足单例的基本需求，你可以在里面随心所欲的实现一些其它功能，但是静态类不行。从上面这些概括中，基本可以看出二者的区别，但是，从另一方面讲，我们上面最后实现的那个单例模式，内部就是用一个静态类来实现的，所以，二者有很大的关联，只是我们考虑问题的层面不同罢了。两种思想的结合，才能造就出完美的解决方案，就像HashMap采用数组+链表来实现一样，其实生活中很多事情都是这样，单用不同的方法来处理问题，总是有优点也有缺点，最完美的方法是，结合各个方法的优点，才能最好的解决问题！

4、建造者模式（Builder）

5、原型模式（Prototype）
原型模式虽然是创建型的模式，但是与工程模式没有关系，从名字即可看出，该模式的思想就是将一个对象作为原型，对其进行复制、克隆，产生一个和原对象类似的新对象。本小结会通过对象的复制，进行讲解。在Java中，复制对象是通过clone()实现的，先创建一个原型类：

[java] view plaincopy
public class Prototype implements Cloneable {

public Object clone() throws CloneNotSupportedException {  Prototype proto = (Prototype) super.clone();  return proto;
}

}
很简单，一个原型类，只需要实现Cloneable接口，覆写clone方法，此处clone方法可以改成任意的名称，因为Cloneable接口是个空接口，你可以任意定义实现类的方法名，如cloneA或者cloneB，因为此处的重点是super.clone()这句话，super.clone()调用的是Object的clone()方法，而在Object类中，clone()是native的，具体怎么实现，我会在另一篇文章中，关于解读Java中本地方法的调用，此处不再深究。在这儿，我将结合对象的浅复制和深复制来说一下，首先需要了解对象深、浅复制的概念：

浅复制：将一个对象复制后，基本数据类型的变量都会重新创建，而引用类型，指向的还是原对象所指向的。

深复制：将一个对象复制后，不论是基本数据类型还有引用类型，都是重新创建的。简单来说，就是深复制进行了完全彻底的复制，而浅复制不彻底。

此处，写一个深浅复制的例子：

[java] view plaincopy
public class Prototype implements Cloneable, Serializable {

private static final long serialVersionUID = 1L;
private String string;  private SerializableObject obj;  /* 浅复制 */
public Object clone() throws CloneNotSupportedException {  Prototype proto = (Prototype) super.clone();  return proto;
}  /* 深复制 */
public Object deepClone() throws IOException, ClassNotFoundException {  /* 写入当前对象的二进制流 */  ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();  ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);  oos.writeObject(this);  /* 读出二进制流产生的新对象 */  ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());  ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);  return ois.readObject();
}  public String getString() {  return string;
}  public void setString(String string) {  this.string = string;
}  public SerializableObject getObj() {  return obj;
}  public void setObj(SerializableObject obj) {  this.obj = obj;
}

}

class SerializableObject implements Serializable {
private static final long serialVersionUID = 1L;
}

要实现深复制，需要采用流的形式读入当前对象的二进制输入，再写出二进制数据对应的对象。

B、结构模式（7种）

我们接着讨论设计模式，上篇文章我讲完了5种创建型模式，这章开始，我将讲下7种结构型模式：适配器模式、装饰模式、代理模式、外观模式、桥接模式、组合模式、享元模式。其中对象的适配器模式是各种模式的起源，我们看下面的图：

6、适配器模式
适配器模式将某个类的接口转换成客户端期望的另一个接口表示，目的是消除由于接口不匹配所造成的类的兼容性问题。主要分为三类：类的适配器模式、对象的适配器模式、接口的适配器模式。

01、类的适配器模式

核心思想就是：有一个Source类，拥有一个方法，待适配，目标接口是Targetable，通过Adapter类，将Source的功能扩展到Targetable里，看代码：

[java] view plaincopy
public class Source {

public void method1() {  System.out.println("this is original method!");
}

}
[java] view plaincopy
public interface Targetable {

/* 与原类中的方法相同 */
public void method1();  /* 新类的方法 */
public void method2();

}
[java] view plaincopy
public class Adapter extends Source implements Targetable {

@Override
public void method2() {  System.out.println("this is the targetable method!");
}

}
Adapter类继承Source类，实现Targetable接口，下面是测试类：

[java] view plaincopy
public class AdapterTest {

public static void main(String[] args) {  Targetable target = new Adapter();  target.method1();  target.method2();
}

}
输出：

this is original method!
this is the targetable method!

这样Targetable接口的实现类就具有了Source类的功能。

02、对象的适配器模式
基本思路和类的适配器模式相同，只是将Adapter类作修改，这次不继承Source类，而是持有Source类的实例，以达到解决兼容性的问题。看图：

只需要修改Adapter类的源码即可：

[java] view plaincopy
public class Wrapper implements Targetable {

private Source source;  public Wrapper(Source source){  super();  this.source = source;
}
@Override
public void method2() {  System.out.println("this is the targetable method!");
}  @Override
public void method1() {  source.method1();
}

}
测试类：

[java] view plaincopy
public class AdapterTest {

public static void main(String[] args) {  Source source = new Source();  Targetable target = new Wrapper(source);  target.method1();  target.method2();
}

}
输出与第一种一样，只是适配的方法不同而已。

03、接口的适配器模式
第三种适配器模式是接口的适配器模式，接口的适配器是这样的：有时我们写的一个接口中有多个抽象方法，当我们写该接口的实现类时，必须实现该接口的所有方法，这明显有时比较浪费，因为并不是所有的方法都是我们需要的，有时只需要某一些，此处为了解决这个问题，我们引入了接口的适配器模式，借助于一个抽象类，该抽象类实现了该接口，实现了所有的方法，而我们不和原始的接口打交道，只和该抽象类取得联系，所以我们写一个类，继承该抽象类，重写我们需要的方法就行。看一下类图：

这个很好理解，在实际开发中，我们也常会遇到这种接口中定义了太多的方法，以致于有时我们在一些实现类中并不是都需要。看代码：

[java] view plaincopy
public interface Sourceable {

public void method1();
public void method2();

}
抽象类Wrapper2：

[java] view plaincopy
public abstract class Wrapper2 implements Sourceable{

public void method1(){}
public void method2(){}

}
[java] view plaincopy
public class SourceSub1 extends Wrapper2 {
public void method1(){
System.out.println(“the sourceable interface’s first Sub1!”);
}
}
[java] view plaincopy
public class SourceSub2 extends Wrapper2 {
public void method2(){
System.out.println(“the sourceable interface’s second Sub2!”);
}
}
[java] view plaincopy
public class WrapperTest {

public static void main(String[] args) {  Sourceable source1 = new SourceSub1();  Sourceable source2 = new SourceSub2();  source1.method1();  source1.method2();  source2.method1();  source2.method2();
}

}
测试输出：

the sourceable interface’s first Sub1!
the sourceable interface’s second Sub2!

达到了我们的效果！

讲了这么多，总结一下三种适配器模式的应用场景：

类的适配器模式：当希望将一个类转换成满足另一个新接口的类时，可以使用类的适配器模式，创建一个新类，继承原有的类，实现新的接口即可。

对象的适配器模式：当希望将一个对象转换成满足另一个新接口的对象时，可以创建一个Wrapper类，持有原类的一个实例，在Wrapper类的方法中，调用实例的方法就行。

接口的适配器模式：当不希望实现一个接口中所有的方法时，可以创建一个抽象类Wrapper，实现所有方法，我们写别的类的时候，继承抽象类即可。

7、装饰模式（Decorator）
顾名思义，装饰模式就是给一个对象增加一些新的功能，而且是动态的，要求装饰对象和被装饰对象实现同一个接口，装饰对象持有被装饰对象的实例，关系图如下：

Source类是被装饰类，Decorator类是一个装饰类，可以为Source类动态的添加一些功能，代码如下：

[java] view plaincopy
public interface Sourceable {
public void method();
}
[java] view plaincopy
public class Source implements Sourceable {

@Override
public void method() {  System.out.println("the original method!");
}

}
[java] view plaincopy
public class Decorator implements Sourceable {

private Sourceable source;  public Decorator(Sourceable source){  super();  this.source = source;
}
@Override
public void method() {  System.out.println("before decorator!");  source.method();  System.out.println("after decorator!");
}

}
测试类：

[java] view plaincopy
public class DecoratorTest {

public static void main(String[] args) {  Sourceable source = new Source();  Sourceable obj = new Decorator(source);  obj.method();
}

}
输出：

before decorator!
the original method!
after decorator!

装饰器模式的应用场景：

1、需要扩展一个类的功能。

2、动态的为一个对象增加功能，而且还能动态撤销。（继承不能做到这一点，继承的功能是静态的，不能动态增删。）

缺点：产生过多相似的对象，不易排错！

8、代理模式（Proxy）
其实每个模式名称就表明了该模式的作用，代理模式就是多一个代理类出来，替原对象进行一些操作，比如我们在租房子的时候回去找中介，为什么呢？因为你对该地区房屋的信息掌握的不够全面，希望找一个更熟悉的人去帮你做，此处的代理就是这个意思。再如我们有的时候打官司，我们需要请律师，因为律师在法律方面有专长，可以替我们进行操作，表达我们的想法。先来看看关系图：

根据上文的阐述，代理模式就比较容易的理解了，我们看下代码：

[java] view plaincopy
public interface Sourceable {
public void method();
}
[java] view plaincopy
public class Source implements Sourceable {

@Override
public void method() {  System.out.println("the original method!");
}

}
[java] view plaincopy
public class Proxy implements Sourceable {

private Source source;
public Proxy(){  super();  this.source = new Source();
}
@Override
public void method() {  before();  source.method();  atfer();
}
private void atfer() {  System.out.println("after proxy!");
}
private void before() {  System.out.println("before proxy!");
}

}
测试类：

[java] view plaincopy
public class ProxyTest {

public static void main(String[] args) {  Sourceable source = new Proxy();  source.method();
}

}
输出：

before proxy!
the original method!
after proxy!

代理模式的应用场景：

如果已有的方法在使用的时候需要对原有的方法进行改进，此时有两种办法：

1、修改原有的方法来适应。这样违反了“对扩展开放，对修改关闭”的原则。

2、就是采用一个代理类调用原有的方法，且对产生的结果进行控制。这种方法就是代理模式。

使用代理模式，可以将功能划分的更加清晰，有助于后期维护！

9、外观模式（Facade）
外观模式是为了解决类与类之家的依赖关系的，像spring一样，可以将类和类之间的关系配置到配置文件中，而外观模式就是将他们的关系放在一个Facade类中，降低了类类之间的耦合度，该模式中没有涉及到接口，看下类图：（我们以一个计算机的启动过程为例）

我们先看下实现类：

[java] view plaincopy
public class CPU {

public void startup(){  System.out.println("cpu startup!");
}  public void shutdown(){  System.out.println("cpu shutdown!");
}

}
[java] view plaincopy
public class Memory {

public void startup(){  System.out.println("memory startup!");
}  public void shutdown(){  System.out.println("memory shutdown!");
}

}
[java] view plaincopy
public class Disk {

public void startup(){  System.out.println("disk startup!");
}  public void shutdown(){  System.out.println("disk shutdown!");
}

}
[java] view plaincopy
public class Computer {
private CPU cpu;
private Memory memory;
private Disk disk;

public Computer(){  cpu = new CPU();  memory = new Memory();  disk = new Disk();
}  public void startup(){  System.out.println("start the computer!");  cpu.startup();  memory.startup();  disk.startup();  System.out.println("start computer finished!");
}  public void shutdown(){  System.out.println("begin to close the computer!");  cpu.shutdown();  memory.shutdown();  disk.shutdown();  System.out.println("computer closed!");
}

}
User类如下：

[java] view plaincopy
public class User {

public static void main(String[] args) {  Computer computer = new Computer();  computer.startup();  computer.shutdown();
}

}
输出：

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!

如果我们没有Computer类，那么，CPU、Memory、Disk他们之间将会相互持有实例，产生关系，这样会造成严重的依赖，修改一个类，可能会带来其他类的修改，这不是我们想要看到的，有了Computer类，他们之间的关系被放在了Computer类里，这样就起到了解耦的作用，这，就是外观模式！

10、桥接模式（Bridge）
桥接模式就是把事物和其具体实现分开，使他们可以各自独立的变化。桥接的用意是：将抽象化与实现化解耦，使得二者可以独立变化，像我们常用的JDBC桥DriverManager一样，JDBC进行连接数据库的时候，在各个数据库之间进行切换，基本不需要动太多的代码，甚至丝毫不用动，原因就是JDBC提供统一接口，每个数据库提供各自的实现，用一个叫做数据库驱动的程序来桥接就行了。我们来看看关系图：

实现代码：

先定义接口：

[java] view plaincopy
public interface Sourceable {
public void method();
}
分别定义两个实现类：

[java] view plaincopy
public class SourceSub1 implements Sourceable {

@Override
public void method() {  System.out.println("this is the first sub!");
}

}
[java] view plaincopy
public class SourceSub2 implements Sourceable {

@Override
public void method() {  System.out.println("this is the second sub!");
}

}
定义一个桥，持有Sourceable的一个实例：

[java] view plaincopy
public abstract class Bridge {
private Sourceable source;

public void method(){  source.method();
}  public Sourceable getSource() {  return source;
}  public void setSource(Sourceable source) {  this.source = source;
}

}
[java] view plaincopy
public class MyBridge extends Bridge {
public void method(){
getSource().method();
}
}
测试类：

[java] view plaincopy
public class BridgeTest {

public static void main(String[] args) {  Bridge bridge = new MyBridge();  /*调用第一个对象*/  Sourceable source1 = new SourceSub1();  bridge.setSource(source1);  bridge.method();  /*调用第二个对象*/  Sourceable source2 = new SourceSub2();  bridge.setSource(source2);  bridge.method();
}

}
output：

this is the first sub!
this is the second sub!

这样，就通过对Bridge类的调用，实现了对接口Sourceable的实现类SourceSub1和SourceSub2的调用。接下来我再画个图，大家就应该明白了，因为这个图是我们JDBC连接的原理，有数据库学习基础的，一结合就都懂了。

11、组合模式（Composite）
组合模式有时又叫部分-整体模式在处理类似树形结构的问题时比较方便，看看关系图：

直接来看代码：

[java] view plaincopy
public class TreeNode {

private String name;
private TreeNode parent;
private Vector<TreeNode> children = new Vector<TreeNode>();  public TreeNode(String name){  this.name = name;
}  public String getName() {  return name;
}  public void setName(String name) {  this.name = name;
}  public TreeNode getParent() {  return parent;
}  public void setParent(TreeNode parent) {  this.parent = parent;
}  //添加孩子节点
public void add(TreeNode node){  children.add(node);
}  //删除孩子节点
public void remove(TreeNode node){  children.remove(node);
}  //取得孩子节点
public Enumeration<TreeNode> getChildren(){  return children.elements();
}

}
[java] view plaincopy
public class Tree {

TreeNode root = null;  public Tree(String name) {  root = new TreeNode(name);
}  public static void main(String[] args) {  Tree tree = new Tree("A");  TreeNode nodeB = new TreeNode("B");  TreeNode nodeC = new TreeNode("C");  nodeB.add(nodeC);  tree.root.add(nodeB);  System.out.println("build the tree finished!");
}

}
使用场景：将多个对象组合在一起进行操作，常用于表示树形结构中，例如二叉树，数等。

12、享元模式（Flyweight）

享元模式的主要目的是实现对象的共享，即共享池，当系统中对象多的时候可以减少内存的开销，通常与工厂模式一起使用。

FlyWeightFactory负责创建和管理享元单元，当一个客户端请求时，工厂需要检查当前对象池中是否有符合条件的对象，如果有，就返回已经存在的对象，如果没有，则创建一个新对象，FlyWeight是超类。一提到共享池，我们很容易联想到Java里面的JDBC连接池，想想每个连接的特点，我们不难总结出：适用于作共享的一些个对象，他们有一些共有的属性，就拿数据库连接池来说，url、driverClassName、username、password及dbname，这些属性对于每个连接来说都是一样的，所以就适合用享元模式来处理，建一个工厂类，将上述类似属性作为内部数据，其它的作为外部数据，在方法调用时，当做参数传进来，这样就节省了空间，减少了实例的数量。

看个例子：

看下数据库连接池的代码：

[java] view plaincopy
public class ConnectionPool {

private Vector<Connection> pool;  /*公有属性*/
private String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/test";
private String username = "root";
private String password = "root";
private String driverClassName = "com.mysql.jdbc.Driver";  private int poolSize = 100;
private static ConnectionPool instance = null;
Connection conn = null;  /*构造方法，做一些初始化工作*/
private ConnectionPool() {  pool = new Vector<Connection>(poolSize);  for (int i = 0; i < poolSize; i++) {  try {  Class.forName(driverClassName);  conn = DriverManager.getConnection(url, username, password);  pool.add(conn);  } catch (ClassNotFoundException e) {  e.printStackTrace();  } catch (SQLException e) {  e.printStackTrace();  }  }
}  /* 返回连接到连接池 */
public synchronized void release() {  pool.add(conn);
}  /* 返回连接池中的一个数据库连接 */
public synchronized Connection getConnection() {  if (pool.size() > 0) {  Connection conn = pool.get(0);  pool.remove(conn);  return conn;  } else {  return null;  }
}

}

通过连接池的管理，实现了数据库连接的共享，不需要每一次都重新创建连接，节省了数据库重新创建的开销，提升了系统的性能！

C、关系模式（11种）
先来张图，看看这11中模式的关系：

第一类：通过父类与子类的关系进行实现。

第二类：两个类之间。

第三类：类的状态。

第四类：通过中间类

父类与子类关系
13、策略模式（strategy）
策略模式定义了一系列算法，并将每个算法封装起来，使他们可以相互替换，且算法的变化不会影响到使用算法的客户。需要设计一个接口，为一系列实现类提供统一的方法，多个实现类实现该接口，设计一个抽象类（可有可无，属于辅助类），提供辅助函数，关系图如下：

图中ICalculator提供同意的方法，
AbstractCalculator是辅助类，提供辅助方法，接下来，依次实现下每个类：

首先统一接口：

[java] view plaincopy
public interface ICalculator {
public int calculate(String exp);
}
辅助类：

[java] view plaincopy
public abstract class AbstractCalculator {

public int[] split(String exp,String opt){  String array[] = exp.split(opt);  int arrayInt[] = new int[2];  arrayInt[0] = Integer.parseInt(array[0]);  arrayInt[1] = Integer.parseInt(array[1]);  return arrayInt;
}

}
三个实现类：

[java] view plaincopy
public class Plus extends AbstractCalculator implements ICalculator {

@Override
public int calculate(String exp) {  int arrayInt[] = split(exp,"\\+");  return arrayInt[0]+arrayInt[1];
}

}
[java] view plaincopy
public class Minus extends AbstractCalculator implements ICalculator {

@Override
public int calculate(String exp) {  int arrayInt[] = split(exp,"-");  return arrayInt[0]-arrayInt[1];
}

}
[java] view plaincopy
public class Multiply extends AbstractCalculator implements ICalculator {

@Override
public int calculate(String exp) {  int arrayInt[] = split(exp,"\\*");  return arrayInt[0]*arrayInt[1];
}

}
简单的测试类：

[java] view plaincopy
public class StrategyTest {

public static void main(String[] args) {  String exp = "2+8";  ICalculator cal = new Plus();  int result = cal.calculate(exp);  System.out.println(result);
}

}
输出：10

策略模式的决定权在用户，系统本身提供不同算法的实现，新增或者删除算法，对各种算法做封装。因此，策略模式多用在算法决策系统中，外部用户只需要决定用哪个算法即可。

14、模板方法模式（Template Method）
解释一下模板方法模式，就是指：一个抽象类中，有一个主方法，再定义1…n个方法，可以是抽象的，也可以是实际的方法，定义一个类，继承该抽象类，重写抽象方法，通过调用抽象类，实现对子类的调用，先看个关系图：

就是在AbstractCalculator类中定义一个主方法calculate，calculate()调用spilt()等，Plus和Minus分别继承AbstractCalculator类，通过对AbstractCalculator的调用实现对子类的调用，看下面的例子：

[java] view plaincopy
public abstract class AbstractCalculator {

/*主方法，实现对本类其它方法的调用*/
public final int calculate(String exp,String opt){  int array[] = split(exp,opt);  return calculate(array[0],array[1]);
}  /*被子类重写的方法*/
abstract public int calculate(int num1,int num2);  public int[] split(String exp,String opt){  String array[] = exp.split(opt);  int arrayInt[] = new int[2];  arrayInt[0] = Integer.parseInt(array[0]);  arrayInt[1] = Integer.parseInt(array[1]);  return arrayInt;
}

}
[java] view plaincopy
public class Plus extends AbstractCalculator {

@Override
public int calculate(int num1,int num2) {  return num1 + num2;
}

}
测试类：

[java] view plaincopy
public class StrategyTest {

public static void main(String[] args) {  String exp = "8+8";  AbstractCalculator cal = new Plus();  int result = cal.calculate(exp, "\\+");  System.out.println(result);
}

}
我跟踪下这个小程序的执行过程：首先将exp和"\+"做参数，调用AbstractCalculator类里的calculate(String,String)方法，在calculate(String,String)里调用同类的split()，之后再调用calculate(int ,int)方法，从这个方法进入到子类中，执行完return num1 + num2后，将值返回到AbstractCalculator类，赋给result，打印出来。正好验证了我们开头的思路。

类之间的关系
15、观察者模式（Observer）
包括这个模式在内的接下来的四个模式，都是类和类之间的关系，不涉及到继承，学的时候应该记得归纳，记得本文最开始的那个图。观察者模式很好理解，类似于邮件订阅和RSS订阅，当我们浏览一些博客或wiki时，经常会看到RSS图标，就这的意思是，当你订阅了该文章，如果后续有更新，会及时通知你。其实，简单来讲就一句话：当一个对象变化时，其它依赖该对象的对象都会收到通知，并且随着变化！对象之间是一种一对多的关系。先来看看关系图：

我解释下这些类的作用：MySubject类就是我们的主对象，Observer1和Observer2是依赖于MySubject的对象，当MySubject变化时，Observer1和Observer2必然变化。AbstractSubject类中定义着需要监控的对象列表，可以对其进行修改：增加或删除被监控对象，且当MySubject变化时，负责通知在列表内存在的对象。我们看实现代码：

一个Observer接口：

[java] view plaincopy
public interface Observer {
public void update();
}
两个实现类：

[java] view plaincopy
public class Observer1 implements Observer {

@Override
public void update() {  System.out.println("observer1 has received!");
}

}
[java] view plaincopy
public class Observer2 implements Observer {

@Override
public void update() {  System.out.println("observer2 has received!");
}

}
Subject接口及实现类：

[java] view plaincopy
public interface Subject {

/*增加观察者*/
public void add(Observer observer);  /*删除观察者*/
public void del(Observer observer);  /*通知所有的观察者*/
public void notifyObservers();  /*自身的操作*/
public void operation();

}
[java] view plaincopy
public abstract class AbstractSubject implements Subject {

private Vector<Observer> vector = new Vector<Observer>();
@Override
public void add(Observer observer) {  vector.add(observer);
}  @Override
public void del(Observer observer) {  vector.remove(observer);
}  @Override
public void notifyObservers() {  Enumeration<Observer> enumo = vector.elements();  while(enumo.hasMoreElements()){  enumo.nextElement().update();  }
}

}
[java] view plaincopy
public class MySubject extends AbstractSubject {

@Override
public void operation() {  System.out.println("update self!");  notifyObservers();
}

}

测试类：

[java] view plaincopy
public class ObserverTest {

public static void main(String[] args) {  Subject sub = new MySubject();  sub.add(new Observer1());  sub.add(new Observer2());  sub.operation();
}

}
输出：

update self!
observer1 has received!
observer2 has received!

这些东西，其实不难，只是有些抽象，不太容易整体理解，建议读者：根据关系图，新建项目，自己写代码（或者参考我的代码）,按照总体思路走一遍，这样才能体会它的思想，理解起来容易！

16、迭代子模式（Iterator）
顾名思义，迭代器模式就是顺序访问聚集中的对象，一般来说，集合中非常常见，如果对集合类比较熟悉的话，理解本模式会十分轻松。这句话包含两层意思：一是需要遍历的对象，即聚集对象，二是迭代器对象，用于对聚集对象进行遍历访问。我们看下关系图：

这个思路和我们常用的一模一样，MyCollection中定义了集合的一些操作，MyIterator中定义了一系列迭代操作，且持有Collection实例，我们来看看实现代码：

两个接口：

[java] view plaincopy
public interface Collection {

public Iterator iterator();  /*取得集合元素*/
public Object get(int i);  /*取得集合大小*/
public int size();

}
[java] view plaincopy
public interface Iterator {
//前移
public Object previous();

//后移
public Object next();
public boolean hasNext();  //取得第一个元素
public Object first();

}
两个实现：

[java] view plaincopy
public class MyCollection implements Collection {

public String string[] = {"A","B","C","D","E"};
@Override
public Iterator iterator() {  return new MyIterator(this);
}  @Override
public Object get(int i) {  return string[i];
}  @Override
public int size() {  return string.length;
}

}
[java] view plaincopy
public class MyIterator implements Iterator {

private Collection collection;
private int pos = -1;  public MyIterator(Collection collection){  this.collection = collection;
}  @Override
public Object previous() {  if(pos > 0){  pos--;  }  return collection.get(pos);
}  @Override
public Object next() {  if(pos<collection.size()-1){  pos++;  }  return collection.get(pos);
}  @Override
public boolean hasNext() {  if(pos<collection.size()-1){  return true;  }else{  return false;  }
}  @Override
public Object first() {  pos = 0;  return collection.get(pos);
}

}
测试类：

[java] view plaincopy
public class Test {

public static void main(String[] args) {  Collection collection = new MyCollection();  Iterator it = collection.iterator();  while(it.hasNext()){  System.out.println(it.next());  }
}

}
输出：A B C D E

此处我们貌似模拟了一个集合类的过程，感觉是不是很爽？其实JDK中各个类也都是这些基本的东西，加一些设计模式，再加一些优化放到一起的，只要我们把这些东西学会了，掌握好了，我们也可以写出自己的集合类，甚至框架！

17、责任链模式（Chain of Responsibility）接下来我们将要谈谈责任链模式，有多个对象，每个对象持有对下一个对象的引用，这样就会形成一条链，请求在这条链上传递，直到某一对象决定处理该请求。但是发出者并不清楚到底最终那个对象会处理该请求，所以，责任链模式可以实现，在隐瞒客户端的情况下，对系统进行动态的调整。先看看关系图：

Abstracthandler类提供了get和set方法，方便MyHandle类设置和修改引用对象，MyHandle类是核心，实例化后生成一系列相互持有的对象，构成一条链。

[java] view plaincopy
public interface Handler {
public void operator();
}
[java] view plaincopy
public abstract class AbstractHandler {

private Handler handler;  public Handler getHandler() {  return handler;
}  public void setHandler(Handler handler) {  this.handler = handler;
}

}
[java] view plaincopy
public class MyHandler extends AbstractHandler implements Handler {

private String name;  public MyHandler(String name) {  this.name = name;
}  @Override
public void operator() {  System.out.println(name+"deal!");  if(getHandler()!=null){  getHandler().operator();  }
}

}
[java] view plaincopy
public class Test {

public static void main(String[] args) {  MyHandler h1 = new MyHandler("h1");  MyHandler h2 = new MyHandler("h2");  MyHandler h3 = new MyHandler("h3");  h1.setHandler(h2);  h2.setHandler(h3);  h1.operator();
}

}
输出：

h1deal!
h2deal!
h3deal!

此处强调一点就是，链接上的请求可以是一条链，可以是一个树，还可以是一个环，模式本身不约束这个，需要我们自己去实现，同时，在一个时刻，命令只允许由一个对象传给另一个对象，而不允许传给多个对象。

18、命令模式（Command）
命令模式很好理解，举个例子，司令员下令让士兵去干件事情，从整个事情的角度来考虑，司令员的作用是，发出口令，口令经过传递，传到了士兵耳朵里，士兵去执行。这个过程好在，三者相互解耦，任何一方都不用去依赖其他人，只需要做好自己的事儿就行，司令员要的是结果，不会去关注到底士兵是怎么实现的。我们看看关系图：

Invoker是调用者（司令员），Receiver是被调用者（士兵），MyCommand是命令，实现了Command接口，持有接收对象，看实现代码：

[java] view plaincopy
public interface Command {
public void exe();
}
[java] view plaincopy
public class MyCommand implements Command {

private Receiver receiver;  public MyCommand(Receiver receiver) {  this.receiver = receiver;
}  @Override
public void exe() {  receiver.action();
}

}
[java] view plaincopy
public class Receiver {
public void action(){
System.out.println(“command received!”);
}
}
[java] view plaincopy
public class Invoker {

private Command command;  public Invoker(Command command) {  this.command = command;
}  public void action(){  command.exe();
}

}
[java] view plaincopy
public class Test {

public static void main(String[] args) {  Receiver receiver = new Receiver();  Command cmd = new MyCommand(receiver);  Invoker invoker = new Invoker(cmd);  invoker.action();
}

}
输出：command received!

这个很哈理解，命令模式的目的就是达到命令的发出者和执行者之间解耦，实现请求和执行分开，熟悉Struts的同学应该知道，Struts其实就是一种将请求和呈现分离的技术，其中必然涉及命令模式的思想！

其实每个设计模式都是很重要的一种思想，看上去很熟，其实是因为我们在学到的东西中都有涉及，尽管有时我们并不知道，其实在Java本身的设计之中处处都有体现，像AWT、JDBC、集合类、IO管道或者是Web框架，里面设计模式无处不在。因为我们篇幅有限，很难讲每一个设计模式都讲的很详细，不过我会尽我所能，尽量在有限的空间和篇幅内，把意思写清楚了，更好让大家明白。本章不出意外的话，应该是设计模式最后一讲了，首先还是上一下上篇开头的那个图：

本章讲讲第三类和第四类。

类的状态
19、备忘录模式（Memento）
主要目的是保存一个对象的某个状态，以便在适当的时候恢复对象，个人觉得叫备份模式更形象些，通俗的讲下：假设有原始类A，A中有各种属性，A可以决定需要备份的属性，备忘录类B是用来存储A的一些内部状态，类C呢，就是一个用来存储备忘录的，且只能存储，不能修改等操作。做个图来分析一下：

Original类是原始类，里面有需要保存的属性value及创建一个备忘录类，用来保存value值。Memento类是备忘录类，Storage类是存储备忘录的类，持有Memento类的实例，该模式很好理解。直接看源码：

[java] view plaincopy
public class Original {

private String value;  public String getValue() {  return value;
}  public void setValue(String value) {  this.value = value;
}  public Original(String value) {  this.value = value;
}  public Memento createMemento(){  return new Memento(value);
}  public void restoreMemento(Memento memento){  this.value = memento.getValue();
}

}
[java] view plaincopy
public class Memento {

private String value;  public Memento(String value) {  this.value = value;
}  public String getValue() {  return value;
}  public void setValue(String value) {  this.value = value;
}

}
[java] view plaincopy
public class Storage {

private Memento memento;  public Storage(Memento memento) {  this.memento = memento;
}  public Memento getMemento() {  return memento;
}  public void setMemento(Memento memento) {  this.memento = memento;
}

}
测试类：

[java] view plaincopy
public class Test {

public static void main(String[] args) {  // 创建原始类  Original origi = new Original("egg");  // 创建备忘录  Storage storage = new Storage(origi.createMemento());  // 修改原始类的状态  System.out.println("初始化状态为：" + origi.getValue());  origi.setValue("niu");  System.out.println("修改后的状态为：" + origi.getValue());  // 回复原始类的状态  origi.restoreMemento(storage.getMemento());  System.out.println("恢复后的状态为：" + origi.getValue());
}

}
输出：

初始化状态为：egg
修改后的状态为：niu
恢复后的状态为：egg

简单描述下：新建原始类时，value被初始化为egg，后经过修改，将value的值置为niu，最后倒数第二行进行恢复状态，结果成功恢复了。其实我觉得这个模式叫“备份-恢复”模式最形象。

20、状态模式（State）
核心思想就是：当对象的状态改变时，同时改变其行为，很好理解！就拿QQ来说，有几种状态，在线、隐身、忙碌等，每个状态对应不同的操作，而且你的好友也能看到你的状态，所以，状态模式就两点：1、可以通过改变状态来获得不同的行为。2、你的好友能同时看到你的变化。看图：

State类是个状态类，Context类可以实现切换，我们来看看代码：

[java] view plaincopy
package com.xtfggef.dp.state;

/**

状态类的核心类
2012-12-1
@author erqing

*/
public class State {

private String value;  public String getValue() {  return value;
}  public void setValue(String value) {  this.value = value;
}  public void method1(){  System.out.println("execute the first opt!");
}  public void method2(){  System.out.println("execute the second opt!");
}

}
[java] view plaincopy
package com.xtfggef.dp.state;

/**

状态模式的切换类 2012-12-1
@author erqing

*/
public class Context {

private State state;  public Context(State state) {  this.state = state;
}  public State getState() {  return state;
}  public void setState(State state) {  this.state = state;
}  public void method() {  if (state.getValue().equals("state1")) {  state.method1();  } else if (state.getValue().equals("state2")) {  state.method2();  }
}

}
测试类：
[java] view plaincopy
public class Test {

public static void main(String[] args) {  State state = new State();  Context context = new Context(state);  //设置第一种状态  state.setValue("state1");  context.method();  //设置第二种状态  state.setValue("state2");  context.method();
}

}
输出：

execute the first opt!
execute the second opt!

根据这个特性，状态模式在日常开发中用的挺多的，尤其是做网站的时候，我们有时希望根据对象的某一属性，区别开他们的一些功能，比如说简单的权限控制等。

通过中间类
21、访问者模式（Visitor）

访问者模式把数据结构和作用于结构上的操作解耦合，使得操作集合可相对自由地演化。访问者模式适用于数据结构相对稳定算法又易变化的系统。因为访问者模式使得算法操作增加变得容易。若系统数据结构对象易于变化，经常有新的数据对象增加进来，则不适合使用访问者模式。访问者模式的优点是增加操作很容易，因为增加操作意味着增加新的访问者。访问者模式将有关行为集中到一个访问者对象中，其改变不影响系统数据结构。其缺点就是增加新的数据结构很困难。—— From 百科

简单来说，访问者模式就是一种分离对象数据结构与行为的方法，通过这种分离，可达到为一个被访问者动态添加新的操作而无需做其它的修改的效果。简单关系图：

来看看原码：一个Visitor类，存放要访问的对象，

[java] view plaincopy
public interface Visitor {
public void visit(Subject sub);
}
[java] view plaincopy
public class MyVisitor implements Visitor {

@Override
public void visit(Subject sub) {  System.out.println("visit the subject："+sub.getSubject());
}

}
Subject类，accept方法，接受将要访问它的对象，getSubject()获取将要被访问的属性，
[java] view plaincopy
public interface Subject {
public void accept(Visitor visitor);
public String getSubject();
}
[java] view plaincopy
public class MySubject implements Subject {

@Override
public void accept(Visitor visitor) {  visitor.visit(this);
}  @Override
public String getSubject() {  return "love";
}

}
测试：
[java] view plaincopy
public class Test {

public static void main(String[] args) {  Visitor visitor = new MyVisitor();  Subject sub = new MySubject();  sub.accept(visitor);
}

}
输出：visit the subject：love

该模式适用场景：如果我们想为一个现有的类增加新功能，不得不考虑几个事情：1、新功能会不会与现有功能出现兼容性问题？2、以后会不会再需要添加？3、如果类不允许修改代码怎么办？面对这些问题，最好的解决方法就是使用访问者模式，访问者模式适用于数据结构相对稳定的系统，把数据结构和算法解耦，

22、中介者模式（Mediator）

中介者模式也是用来降低类类之间的耦合的，因为如果类类之间有依赖关系的话，不利于功能的拓展和维护，因为只要修改一个对象，其它关联的对象都得进行修改。如果使用中介者模式，只需关心和Mediator类的关系，具体类类之间的关系及调度交给Mediator就行，这有点像spring容器的作用。先看看图：

User类统一接口，User1和User2分别是不同的对象，二者之间有关联，如果不采用中介者模式，则需要二者相互持有引用，这样二者的耦合度很高，为了解耦，引入了Mediator类，提供统一接口，MyMediator为其实现类，里面持有User1和User2的实例，用来实现对User1和User2的控制。这样User1和User2两个对象相互独立，他们只需要保持好和Mediator之间的关系就行，剩下的全由MyMediator类来维护！基本实现：

[java] view plaincopy
public interface Mediator {
public void createMediator();
public void workAll();
}
[java] view plaincopy
public class MyMediator implements Mediator {

private User user1;
private User user2;  public User getUser1() {  return user1;
}  public User getUser2() {  return user2;
}  @Override
public void createMediator() {  user1 = new User1(this);  user2 = new User2(this);
}  @Override
public void workAll() {  user1.work();  user2.work();
}

}
[java] view plaincopy
public abstract class User {

private Mediator mediator;  public Mediator getMediator(){  return mediator;
}  public User(Mediator mediator) {  this.mediator = mediator;
}  public abstract void work();

}
[java] view plaincopy
public class User1 extends User {

public User1(Mediator mediator){  super(mediator);
}  @Override
public void work() {  System.out.println("user1 exe!");
}

}
[java] view plaincopy
public class User2 extends User {

public User2(Mediator mediator){  super(mediator);
}  @Override
public void work() {  System.out.println("user2 exe!");
}

}
测试类：
[java] view plaincopy
public class Test {

public static void main(String[] args) {  Mediator mediator = new MyMediator();  mediator.createMediator();  mediator.workAll();
}

}
输出：
user1 exe!
user2 exe!

23、解释器模式（Interpreter）解释器模式是我们暂时的最后一讲，一般主要应用在OOP开发中的编译器的开发中，所以适用面比较窄。

Context类是一个上下文环境类，Plus和Minus分别是用来计算的实现，代码如下：

[java] view plaincopy
public interface Expression {
public int interpret(Context context);
}
[java] view plaincopy
public class Plus implements Expression {

@Override
public int interpret(Context context) {  return context.getNum1()+context.getNum2();
}

}
[java] view plaincopy
public class Minus implements Expression {

@Override
public int interpret(Context context) {  return context.getNum1()-context.getNum2();
}

}
[java] view plaincopy
public class Context {

private int num1;
private int num2;  public Context(int num1, int num2) {  this.num1 = num1;  this.num2 = num2;
}  public int getNum1() {  return num1;
}
public void setNum1(int num1) {  this.num1 = num1;
}
public int getNum2() {  return num2;
}
public void setNum2(int num2) {  this.num2 = num2;
}

}
[java] view plaincopy
public class Test {

public static void main(String[] args) {  // 计算9+2-8的值  int result = new Minus().interpret((new Context(new Plus()  .interpret(new Context(9, 2)), 8)));  System.out.println(result);
}

}
最后输出正确的结果：3。
基本就这样，解释器模式用来做各种各样的解释器，如正则表达式等的解释器等等！

中间件

原文解释

中间件的概念

中间件就是处于中间的软件。但这种不是从功能，或者特性来定义的概念，而是用位置来定义的名字，就容易被不同的人从不同角度赋予其不同的含义。