设计模式学习——结构型

Author： F嘉阳
发布时间：March 4, 2020
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53526 words
Categories：学习

外观模式

介绍

又叫门面模式,提供了一个统一的接口,用来访问子系统中的一群接口

外观模式定义了一个高层接口,让子系统更容易使用

类型：结构型

适用场景：

子系统越来越复杂,增加外观模式提供简单调用接口
构建多层系统结构,利用外观对象作为每层的入口,简化层间调用

优点：

简化了调用过程，无需了解深入子系统，防止带来风险。
减少系统依赖、松散耦合
更好的划分访问层次
符合迪米特法则，即最少知道原则

缺点：

增加子系统、扩展子系统行为容易引入风险
不符合开闭原则

代码样例

改造前

类图

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.facade.before;

import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.Getter;

/**
 * 外观模式又叫门面模式,提供了一个统一的接口,用来访问子系统中的一群接口
 * 积分礼物
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/28 10:33
 */
@Getter
@AllArgsConstructor
public class PointGift {
    private String name;
}

子系统一：积分校验子系统

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.facade.before;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

/**
 * 积分校验子系统
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/28 10:34
 */
@Slf4j
public class QualifyService {

    /**
     * 模拟积分校验逻辑
     * @param pointGift
     * @return
     */
    public boolean isAvalible(PointGift pointGift){
        log.info("校验礼物 {} 通过，积分校验通过，库存通过",pointGift.getName());
        return true;
    }
}

子系统二：积分支付校验子系统

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.facade.before;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

/**
 * 积分支付校验子系统
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/28 10:37
 */
@Slf4j
public class PointPaymentService {

    public boolean pay(PointGift pointGift){
        // 扣减积分逻辑
        log.info("支付礼物 {} 积分成功",pointGift.getName());
        return true;
    }
}

子系统三：物流子系统

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.facade.before;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

/**
 * 物流子系统
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/28 10:39
 */
@Slf4j
public class ShippingService {

    /**
     * 返回物流运单号
     *
     * @param pointGift
     * @return
     */
    public String shipGift(PointGift pointGift){
        // 物流系统对接逻辑
        log.info("礼物 {} 进入物流系统",pointGift.getName());
        return "123456";
    }
}

外观类——礼物兑换逻辑

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.facade.before;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

/**
 * 外观类——礼物兑换逻辑
 *
 * 该服务定义了与各个子系统交互的逻辑，业务系统无需知道与内部子系统的交互逻辑，符合迪米特法则
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/28 10:44
 */
@Slf4j
public class GiftExchangeService {

    private PointPaymentService pointPaymentService;

    private QualifyService qualifyService;

    private ShippingService shippingService;

    public void setPointPaymentService(PointPaymentService pointPaymentService) {
        this.pointPaymentService = pointPaymentService;
    }

    public void setQualifyService(QualifyService qualifyService) {
        this.qualifyService = qualifyService;
    }

    public void setShippingService(ShippingService shippingService) {
        this.shippingService = shippingService;
    }

    /**
     * 系统交互逻辑
     *
     * @param pointGift
     */
    public void giftExchange(PointGift pointGift){
        if (qualifyService.isAvalible(pointGift)){
            // 资格校验通过
            if (pointPaymentService.pay(pointGift)){
                // 如果积分支付成功
                String shippingOrderNo = shippingService.shipGift(pointGift);
                log.info("物流系统下单成功，订单号为{}",shippingOrderNo);
            }
        }
    }
}

测试

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.facade.before;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.junit.jupiter.api.Test;

/**
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/28 10:53
 */
@Slf4j
class GiftExchangeServiceTest {

    @Test
    void giftExchange() {
        PointGift pointGift = new PointGift("手环");
        // 注入服务
        GiftExchangeService exchangeService = new GiftExchangeService();
        exchangeService.setPointPaymentService(new PointPaymentService());
        exchangeService.setQualifyService(new QualifyService());
        exchangeService.setShippingService(new ShippingService());
        // 兑换
        exchangeService.giftExchange(pointGift);
    }
}

执行结果

10:56:55.639 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.facade.before.QualifyService - 校验礼物 手环 通过，积分校验通过，库存通过
10:56:55.652 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.facade.before.PointPaymentService - 支付礼物 手环 积分成功
10:56:55.652 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.facade.before.ShippingService - 礼物 手环 进入物流系统
10:56:55.652 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.facade.before.GiftExchangeService - 物流系统下单成功，订单号为123456

改造后

改造点很简单，只要将应用层注入的类在逻辑层注入即可

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.facade;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

/**
 * 外观类——礼物兑换逻辑
 * <p>
 * 该服务定义了与各个子系统交互的逻辑，业务系统无需知道与内部子系统的交互逻辑，符合迪米特法则
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/28 10:44
 */
@Slf4j
public class GiftExchangeService {

    private PointPaymentService pointPaymentService = new PointPaymentService();

    private QualifyService qualifyService = new QualifyService();

    private ShippingService shippingService = new ShippingService();

    /**
     * 系统交互逻辑
     *
     * @param pointGift
     */
    public void giftExchange(PointGift pointGift) {
        if (qualifyService.isAvalible(pointGift)) {
            // 资格校验通过
            if (pointPaymentService.pay(pointGift)) {
                // 如果积分支付成功
                String shippingOrderNo = shippingService.shipGift(pointGift);
                log.info("物流系统下单成功，订单号为{}", shippingOrderNo);
            }
        }
    }
}

业务层

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.facade;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.apache.catalina.connector.Request;
import org.apache.catalina.connector.RequestFacade;

/**
 * 外观类——礼物兑换逻辑
 * <p>
 * 该服务定义了与各个子系统交互的逻辑，业务系统无需知道与内部子系统的交互逻辑，符合迪米特法则
 *
 * 源码：
 * {@link org.springframework.jdbc.support.JdbcUtils} 对数据库相关的操作进行封装
 * {@link org.apache.ibatis.session.Configuration#newMetaObject(Object)} 对创建对象的方法进行封装
 * {@link RequestFacade} 其定义了操作HTTPRequest的公用方法 {@link Request} 在Request中都用该外观类操作
 * 其他类似逻辑：
 * {@link org.apache.catalina.connector.ResponseFacade}
 * {@link org.apache.catalina.session.StandardSessionFacade}
 *
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/28 10:44
 */
@Slf4j
public class GiftExchangeService {

    private PointPaymentService pointPaymentService = new PointPaymentService();

    private QualifyService qualifyService = new QualifyService();

    private ShippingService shippingService = new ShippingService();

    /**
     * 系统交互逻辑
     *
     * @param pointGift
     */
    public void giftExchange(PointGift pointGift) {
        if (qualifyService.isAvalible(pointGift)) {
            // 资格校验通过
            if (pointPaymentService.pay(pointGift)) {
                // 如果积分支付成功
                String shippingOrderNo = shippingService.shipGift(pointGift);
                log.info("物流系统下单成功，订单号为{}", shippingOrderNo);
            }
        }
    }
}

类图

此时业务层无需关心子系统，只和外观类通信

装饰器模式

介绍

定义：在不改变原有对象的基础之上，将功能附加到对象上

提供了比继承更有弹性的替代方案（扩展原有对象功能）

类型：结构型

适用场景

扩展一个类的功能或给一个类添加附加职责
动态的给一个对象添加功能，这些功能可以再动态的撤销

优点

继承的有力补充,比继承灵活,不改变原有对象的情况下给一个对象扩展功能
通过使用不同装饰类以及这些装饰类的排列组合,可以实现不同效果
符合开闭原则

缺点

会出现更多的代码,更多的类,增加程序复杂性
动态装饰时,多层装饰时会更复杂

相关设计模式

装饰者模式和代理模式
装饰者模式和适配器模式

代码样例

改造前

类图

Battercake

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.decorator.before;

/**
 * @author F嘉阳
 * @date 2018-09-27 16:56
 */
public class Battercake {
    protected String getDesc() {
        return "煎饼";
    }

    protected int cost() {
        return 8;
    }
}

BattercakeWithEgg

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.decorator.before;

/**
 * 不使用装饰器则只能通过类继承扩展功能，可能引起类爆炸
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2018-09-27 16:59
 */
public class BattercakeWithEgg extends Battercake {
    @Override
    protected String getDesc() {
        return super.getDesc() + " 加一个鸡蛋";
    }

    @Override
    protected int cost() {
        return super.cost() + 1;
    }
}

BattercakeWithEggSausage

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.decorator.before;

/**
 * @author F嘉阳
 * @date 2018-09-27 17:00
 */
public class BattercakeWithEggSausage extends BattercakeWithEgg {
    @Override
    protected String getDesc() {
        return super.getDesc() + " 加一根香肠";
    }

    @Override
    protected int cost() {
        return super.cost() + 2;
    }
}

测试

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.decorator;

@Slf4j
class BattercakeTest {

    /**
     * 通过继承扩展灵活度低，无法自由组合
     */
    @Test
    void before() {
        Battercake battercake = new Battercake();
        log.info(battercake.getDesc() + " 销售价格:" + battercake.cost());

        Battercake battercakeWithEgg = new BattercakeWithEgg();
        log.info(battercakeWithEgg.getDesc() + " 销售价格:" + battercakeWithEgg.cost());


        Battercake battercakeWithEggSausage = new BattercakeWithEggSausage();
        log.info(battercakeWithEggSausage.getDesc() + " 销售价格:" + battercakeWithEggSausage.cost());
    }
}

输出

14:42:18.640 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.decorator.BattercakeTest - 煎饼 销售价格:8
14:42:18.652 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.decorator.BattercakeTest - 煎饼 加一个鸡蛋 销售价格:9
14:42:18.652 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.decorator.BattercakeTest - 煎饼 加一个鸡蛋 加一根香肠 销售价格:11

改造后

类图

所有类的抽象

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.decorator.after;

/**
 * 装饰器模式按照业务场景一般有两层抽象，
 * 一层是所有类的抽象，一层是所有装饰器的抽象，
 * 所有装饰器的抽象可以为实现类提供实现额外功能的能力
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2018-09-27 17:02
 */
public abstract class AbstractBattercake {
    public abstract String getDesc();

    public abstract int cost();
}

所有装饰器的抽象

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.decorator.after;

/**
 * @author F嘉阳
 * @date 2018-09-27 17:05
 */
public abstract class AbstractBattercakeDecorator extends AbstractBattercake {

    private AbstractBattercake abstractBattercake;

    /**
     * 通过构造器注入待装饰对象
     *
     * @param abstractBattercake
     */
    public AbstractBattercakeDecorator(AbstractBattercake abstractBattercake) {
        this.abstractBattercake = abstractBattercake;
    }

    /**
     * 实现类可以提供额外能力
     */
    protected abstract void doSomething();

    @Override
    public String getDesc() {
        return this.abstractBattercake.getDesc();
    }

    @Override
    public int cost() {
        return this.abstractBattercake.cost();
    }
}

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.decorator.after;

/**
 * Servlet源码：{@link javax.servlet.http.HttpServletRequestWrapper}
 * JDK源码：IO类：{@link java.io.BufferedReader} {@link java.io.BufferedInputStream}
 * Spring源码:{@link org.springframework.cache.transaction.TransactionAwareCacheDecorator}
 * mybatis源码：{@link org.apache.ibatis.cache.decorators.LruCache}
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2018-09-27 17:04
 */
public class ABattercake extends AbstractBattercake {
    @Override
    public String getDesc() {
        return "煎饼";
    }

    @Override
    public int cost() {
        return 8;
    }
}

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.decorator.after;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

/**
 * @author F嘉阳
 * @date 2018-09-27 17:08
 */
@Slf4j
public class EggBattercake extends AbstractBattercakeDecorator {

    public EggBattercake(AbstractBattercake abstractBattercake) {
        super(abstractBattercake);
    }

    @Override
    protected void doSomething() {
        log.info("EggBattercake doSomething...");
    }

    @Override
    public String getDesc() {
        return super.getDesc() + " 加一个鸡蛋";
    }

    @Override
    public int cost() {
        return super.cost() + 1;
    }
}

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.decorator.after;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

/**
 * @author F嘉阳
 * @date 2018-09-27 17:10
 */
@Slf4j
public class SausageBattercake extends AbstractBattercakeDecorator {
    public SausageBattercake(AbstractBattercake abstractBattercake) {
        super(abstractBattercake);
    }

    @Override
    protected void doSomething() {
        log.info("SausageBattercake doSomething...");
    }

    @Override
    public String getDesc() {
        return super.getDesc() + " 加一根香肠";
    }

    @Override
    public int cost() {
        return super.cost() + 2;
    }
}

测试

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.decorator;

@Slf4j
class BattercakeTest {

    @Test
    void after() {
        // 自由组合装饰
        AbstractBattercake battercake = new EggBattercake(new SausageBattercake(new ABattercake()));
        log.info(battercake.getDesc() + " 销售价格:" + battercake.cost());

        AbstractBattercake battercake2 = new EggBattercake((new ABattercake()));
        log.info(battercake2.getDesc() + " 销售价格:" + battercake2.cost());
    }
}

输出

14:42:18.660 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.decorator.BattercakeTest - 煎饼 加一根香肠 加一个鸡蛋 销售价格:11
14:42:18.660 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.decorator.BattercakeTest - 煎饼 加一个鸡蛋 销售价格:9

适配器模式

介绍

定义将一个类的接口转换成客户期望的另一个接口

使原本接口不兼容的类可以一起工作

类型：结构型

适用场景

不是软件设计阶段考虑的设计模式,是随着软件维护,由于不同产品、不同厂家造成功能类似而接口不相同情况下的解决方案
已经存在的类,它的方法和需求不匹配时(方法结果相同或相似)

优点

能提高类的透明性和复用,现有的类复用但不需要改变
目标类和适配器类解耦,提高程序扩展性
符合开闭原则

缺点

适配器编写过程需要全面考虑,可能会增加系统的复杂性
增加系统代码可读的难度

分类与扩展

对象适配器
类适配器

相关设计模式

适配器模式和外观模式

代码样例——电源适配器

类图

220V

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.adapter.poweradapter;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

/**
 * @author F嘉阳
 * @date 2018-10-09 16:24
 */
@Slf4j
public class AC220 {
    public int output() {
        int output = 220;
        log.info(this.getClass().getSimpleName() + "output:" + output + "V");
        return output;
    }
}

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.adapter.poweradapter;

/**
 * @author F嘉阳
 * @date 2018-10-09 16:25
 */
public interface DC5 {
    int output();
}

适配器

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.adapter.poweradapter;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

/**
 * @author F嘉阳
 * @date 2018-10-09 16:25
 */
@Slf4j
public class Adapter implements DC5 {

    private AC220 ac220 = new AC220();

    @Override
    public int output() {
        int output220 = ac220.output();
        // 变压器模拟
        int output5 = output220 / 44;
        log.info("{} 输入{}V,输出{}V", this.getClass().getSimpleName(), output220, output5);
        return output5;
    }
}

测试

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.adapter.poweradapter;

import org.junit.jupiter.api.Test;

import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*;

class AdapterTest {

    @Test
    void output() {
        AC220 ac220 = new AC220();
        ac220.output();

        DC5 dc5 = new Adapter();
        dc5.output();
    }
}

输出

14:58:14.719 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.adapter.poweradapter.AC220 - AC220output:220V
14:58:14.729 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.adapter.poweradapter.AC220 - AC220output:220V
14:58:14.729 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.adapter.poweradapter.Adapter - Adapter 输入220V,输出5V

代码样例——类适配器

类图

目标类实现接口

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.adapter.classadapter;

/**
 * 目标类实现接口
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2018-10-09 16:05
 */
public interface Target {
    void request();
}

被适配对象

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.adapter.classadapter;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

/**
 * 适配器模式：
 * 类适配器模式
 * 被适配对象
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2018-10-09 16:04
 */
@Slf4j
public class Adaptee {

    public void adapteeRequest() {
        log.info("adapteeRequest...");
    }
}

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.adapter.classadapter;

/**
 * 适配器模式：将一个类的接口转换成客户希望的另一个接口。适配器模式让那些接口不兼容的类可以一起工作
 *
 * JDK源码：{@link javax.xml.bind.annotation.adapters.XMLAdapter}
 * spring源码：{@link jdk.internal.org.objectweb.asm.commons.AdviceAdapter}
 *  {@link org.springframework.web.servlet.HandlerAdapter}
 * JPA源码：{@link org.springframework.orm.jpa.JpaVendorAdapter}
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2018-10-09 16:07
 */
public class Adapter extends Adaptee implements Target {
    @Override
    public void request() {
        // ... 新增业务逻辑
        super.adapteeRequest();
    }
}

目标类具体实现

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.adapter.classadapter;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

/**
 * 目标类具体实现
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2018-10-09 16:06
 */
@Slf4j
public class ConcreteTarget implements Target {

    @Override
    public void request() {
        log.info("ConcreteTarget...");
    }
}

测试

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.adapter.classadapter;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.junit.jupiter.api.Test;

import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*;

@Slf4j
class AdapterTest {

    /**
     * 通过适配器实现调用新接口将具体实现转发到旧类中实现
     */
    @Test
    void request() {
        Target newTarget = new ConcreteTarget();
        newTarget.request();

        Target adapter = new Adapter();
        adapter.request();
    }
}

输出

15:05:50.583 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.adapter.classadapter.ConcreteTarget - ConcreteTarget...
15:05:50.601 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.adapter.classadapter.Adaptee - adapteeRequest...

代码样例——对象适配器

类图

Target、Adaptee、ConcreteTarget都与类适配器一致、Adapter修改如下

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.adapter.objectadapter;

/**
 * 适配器模式：将一个类的接口转换成客户希望的另一个接口。适配器模式让那些接口不兼容的类可以一起工作
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2018-10-09 16:07
 */
public class Adapter implements Target {

    /**
     * 将继承改成组合方式，降低耦合度
     */
    private Adaptee adaptee = new Adaptee();

    @Override
    public void request() {
        // ... 新增业务逻辑
        adaptee.adapteeRequest();
    }
}

测试

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.adapter.objectadapter;

import org.junit.jupiter.api.Test;

class AdapterTest {

    @Test
    void request() {
        Target newTarget = new ConcreteTarget();
        newTarget.request();

        Target adapter = new Adapter();
        adapter.request();
    }
}

输出

15:10:00.866 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.adapter.objectadapter.ConcreteTarget - ConcreteTarget...
15:10:00.876 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.adapter.objectadapter.Adaptee - adapteeRequest...

享元模式

介绍

定义：提供了减少对象数量从而改善应用所需的对象结构的方式

运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象

类型：结构型

适用场景

常常应用于系统底层的开发,以便解决系统的性能问题
系统有大量相似对象、需要缓冲池的场景。

优点

减少对象的创建，降低内存中对象的数量，降低系统的内存，提高效率
减少内存之外的其他资源占用

缺点

关注内/外部状态、关注线程安全问题
使系统、程序的逻辑复杂化

分类与扩展

内部状态
外部状态

相关设计模式

享元模式和代理模式
享元模式和单例模式

代码样例

类图

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.flyweight;

/**
 * 享元模式：利用共享的方式来支持大量细粒度的对象，这些对象一部分内部状态是相同的。
 * JDK源码：{@link Integer#valueOf(int)} {@link Integer.IntegerCache}
 *  其他类型同理 {@link Long#valueOf(long)} {@link Boolean#valueOf(boolean)} {@link Byte#valueOf(byte)} {@link Character#valueOf(char)}
 * Apache源码：连接池{@link org.apache.commons.pool2.impl.GenericObjectPool#returnObject(Object)},连接池配置 {@link org.apache.commons.pool2.impl.GenericObjectPoolConfig}
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2018-10-14 16:13
 */
public interface Employee {
    void report();
}

员工工厂类

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.flyweight;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

import java.util.Map;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

/**
 * 员工工厂类
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2018-10-14 16:15
 */
@Slf4j
public class EmployeeFactory {
    private static final Map<String, Employee> EMPLOYEE_MAP = new ConcurrentHashMap<>();

    public static Employee getEmployee(String department) {
        Manager manager = (Manager) EMPLOYEE_MAP.get(department);
        // 如果在对象池中不存在，则新建对象
        if (manager == null) {
            manager = new Manager(department);
            log.warn("创建{}部门经理", department);
            String content = "报告内容……";
            log.warn("创建报告，内容为:{}", content);
            manager.setContent(content);
            EMPLOYEE_MAP.put(department, manager);
        }
        return manager;
    }
}

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.flyweight;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

/**
 * @author F嘉阳
 * @date 2018-10-14 16:16
 */
@Slf4j
public class Manager implements Employee {

    private String content;

    private String department;

    /**
     * 内部状态
     */
    private String title = "部门经理";

    public Manager(String department) {
        this.department = department;
    }

    public void setContent(String content) {
        this.content = content;
    }

    @Override
    public void report() {
        log.info("{}{}，汇报内容：{}", department, title, content);
    }
}

测试

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.flyweight;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.junit.jupiter.api.Test;

@Slf4j
class EmployeeTest {

    private static final String departments[] = {"RD", "QA", "PM", "BD"};

    @Test
    void report() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            String department = departments[(int) (Math.random() * departments.length)];
            Employee employee = EmployeeFactory.getEmployee(department);
            employee.report();
        }
    }
}

输出

15:47:51.177 [main] WARN top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.flyweight.EmployeeFactory - 创建PM部门经理
15:47:51.187 [main] WARN top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.flyweight.EmployeeFactory - 创建报告，内容为:报告内容……
15:47:51.188 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.flyweight.Manager - PM部门经理，汇报内容：报告内容……
15:47:51.188 [main] WARN top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.flyweight.EmployeeFactory - 创建BD部门经理
15:47:51.188 [main] WARN top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.flyweight.EmployeeFactory - 创建报告，内容为:报告内容……
15:47:51.188 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.flyweight.Manager - BD部门经理，汇报内容：报告内容……
15:47:51.188 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.flyweight.Manager - BD部门经理，汇报内容：报告内容……
15:47:51.188 [main] WARN top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.flyweight.EmployeeFactory - 创建RD部门经理
15:47:51.188 [main] WARN top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.flyweight.EmployeeFactory - 创建报告，内容为:报告内容……
15:47:51.188 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.flyweight.Manager - RD部门经理，汇报内容：报告内容……
15:47:51.188 [main] WARN top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.flyweight.EmployeeFactory - 创建QA部门经理
15:47:51.188 [main] WARN top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.flyweight.EmployeeFactory - 创建报告，内容为:报告内容……
15:47:51.188 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.flyweight.Manager - QA部门经理，汇报内容：报告内容……
15:47:51.188 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.flyweight.Manager - RD部门经理，汇报内容：报告内容……
15:47:51.188 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.flyweight.Manager - QA部门经理，汇报内容：报告内容……
15:47:51.188 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.flyweight.Manager - BD部门经理，汇报内容：报告内容……
15:47:51.188 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.flyweight.Manager - RD部门经理，汇报内容：报告内容……
15:47:51.188 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.flyweight.Manager - BD部门经理，汇报内容：报告内容……

由此可见，在初次创建部门经理后都无需重新创建，后续的汇报可以直接从对象池里直接获取s

组合模式

介绍

定义：将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构

组合模式使客户端对单个对象和组合对象保持一致的方式处理

类型：结构型

适用场景

希望客户端可以忽略组合对象与单个对象的差异时
处理一个树形结构时

优点

清楚地定义分层次的复杂对象,表示对象的全部或部分层次
让客户端忽略了层次的差异,方便对整个层次结构进行控制
简化客户端代码

缺点

使设计变得更加抽象
限制类型时会较为复杂

相关设计模式

组合模式和访问者模式

代码样例

类图

课程抽象类

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.composite;

import java.awt.*;
import java.util.Collection;
import java.util.Map;

/**
 * 课程抽象类
 * 抽象组件应当多加考虑，哪些参数需要，哪些不需要
 *
 * JDK组合模式源码
 * {@link java.awt.Container#add(Component)} 增加一个父类操作
 * {@link java.util.HashMap#putAll(Map)}
 * {@link java.util.ArrayList#addAll(Collection)}
 *
 * Mybatis源码
 * {@link org.apache.ibatis.scripting.xmltags.SqlNode} 公共接口
 * 实现：{@link org.apache.ibatis.scripting.xmltags.MixedSqlNode}
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/28 16:19
 */
public abstract class CatalogComponent {

    public void add(CatalogComponent catalogComponent) {
        throw new UnsupportedOperationException("不支持添加操作");
    }

    public void remove(CatalogComponent catalogComponent) {
        throw new UnsupportedOperationException("不支持删除操作");
    }

    public String getName(CatalogComponent catalogComponent) {
        throw new UnsupportedOperationException("不支持获取名称操作");
    }

    public Double getPrice(CatalogComponent catalogComponent) {
        throw new UnsupportedOperationException("不支持获取价格操作");
    }

    public void print() {
        throw new UnsupportedOperationException("不支持获取打印操作");
    }
}

课程

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.composite;

import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

/**
 * 课程
 * 重写抽象类需要充分考虑业务逻辑
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/28 16:24
 */
@Slf4j
@AllArgsConstructor
public class Course extends CatalogComponent {

    private String name;

    private Double price;

    @Override
    public String getName(CatalogComponent catalogComponent) {
        return this.name;
    }

    @Override
    public Double getPrice(CatalogComponent catalogComponent) {
        return this.price;
    }

    @Override
    public void print() {
        log.info("课程名称：{}，价格：{}",name,price);
    }
}

课程目录

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.composite;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * 课程目录
 * 可以添加目录节点
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/28 16:34
 */
@Slf4j
public class CourseCatalog extends CatalogComponent{

    private List<CatalogComponent> items = new ArrayList<>();

    private String name;

    public CourseCatalog(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void add(CatalogComponent catalogComponent) {
        items.add(catalogComponent);
    }

    @Override
    public void remove(CatalogComponent catalogComponent) {
        items.remove(catalogComponent);
    }

    @Override
    public void print() {
        log.info("课程目录名称：{}",name);
        items.forEach(CatalogComponent::print);
    }
}

测试

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.composite;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.junit.jupiter.api.Test;

import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*;

/**
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/28 16:37
 */
@Slf4j
class CatalogComponentTest {

    @Test
    void add() {
        // 将课程与课程目录都认为是同一个类型，进行统一处理
        CatalogComponent linuxCourse = new Course("Linux课程",35.0);
        CatalogComponent windowsCourse = new Course("windows课程",61.0);
        CatalogComponent macOsCourse = new Course("macOs课程",20.0);

        CatalogComponent springCourse = new Course("spring课程",55.0);
        CatalogComponent servletCourse = new Course("servlet课程",11.0);

        // 课程目录
        CatalogComponent javaCourseCatalog = new CourseCatalog("java课程目录");
        CatalogComponent schoolCourseCatalog = new CourseCatalog("学校课程主目录");

        javaCourseCatalog.add(springCourse);
        javaCourseCatalog.add(servletCourse);

        // 既可以添加课程，也可以添加目录
        schoolCourseCatalog.add(linuxCourse);
        schoolCourseCatalog.add(windowsCourse);
        schoolCourseCatalog.add(macOsCourse);
        schoolCourseCatalog.add(javaCourseCatalog);

        schoolCourseCatalog.print();
    }
}

输出

09:24:29.687 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.composite.CourseCatalog - 课程目录名称：学校课程主目录
09:24:29.691 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.composite.Course - 课程名称：Linux课程，价格：35.0
09:24:29.693 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.composite.Course - 课程名称：windows课程，价格：61.0
09:24:29.694 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.composite.Course - 课程名称：macOs课程，价格：20.0
09:24:29.694 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.composite.CourseCatalog - 课程目录名称：java课程目录
09:24:29.694 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.composite.Course - 课程名称：spring课程，价格：55.0
09:24:29.694 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.composite.Course - 课程名称：servlet课程，价格：11.0

桥接模式

介绍

定义：将抽象部分与它的具体实现部分分离,使它们都可以独立地变化

通过组合的方式建立两个类之间联系,而不是继承

类型：结构型

适用场景

抽象和具体实现之间增加更多的灵活性
一个类存在两个(或多个)独立变化的维度,且这两个(或多个) 维度都需要独立进行扩展
不希望使用继承,或因为多层继承导致系统类的个数剧增

优点

分离抽象部分及其具体实现部分
提高了系统的可扩展性
符合开闭原则
符合合成复用原则

缺点

增加了系统的理解与设计难度
需要正确地识别出系统中两个独立变化的维度

相关设计模式

桥接模式和组合模式
桥接模式和适配器模式

代码样例

类图

桥接模式核心在于将抽象与实现通过组合模式连接，使抽象和实现都可以自由扩展

银行账号——行为接口

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.bridge;

import java.sql.Driver;
import java.sql.DriverManager;

/**
 * 银行账号——行为接口
 *
 * JDBC 为操作不同的数据库提供了同一个{@link java.sql.Connection} 连接
 * 由MySQL或Oracle连接驱动实现相关接口操作数据库
 *
 * {@link java.sql.Driver}
 * {@link DriverManager} 中的 {@link java.sql.DriverInfo}
 * 实现对 {@link java.sql.Driver} 的具体封装
 *
 * JDBC 实现的 {@link com.mysql.cj.jdbc.Driver} 初始化时调 {@link DriverManager#registerDriver(Driver)}
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/29 9:55
 */
public interface Account {

    /**
     * 打开一个账号
     *
     * @return
     */
    Account openAccount();

    /**
     * 查看账号类型
     */
    void showAccountType();
}

抽象银行

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.bridge;

import lombok.AllArgsConstructor;

/**
 * 抽象银行
 * 组合账户接口，交由子类实现具体的行为
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/29 10:05
 */
@AllArgsConstructor
public abstract class Bank {

    protected Account account;

    /**
     * 打开一个账户
     * 该方法定义与接口相同，方法名称可以不同
     * 当前抽象类的openAccount方法需要委托给Account接口openAccount方法实现
     * 当前类为抽象类，委托给接口的实现类执行，体现抽象与实现分离
     * @return
     */
    abstract Account openAccount();
}

活期账户

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.bridge;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

/**
 * 活期账户
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/29 9:58
 */
@Slf4j
public class SavingAccount implements Account {
    /**
     * 打开一个账号
     *
     * @return
     */
    @Override
    public Account openAccount() {
        log.info("打开活期账户");
        return new SavingAccount();
    }

    /**
     * 查看账号类型
     */
    @Override
    public void showAccountType() {
        log.info("这是一个活期账户");
    }
}

定期账户

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.bridge;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

/**
 * 定期账户
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/29 9:57
 */
@Slf4j
public class DepositAccount implements Account{
    /**
     * 打开一个账号
     *
     * @return
     */
    @Override
    public Account openAccount() {
        log.info("打开定期账户");
        return new DepositAccount();
    }

    /**
     * 查看账号类型
     */
    @Override
    public void showAccountType() {
        log.info("这是一个定期账户");
    }
}

广州银行实现

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.bridge;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

/**
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/29 10:09
 */
@Slf4j
public class GCBBank extends Bank {

    public GCBBank(Account account) {
        super(account);
    }

    /**
     * 打开一个账户
     * 该方法定义与接口相同，方法名称可以不同
     * 当前抽象类的openAccount方法需要委托给Account接口openAccount方法实现
     * 当前类为抽象类，委托给接口的实现类执行，体现抽象与实现分离
     *
     * @return
     */
    @Override
    Account openAccount() {
        log.info("打开广州银行账户");
        // 委托
        account.openAccount();
        return account;
    }
}

工商银行实现

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.bridge;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

/**
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/29 10:11
 */
@Slf4j
public class ICBCBank extends Bank {

    public ICBCBank(Account account) {
        super(account);
    }

    /**
     * 打开一个账户
     * 该方法定义与接口相同，方法名称可以不同
     * 当前抽象类的openAccount方法需要委托给Account接口openAccount方法实现
     * 当前类为抽象类，委托给接口的实现类执行，体现抽象与实现分离
     *
     * @return
     */
    @Override
    Account openAccount() {
        log.info("打开工商银行账户");
        // 委托
        account.openAccount();
        return account;
    }
}

测试

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.bridge;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.junit.jupiter.api.Test;

import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*;

/**
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/29 14:30
 */
@Slf4j
class AccountTest {

    @Test
    void openAccount() {
        Bank gcbBank = new GCBBank(new DepositAccount());
        Account gcbAccount = gcbBank.openAccount();
        gcbAccount.showAccountType();

        Bank icbcBank = new ICBCBank(new SavingAccount());
        Account icbcAccount = icbcBank.openAccount();
        icbcAccount.showAccountType();
    }
}

输出

14:36:13.478 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.bridge.GCBBank - 打开广州银行账户
14:36:13.488 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.bridge.DepositAccount - 打开定期账户
14:36:13.489 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.bridge.DepositAccount - 这是一个定期账户
14:36:13.489 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.bridge.ICBCBank - 打开工商银行账户
14:36:13.489 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.bridge.SavingAccount - 打开活期账户
14:36:13.489 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.bridge.SavingAccount - 这是一个活期账户

代理模式

介绍

定义：为其他对象提供一种代理,以控制对这个对象的访问

代理对象在客户端和目标对象之间起到中介的作用

类型：结构型

适用场景

保护目标对象
增强目标对象

优点

代理模式能将代理对象与真实被调用的目标对象分离
一定程度上降低了系统的耦合度，扩展性好
保护目标对象
增强目标对象

缺点

代理模式会造成系统设计中类的数目增加
在客户端和目标对象增加一个代理对象，会造成请求处理速度变慢
增加系统的复杂度

分类与扩展

静态代理
- 显式在业务实现类新增代理类实现代理功能，在代理类中对同名的业务方法进行增强和包装
CGLib代理
- 可以代理类
- 代理类对象时，CGLib会生成代理类的子类，覆盖对应的方法
- 由于利用了继承和重写的特性，若类或者方法被标识为final，则无法进行代理
动态代理
- 无法代理类，可以代理接口
- 若增强的对象新增了一个方法，而接口中不包含该新增方法，则无法进行增强
- 对类的代理是在使用时动态创建了一个代理类的class文件，该class文件被字节码引擎执行，被代理类进行方法调用

Spring代理选择

当Bean有实现接口时, Spring就会用JDK的动态代理
当Bean没有实现接口时, Spring使用CGLib
可以强制使用 Cglib
- 在Spring配置中加入<aop: aspectj- autoproxy proxy-target-dass="true"/>
参考资料： https://docs.spring.io/spring-framework/docs/current/spring-framework-reference/core.html

代理速度对比

CGLib：基于ASM字节码生成，比反射效率高
JDK动态代理
速度对比：万次执行的情况下，JDK7与JDK8的动态代理性能比CGLib速度快20%左右

相关设计模式

代理模式和装饰者模式
代理模式和适配器模式

代码样例——Spring 分库代理实现

自定义数据源上下文

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.db;

/**
 * 数据源上下文
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/29 16:27
 */
public class DataSourceContextHolder {
    /**
     * 存放数据源Bean Name
     */
    private static final ThreadLocal<String> CONTEXT_HOLDER = new ThreadLocal<>();

    /**
     * 配置哪个数据库，则动态数据源线程就会获取到哪个数据库
     * @param dbType
     */
    public static void setDBType(String dbType){
        CONTEXT_HOLDER.set(dbType);
    }

    public static String getDBType(){
        return CONTEXT_HOLDER.get();
    }

    /**
     * 清除，防止内存泄漏
     */
    public static void clear(){
        CONTEXT_HOLDER.remove();
    }
}

定义动态数据源

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.db;

import org.springframework.jdbc.datasource.lookup.AbstractRoutingDataSource;

/**
 * Spring分库实现
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/29 16:26
 */
public class DynamicDataSource extends AbstractRoutingDataSource {

    /**
     * 动态获取数据库
     * @return 当前线程所属数据源
     */
    @Override
    protected Object determineCurrentLookupKey() {
        return DataSourceContextHolder.getDBType();
    }
}

多数据源配置

<bean id="dataSource" class="top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.db.DynamicDataSource">
    <property name="targetDataSources">
        <map key-type="java.lang.String">
            <entry value-ref="db0" key="db0"></entry>
            <entry value-ref="db1" key="db1"></entry>
        </map>
    </property>
    <property name="defaultTargetDataSource" ref="db0"></property>
</bean>


<bean id="sqlSessionFactory" class="org.mybatis.spring.SqlSessionFactoryBean">
    <property name="dataSource" ref="dataSource" />
</bean>

代码样例——静态代理

类图

订单

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy;

import lombok.Getter;
import lombok.Setter;

/**
 * 订单
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/29 16:12
 */
@Getter
@Setter
public class Order {

    private Object orderInfo;

    private Integer userId;
}

DAO层

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy;

/**
 * DAO层——与业务无关
 * 仿mybatis
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/29 16:15
 */
public interface IOrderDao {

    int insert(Order order);
}

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

/**
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/29 16:17
 */
@Slf4j
public class IOrderDaoImpl implements IOrderDao {
    @Override
    public int insert(Order order) {
        log.info("DAO层添加订单记录成功");
        return 1;
    }
}

订单服务层

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy;

/**
 * 订单服务层
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/29 16:14
 */
public interface IOrderService {

    /**
     * 保存订单
     * @param order
     * @return 保存的行数
     */
    int save(Order order);
}

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

/**
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/29 16:16
 */
@Slf4j
public class IOrderServiceImpl implements IOrderService {

    /**
     * 模拟Spring注入
     */
    private IOrderDao orderDao = new IOrderDaoImpl();

    /**
     * 保存订单
     *
     * @param order
     * @return 保存的行数
     */
    @Override
    public int save(Order order) {
        log.info("Service层调用DAO层添加订单记录成功");
        return orderDao.insert(order);
    }
}

静态代理类

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.staticproxy;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.IOrderService;
import top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.IOrderServiceImpl;
import top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.Order;
import top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.db.DataSourceContextHolder;

/**
 * 静态代理实现分库
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/29 16:20
 */
@Slf4j
public class OrderServiceStaticProxy {

    /**
     * 模拟Spring注入
     */
    private IOrderService orderService = new IOrderServiceImpl();

    private static final String DB = "db";

    /**
     * 对源方法增强
     *
     * @param order
     * @return
     */
    public int save(Order order) {
        beforeMethod();

        // 通过用户ID对2取模分库
        Integer userId = order.getUserId();
        int dbRouter = userId % 2;
        log.info("静态代理分配到【db{}】处理数据", dbRouter);

        // 设置DataSource
        DataSourceContextHolder.setDBType(DB +  String.valueOf(dbRouter));

        afterMethod();

        return orderService.save(order);
    }

    private void beforeMethod() {
        log.info("静态代理before code");
    }

    private void afterMethod() {
        log.info("静态代理after code");
    }
}

测试

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.staticproxy;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.Order;

import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*;

/**
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/29 17:17
 */
@Slf4j
class OrderServiceStaticProxyTest {

    @Test
    void save() {
        Order order1 = new Order();
        order1.setUserId(1);
        Order order2 = new Order();
        order2.setUserId(2);

        OrderServiceStaticProxy proxy = new OrderServiceStaticProxy();
        proxy.save(order1);
        proxy.save(order2);
    }
}

输出


17:20:36.012 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.staticproxy.OrderServiceStaticProxy - 静态代理before code
17:20:36.022 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.staticproxy.OrderServiceStaticProxy - 静态代理分配到【db1】处理数据
17:20:36.024 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.staticproxy.OrderServiceStaticProxy - 静态代理after code
17:20:36.024 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.IOrderServiceImpl - Service层调用DAO层添加订单记录成功
17:20:36.024 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.IOrderDaoImpl - DAO层添加订单记录成功
17:20:36.024 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.staticproxy.OrderServiceStaticProxy - 静态代理before code
17:20:36.024 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.staticproxy.OrderServiceStaticProxy - 静态代理分配到【db0】处理数据
17:20:36.024 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.staticproxy.OrderServiceStaticProxy - 静态代理after code
17:20:36.024 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.IOrderServiceImpl - Service层调用DAO层添加订单记录成功
17:20:36.024 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.IOrderDaoImpl - DAO层添加订单记录成功

代码样例——动态代理

类图

动态代理类

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.dynamic;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.apache.ibatis.binding.MapperProxy;
import org.springframework.aop.framework.ProxyFactoryBean;
import top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.Order;
import top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.db.DataSourceContextHolder;

import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;

/**
 * 动态代理实现分库
 * 动态代理适用场景更加广泛，可以实现通用分库逻辑
 * <p>
 * {@link ProxyFactoryBean#getObject()} 代理工厂类
 * {@link org.springframework.aop.framework.JdkDynamicAopProxy} spring AOP实现，对动态代理封装
 * {@link org.springframework.aop.framework.CglibAopProxy} Cglib 对类进行代理增强
 * {@link org.apache.ibatis.binding.MapperProxyFactory#newInstance(MapperProxy)} 实现mapper代理
 * 实际封装在 {@link MapperProxy#invoke(Object, Method, Object[])}
 * 其获取的方法利用了享元模式 {@link MapperProxy#cachedMapperMethod(Method)}
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/3/3 11:00
 */
@Slf4j
public class OrderServiceDynamicProxy implements InvocationHandler {

    private Object target;

    private static final String DB = "db";

    public OrderServiceDynamicProxy(Object target) {
        this.target = target;
    }

    /**
     * 绑定目标对象
     *
     * @return
     */
    public Object bind() {
        Class clazz = target.getClass();
        return Proxy.newProxyInstance(clazz.getClassLoader(), clazz.getInterfaces(), this);
    }

    /**
     * 代理
     *
     * @param proxy  代理对象，一般不调用该参数
     * @param method 要被增强的方法对象
     * @param args   方法参数
     * @return
     * @throws Throwable
     */
    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        // 参数传递
        Object argObject = args[0];
        beforeMethod(argObject);
        // object是要被增强的方法的返回值
        Object object = method.invoke(target, args);
        afterMethod();
        return object;
    }

    /**
     * 前置增强方法
     *
     * @param args 方法参数
     */
    private void beforeMethod(Object args) {
        int userId = 0;
        // 对参数取模
        log.info("动态代理，before code");
        if (args instanceof Order) {
            Order order = (Order) args;
            userId = order.getUserId();
        }
        int dbRouter = userId % 2;
        log.info("动态代理分配到【db{}】处理数据", dbRouter);

        // 设置DataSource
        DataSourceContextHolder.setDBType(DB + dbRouter);
    }

    private void afterMethod() {
        log.info("动态代理after code");
    }
}

测试类

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.dynamic;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.IOrderService;
import top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.IOrderServiceImpl;
import top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.Order;

/**
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/3/3 15:54
 */
@Slf4j
class OrderServiceDynamicProxyTest {

    @Test
    void invoke() {
        Order order1 = new Order();
        order1.setUserId(1);
        Order order2 = new Order();
        order2.setUserId(2);

        // 动态代理直接代理接口
        IOrderService proxy = (IOrderService) new OrderServiceDynamicProxy(new IOrderServiceImpl()).bind();
        proxy.save(order1);
        proxy.save(order2);
    }
}

输出

15:57:57.234 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.dynamic.OrderServiceDynamicProxy - 动态代理，before code
15:57:57.238 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.dynamic.OrderServiceDynamicProxy - 动态代理分配到【db1】处理数据
15:57:57.248 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.IOrderServiceImpl - Service层调用DAO层添加订单记录成功
15:57:57.248 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.IOrderDaoImpl - DAO层添加订单记录成功
15:57:57.248 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.dynamic.OrderServiceDynamicProxy - 动态代理after code
15:57:57.248 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.dynamic.OrderServiceDynamicProxy - 动态代理，before code
15:57:57.248 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.dynamic.OrderServiceDynamicProxy - 动态代理分配到【db0】处理数据
15:57:57.248 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.IOrderServiceImpl - Service层调用DAO层添加订单记录成功
15:57:57.248 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.IOrderDaoImpl - DAO层添加订单记录成功
15:57:57.248 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.dynamic.OrderServiceDynamicProxy - 动态代理after code

动态代理源码分析

Proxy类

package java.lang.reflect;

public class Proxy implements java.io.Serializable {
    // 反射调用开始
    @CallerSensitive
    public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,
                                          Class<?>[] interfaces,
                                          InvocationHandler h)
        throws IllegalArgumentException
    {
        Objects.requireNonNull(h);

        final Class<?>[] intfs = interfaces.clone();
        final SecurityManager sm = System.getSecurityManager();
        if (sm != null) {
            // 合法性检查
            checkProxyAccess(Reflection.getCallerClass(), loader, intfs);
        }

        /*
         * 动态生成代理类
         */
        Class<?> cl = getProxyClass0(loader, intfs);

        /*
         * 实例化并返回新创建的类实例对象
         */
        try {
            if (sm != null) {
                checkNewProxyPermission(Reflection.getCallerClass(), cl);
            }

            final Constructor<?> cons = cl.getConstructor(constructorParams);
            final InvocationHandler ih = h;
            if (!Modifier.isPublic(cl.getModifiers())) {
                AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<Void>() {
                    public Void run() {
                        cons.setAccessible(true);
                        return null;
                    }
                });
            }
            return cons.newInstance(new Object[]{h});
        } catch (IllegalAccessException|InstantiationException e) {
            throw new InternalError(e.toString(), e);
        } catch (InvocationTargetException e) {
            Throwable t = e.getCause();
            if (t instanceof RuntimeException) {
                throw (RuntimeException) t;
            } else {
                throw new InternalError(t.toString(), t);
            }
        } catch (NoSuchMethodException e) {
            throw new InternalError(e.toString(), e);
        }
    }
    
    private static void checkProxyAccess(Class<?> caller,
                                         ClassLoader loader,
                                         Class<?>... interfaces)
    {
        // 安全校验
        SecurityManager sm = System.getSecurityManager();
        if (sm != null) {
            ClassLoader ccl = caller.getClassLoader();
            if (VM.isSystemDomainLoader(loader) && !VM.isSystemDomainLoader(ccl)) {
                sm.checkPermission(SecurityConstants.GET_CLASSLOADER_PERMISSION);
            }
            ReflectUtil.checkProxyPackageAccess(ccl, interfaces);
        }
    }
    
    // 生成代理类
    private static Class<?> getProxyClass0(ClassLoader loader,
                                           Class<?>... interfaces) {
        // 若一个类中的接口数量超过限制则报错
        if (interfaces.length > 65535) {
            throw new IllegalArgumentException("interface limit exceeded");
        }

        // 从代理类缓存中读取
        return proxyClassCache.get(loader, interfaces);
    }
}

从代理类缓存中读取实现

package java.lang.reflect;

final class WeakCache<K, P, V> {
       public V get(K key, P parameter) {
        Objects.requireNonNull(parameter);

        expungeStaleEntries();

        Object cacheKey = CacheKey.valueOf(key, refQueue);

        // 使用并发包
        ConcurrentMap<Object, Supplier<V>> valuesMap = map.get(cacheKey);
        if (valuesMap == null) {
            ConcurrentMap<Object, Supplier<V>> oldValuesMap
                = map.putIfAbsent(cacheKey,
                                  valuesMap = new ConcurrentHashMap<>());
            if (oldValuesMap != null) {
                valuesMap = oldValuesMap;
            }
        }

        Object subKey = Objects.requireNonNull(subKeyFactory.apply(key, parameter));
        Supplier<V> supplier = valuesMap.get(subKey);
        Factory factory = null;

        while (true) {
            if (supplier != null) {
                // 循环获取，直到获取成功才返回
                V value = supplier.get();
                if (value != null) {
                    return value;
                }
            }
            // 若首次创建则通过工厂类创建对应的类
            if (factory == null) {
                factory = new Factory(key, parameter, subKey, valuesMap);
            }

            if (supplier == null) {
                supplier = valuesMap.putIfAbsent(subKey, factory);
                if (supplier == null) {
                    supplier = factory;
                }
            } else {
                if (valuesMap.replace(subKey, supplier, factory)) {
                    supplier = factory;
                } else {
                    supplier = valuesMap.get(subKey);
                }
            }
        }
    }
}

断点查看执行情况

Last modification：March 4th, 2020 at 10:44 am

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设计模式学习——结构型

F嘉阳 • 2020 年 03 月 04 日

外观模式

介绍

又叫门面模式,提供了一个统一的接口,用来访问子系统中的一群接口

外观模式定义了一个高层接口,让子系统更容易使用

类型：结构型

适用场景：

子系统越来越复杂,增加外观模式提供简单调用接口
构建多层系统结构,利用外观对象作为每层的入口,简化层间调用

优点：

简化了调用过程，无需了解深入子系统，防止带来风险。
减少系统依赖、松散耦合
更好的划分访问层次
符合迪米特法则，即最少知道原则

缺点：

增加子系统、扩展子系统行为容易引入风险
不符合开闭原则

代码样例

改造前

类图

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.facade.before;

import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.Getter;

/**
 * 外观模式又叫门面模式,提供了一个统一的接口,用来访问子系统中的一群接口
 * 积分礼物
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/28 10:33
 */
@Getter
@AllArgsConstructor
public class PointGift {
    private String name;
}

子系统一：积分校验子系统

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.facade.before;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

/**
 * 积分校验子系统
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/28 10:34
 */
@Slf4j
public class QualifyService {

    /**
     * 模拟积分校验逻辑
     * @param pointGift
     * @return
     */
    public boolean isAvalible(PointGift pointGift){
        log.info("校验礼物 {} 通过，积分校验通过，库存通过",pointGift.getName());
        return true;
    }
}

子系统二：积分支付校验子系统

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.facade.before;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

/**
 * 积分支付校验子系统
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/28 10:37
 */
@Slf4j
public class PointPaymentService {

    public boolean pay(PointGift pointGift){
        // 扣减积分逻辑
        log.info("支付礼物 {} 积分成功",pointGift.getName());
        return true;
    }
}

子系统三：物流子系统

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.facade.before;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

/**
 * 物流子系统
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/28 10:39
 */
@Slf4j
public class ShippingService {

    /**
     * 返回物流运单号
     *
     * @param pointGift
     * @return
     */
    public String shipGift(PointGift pointGift){
        // 物流系统对接逻辑
        log.info("礼物 {} 进入物流系统",pointGift.getName());
        return "123456";
    }
}

外观类——礼物兑换逻辑

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.facade.before;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

/**
 * 外观类——礼物兑换逻辑
 *
 * 该服务定义了与各个子系统交互的逻辑，业务系统无需知道与内部子系统的交互逻辑，符合迪米特法则
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/28 10:44
 */
@Slf4j
public class GiftExchangeService {

    private PointPaymentService pointPaymentService;

    private QualifyService qualifyService;

    private ShippingService shippingService;

    public void setPointPaymentService(PointPaymentService pointPaymentService) {
        this.pointPaymentService = pointPaymentService;
    }

    public void setQualifyService(QualifyService qualifyService) {
        this.qualifyService = qualifyService;
    }

    public void setShippingService(ShippingService shippingService) {
        this.shippingService = shippingService;
    }

    /**
     * 系统交互逻辑
     *
     * @param pointGift
     */
    public void giftExchange(PointGift pointGift){
        if (qualifyService.isAvalible(pointGift)){
            // 资格校验通过
            if (pointPaymentService.pay(pointGift)){
                // 如果积分支付成功
                String shippingOrderNo = shippingService.shipGift(pointGift);
                log.info("物流系统下单成功，订单号为{}",shippingOrderNo);
            }
        }
    }
}

测试

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.facade.before;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.junit.jupiter.api.Test;

/**
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/28 10:53
 */
@Slf4j
class GiftExchangeServiceTest {

    @Test
    void giftExchange() {
        PointGift pointGift = new PointGift("手环");
        // 注入服务
        GiftExchangeService exchangeService = new GiftExchangeService();
        exchangeService.setPointPaymentService(new PointPaymentService());
        exchangeService.setQualifyService(new QualifyService());
        exchangeService.setShippingService(new ShippingService());
        // 兑换
        exchangeService.giftExchange(pointGift);
    }
}

执行结果

10:56:55.639 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.facade.before.QualifyService - 校验礼物 手环 通过，积分校验通过，库存通过
10:56:55.652 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.facade.before.PointPaymentService - 支付礼物 手环 积分成功
10:56:55.652 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.facade.before.ShippingService - 礼物 手环 进入物流系统
10:56:55.652 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.facade.before.GiftExchangeService - 物流系统下单成功，订单号为123456

改造后

改造点很简单，只要将应用层注入的类在逻辑层注入即可

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.facade;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

/**
 * 外观类——礼物兑换逻辑
 * <p>
 * 该服务定义了与各个子系统交互的逻辑，业务系统无需知道与内部子系统的交互逻辑，符合迪米特法则
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/28 10:44
 */
@Slf4j
public class GiftExchangeService {

    private PointPaymentService pointPaymentService = new PointPaymentService();

    private QualifyService qualifyService = new QualifyService();

    private ShippingService shippingService = new ShippingService();

    /**
     * 系统交互逻辑
     *
     * @param pointGift
     */
    public void giftExchange(PointGift pointGift) {
        if (qualifyService.isAvalible(pointGift)) {
            // 资格校验通过
            if (pointPaymentService.pay(pointGift)) {
                // 如果积分支付成功
                String shippingOrderNo = shippingService.shipGift(pointGift);
                log.info("物流系统下单成功，订单号为{}", shippingOrderNo);
            }
        }
    }
}

业务层

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.facade;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.apache.catalina.connector.Request;
import org.apache.catalina.connector.RequestFacade;

/**
 * 外观类——礼物兑换逻辑
 * <p>
 * 该服务定义了与各个子系统交互的逻辑，业务系统无需知道与内部子系统的交互逻辑，符合迪米特法则
 *
 * 源码：
 * {@link org.springframework.jdbc.support.JdbcUtils} 对数据库相关的操作进行封装
 * {@link org.apache.ibatis.session.Configuration#newMetaObject(Object)} 对创建对象的方法进行封装
 * {@link RequestFacade} 其定义了操作HTTPRequest的公用方法 {@link Request} 在Request中都用该外观类操作
 * 其他类似逻辑：
 * {@link org.apache.catalina.connector.ResponseFacade}
 * {@link org.apache.catalina.session.StandardSessionFacade}
 *
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/28 10:44
 */
@Slf4j
public class GiftExchangeService {

    private PointPaymentService pointPaymentService = new PointPaymentService();

    private QualifyService qualifyService = new QualifyService();

    private ShippingService shippingService = new ShippingService();

    /**
     * 系统交互逻辑
     *
     * @param pointGift
     */
    public void giftExchange(PointGift pointGift) {
        if (qualifyService.isAvalible(pointGift)) {
            // 资格校验通过
            if (pointPaymentService.pay(pointGift)) {
                // 如果积分支付成功
                String shippingOrderNo = shippingService.shipGift(pointGift);
                log.info("物流系统下单成功，订单号为{}", shippingOrderNo);
            }
        }
    }
}

类图

此时业务层无需关心子系统，只和外观类通信

装饰器模式

介绍

定义：在不改变原有对象的基础之上，将功能附加到对象上

提供了比继承更有弹性的替代方案（扩展原有对象功能）

类型：结构型

适用场景

扩展一个类的功能或给一个类添加附加职责
动态的给一个对象添加功能，这些功能可以再动态的撤销

优点

继承的有力补充,比继承灵活,不改变原有对象的情况下给一个对象扩展功能
通过使用不同装饰类以及这些装饰类的排列组合,可以实现不同效果
符合开闭原则

缺点

会出现更多的代码,更多的类,增加程序复杂性
动态装饰时,多层装饰时会更复杂

相关设计模式

装饰者模式和代理模式
装饰者模式和适配器模式

代码样例

改造前

类图

Battercake

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.decorator.before;

/**
 * @author F嘉阳
 * @date 2018-09-27 16:56
 */
public class Battercake {
    protected String getDesc() {
        return "煎饼";
    }

    protected int cost() {
        return 8;
    }
}

BattercakeWithEgg

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.decorator.before;

/**
 * 不使用装饰器则只能通过类继承扩展功能，可能引起类爆炸
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2018-09-27 16:59
 */
public class BattercakeWithEgg extends Battercake {
    @Override
    protected String getDesc() {
        return super.getDesc() + " 加一个鸡蛋";
    }

    @Override
    protected int cost() {
        return super.cost() + 1;
    }
}

BattercakeWithEggSausage

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.decorator.before;

/**
 * @author F嘉阳
 * @date 2018-09-27 17:00
 */
public class BattercakeWithEggSausage extends BattercakeWithEgg {
    @Override
    protected String getDesc() {
        return super.getDesc() + " 加一根香肠";
    }

    @Override
    protected int cost() {
        return super.cost() + 2;
    }
}

测试

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.decorator;

@Slf4j
class BattercakeTest {

    /**
     * 通过继承扩展灵活度低，无法自由组合
     */
    @Test
    void before() {
        Battercake battercake = new Battercake();
        log.info(battercake.getDesc() + " 销售价格:" + battercake.cost());

        Battercake battercakeWithEgg = new BattercakeWithEgg();
        log.info(battercakeWithEgg.getDesc() + " 销售价格:" + battercakeWithEgg.cost());


        Battercake battercakeWithEggSausage = new BattercakeWithEggSausage();
        log.info(battercakeWithEggSausage.getDesc() + " 销售价格:" + battercakeWithEggSausage.cost());
    }
}

输出

14:42:18.640 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.decorator.BattercakeTest - 煎饼 销售价格:8
14:42:18.652 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.decorator.BattercakeTest - 煎饼 加一个鸡蛋 销售价格:9
14:42:18.652 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.decorator.BattercakeTest - 煎饼 加一个鸡蛋 加一根香肠 销售价格:11

改造后

类图

所有类的抽象

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.decorator.after;

/**
 * 装饰器模式按照业务场景一般有两层抽象，
 * 一层是所有类的抽象，一层是所有装饰器的抽象，
 * 所有装饰器的抽象可以为实现类提供实现额外功能的能力
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2018-09-27 17:02
 */
public abstract class AbstractBattercake {
    public abstract String getDesc();

    public abstract int cost();
}

所有装饰器的抽象

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.decorator.after;

/**
 * @author F嘉阳
 * @date 2018-09-27 17:05
 */
public abstract class AbstractBattercakeDecorator extends AbstractBattercake {

    private AbstractBattercake abstractBattercake;

    /**
     * 通过构造器注入待装饰对象
     *
     * @param abstractBattercake
     */
    public AbstractBattercakeDecorator(AbstractBattercake abstractBattercake) {
        this.abstractBattercake = abstractBattercake;
    }

    /**
     * 实现类可以提供额外能力
     */
    protected abstract void doSomething();

    @Override
    public String getDesc() {
        return this.abstractBattercake.getDesc();
    }

    @Override
    public int cost() {
        return this.abstractBattercake.cost();
    }
}

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.decorator.after;

/**
 * Servlet源码：{@link javax.servlet.http.HttpServletRequestWrapper}
 * JDK源码：IO类：{@link java.io.BufferedReader} {@link java.io.BufferedInputStream}
 * Spring源码:{@link org.springframework.cache.transaction.TransactionAwareCacheDecorator}
 * mybatis源码：{@link org.apache.ibatis.cache.decorators.LruCache}
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2018-09-27 17:04
 */
public class ABattercake extends AbstractBattercake {
    @Override
    public String getDesc() {
        return "煎饼";
    }

    @Override
    public int cost() {
        return 8;
    }
}

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.decorator.after;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

/**
 * @author F嘉阳
 * @date 2018-09-27 17:08
 */
@Slf4j
public class EggBattercake extends AbstractBattercakeDecorator {

    public EggBattercake(AbstractBattercake abstractBattercake) {
        super(abstractBattercake);
    }

    @Override
    protected void doSomething() {
        log.info("EggBattercake doSomething...");
    }

    @Override
    public String getDesc() {
        return super.getDesc() + " 加一个鸡蛋";
    }

    @Override
    public int cost() {
        return super.cost() + 1;
    }
}

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.decorator.after;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

/**
 * @author F嘉阳
 * @date 2018-09-27 17:10
 */
@Slf4j
public class SausageBattercake extends AbstractBattercakeDecorator {
    public SausageBattercake(AbstractBattercake abstractBattercake) {
        super(abstractBattercake);
    }

    @Override
    protected void doSomething() {
        log.info("SausageBattercake doSomething...");
    }

    @Override
    public String getDesc() {
        return super.getDesc() + " 加一根香肠";
    }

    @Override
    public int cost() {
        return super.cost() + 2;
    }
}

测试

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.decorator;

@Slf4j
class BattercakeTest {

    @Test
    void after() {
        // 自由组合装饰
        AbstractBattercake battercake = new EggBattercake(new SausageBattercake(new ABattercake()));
        log.info(battercake.getDesc() + " 销售价格:" + battercake.cost());

        AbstractBattercake battercake2 = new EggBattercake((new ABattercake()));
        log.info(battercake2.getDesc() + " 销售价格:" + battercake2.cost());
    }
}

输出

14:42:18.660 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.decorator.BattercakeTest - 煎饼 加一根香肠 加一个鸡蛋 销售价格:11
14:42:18.660 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.decorator.BattercakeTest - 煎饼 加一个鸡蛋 销售价格:9

适配器模式

介绍

定义将一个类的接口转换成客户期望的另一个接口

使原本接口不兼容的类可以一起工作

类型：结构型

适用场景

不是软件设计阶段考虑的设计模式,是随着软件维护,由于不同产品、不同厂家造成功能类似而接口不相同情况下的解决方案
已经存在的类,它的方法和需求不匹配时(方法结果相同或相似)

优点

能提高类的透明性和复用,现有的类复用但不需要改变
目标类和适配器类解耦,提高程序扩展性
符合开闭原则

缺点

适配器编写过程需要全面考虑,可能会增加系统的复杂性
增加系统代码可读的难度

分类与扩展

对象适配器
类适配器

相关设计模式

适配器模式和外观模式

代码样例——电源适配器

类图

220V

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.adapter.poweradapter;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

/**
 * @author F嘉阳
 * @date 2018-10-09 16:24
 */
@Slf4j
public class AC220 {
    public int output() {
        int output = 220;
        log.info(this.getClass().getSimpleName() + "output:" + output + "V");
        return output;
    }
}

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.adapter.poweradapter;

/**
 * @author F嘉阳
 * @date 2018-10-09 16:25
 */
public interface DC5 {
    int output();
}

适配器

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.adapter.poweradapter;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

/**
 * @author F嘉阳
 * @date 2018-10-09 16:25
 */
@Slf4j
public class Adapter implements DC5 {

    private AC220 ac220 = new AC220();

    @Override
    public int output() {
        int output220 = ac220.output();
        // 变压器模拟
        int output5 = output220 / 44;
        log.info("{} 输入{}V,输出{}V", this.getClass().getSimpleName(), output220, output5);
        return output5;
    }
}

测试

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.adapter.poweradapter;

import org.junit.jupiter.api.Test;

import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*;

class AdapterTest {

    @Test
    void output() {
        AC220 ac220 = new AC220();
        ac220.output();

        DC5 dc5 = new Adapter();
        dc5.output();
    }
}

输出

14:58:14.719 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.adapter.poweradapter.AC220 - AC220output:220V
14:58:14.729 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.adapter.poweradapter.AC220 - AC220output:220V
14:58:14.729 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.adapter.poweradapter.Adapter - Adapter 输入220V,输出5V

代码样例——类适配器

类图

目标类实现接口

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.adapter.classadapter;

/**
 * 目标类实现接口
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2018-10-09 16:05
 */
public interface Target {
    void request();
}

被适配对象

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.adapter.classadapter;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

/**
 * 适配器模式：
 * 类适配器模式
 * 被适配对象
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2018-10-09 16:04
 */
@Slf4j
public class Adaptee {

    public void adapteeRequest() {
        log.info("adapteeRequest...");
    }
}

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.adapter.classadapter;

/**
 * 适配器模式：将一个类的接口转换成客户希望的另一个接口。适配器模式让那些接口不兼容的类可以一起工作
 *
 * JDK源码：{@link javax.xml.bind.annotation.adapters.XMLAdapter}
 * spring源码：{@link jdk.internal.org.objectweb.asm.commons.AdviceAdapter}
 *  {@link org.springframework.web.servlet.HandlerAdapter}
 * JPA源码：{@link org.springframework.orm.jpa.JpaVendorAdapter}
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2018-10-09 16:07
 */
public class Adapter extends Adaptee implements Target {
    @Override
    public void request() {
        // ... 新增业务逻辑
        super.adapteeRequest();
    }
}

目标类具体实现

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.adapter.classadapter;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

/**
 * 目标类具体实现
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2018-10-09 16:06
 */
@Slf4j
public class ConcreteTarget implements Target {

    @Override
    public void request() {
        log.info("ConcreteTarget...");
    }
}

测试

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.adapter.classadapter;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.junit.jupiter.api.Test;

import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*;

@Slf4j
class AdapterTest {

    /**
     * 通过适配器实现调用新接口将具体实现转发到旧类中实现
     */
    @Test
    void request() {
        Target newTarget = new ConcreteTarget();
        newTarget.request();

        Target adapter = new Adapter();
        adapter.request();
    }
}

输出

15:05:50.583 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.adapter.classadapter.ConcreteTarget - ConcreteTarget...
15:05:50.601 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.adapter.classadapter.Adaptee - adapteeRequest...

代码样例——对象适配器

类图

Target、Adaptee、ConcreteTarget都与类适配器一致、Adapter修改如下

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.adapter.objectadapter;

/**
 * 适配器模式：将一个类的接口转换成客户希望的另一个接口。适配器模式让那些接口不兼容的类可以一起工作
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2018-10-09 16:07
 */
public class Adapter implements Target {

    /**
     * 将继承改成组合方式，降低耦合度
     */
    private Adaptee adaptee = new Adaptee();

    @Override
    public void request() {
        // ... 新增业务逻辑
        adaptee.adapteeRequest();
    }
}

测试

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.adapter.objectadapter;

import org.junit.jupiter.api.Test;

class AdapterTest {

    @Test
    void request() {
        Target newTarget = new ConcreteTarget();
        newTarget.request();

        Target adapter = new Adapter();
        adapter.request();
    }
}

输出

15:10:00.866 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.adapter.objectadapter.ConcreteTarget - ConcreteTarget...
15:10:00.876 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.adapter.objectadapter.Adaptee - adapteeRequest...

享元模式

介绍

定义：提供了减少对象数量从而改善应用所需的对象结构的方式

运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象

类型：结构型

适用场景

常常应用于系统底层的开发,以便解决系统的性能问题
系统有大量相似对象、需要缓冲池的场景。

优点

减少对象的创建，降低内存中对象的数量，降低系统的内存，提高效率
减少内存之外的其他资源占用

缺点

关注内/外部状态、关注线程安全问题
使系统、程序的逻辑复杂化

分类与扩展

内部状态
外部状态

相关设计模式

享元模式和代理模式
享元模式和单例模式

代码样例

类图

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.flyweight;

/**
 * 享元模式：利用共享的方式来支持大量细粒度的对象，这些对象一部分内部状态是相同的。
 * JDK源码：{@link Integer#valueOf(int)} {@link Integer.IntegerCache}
 *  其他类型同理 {@link Long#valueOf(long)} {@link Boolean#valueOf(boolean)} {@link Byte#valueOf(byte)} {@link Character#valueOf(char)}
 * Apache源码：连接池{@link org.apache.commons.pool2.impl.GenericObjectPool#returnObject(Object)},连接池配置 {@link org.apache.commons.pool2.impl.GenericObjectPoolConfig}
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2018-10-14 16:13
 */
public interface Employee {
    void report();
}

员工工厂类

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.flyweight;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

import java.util.Map;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

/**
 * 员工工厂类
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2018-10-14 16:15
 */
@Slf4j
public class EmployeeFactory {
    private static final Map<String, Employee> EMPLOYEE_MAP = new ConcurrentHashMap<>();

    public static Employee getEmployee(String department) {
        Manager manager = (Manager) EMPLOYEE_MAP.get(department);
        // 如果在对象池中不存在，则新建对象
        if (manager == null) {
            manager = new Manager(department);
            log.warn("创建{}部门经理", department);
            String content = "报告内容……";
            log.warn("创建报告，内容为:{}", content);
            manager.setContent(content);
            EMPLOYEE_MAP.put(department, manager);
        }
        return manager;
    }
}

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.flyweight;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

/**
 * @author F嘉阳
 * @date 2018-10-14 16:16
 */
@Slf4j
public class Manager implements Employee {

    private String content;

    private String department;

    /**
     * 内部状态
     */
    private String title = "部门经理";

    public Manager(String department) {
        this.department = department;
    }

    public void setContent(String content) {
        this.content = content;
    }

    @Override
    public void report() {
        log.info("{}{}，汇报内容：{}", department, title, content);
    }
}

测试

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.flyweight;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.junit.jupiter.api.Test;

@Slf4j
class EmployeeTest {

    private static final String departments[] = {"RD", "QA", "PM", "BD"};

    @Test
    void report() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            String department = departments[(int) (Math.random() * departments.length)];
            Employee employee = EmployeeFactory.getEmployee(department);
            employee.report();
        }
    }
}

输出

15:47:51.177 [main] WARN top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.flyweight.EmployeeFactory - 创建PM部门经理
15:47:51.187 [main] WARN top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.flyweight.EmployeeFactory - 创建报告，内容为:报告内容……
15:47:51.188 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.flyweight.Manager - PM部门经理，汇报内容：报告内容……
15:47:51.188 [main] WARN top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.flyweight.EmployeeFactory - 创建BD部门经理
15:47:51.188 [main] WARN top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.flyweight.EmployeeFactory - 创建报告，内容为:报告内容……
15:47:51.188 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.flyweight.Manager - BD部门经理，汇报内容：报告内容……
15:47:51.188 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.flyweight.Manager - BD部门经理，汇报内容：报告内容……
15:47:51.188 [main] WARN top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.flyweight.EmployeeFactory - 创建RD部门经理
15:47:51.188 [main] WARN top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.flyweight.EmployeeFactory - 创建报告，内容为:报告内容……
15:47:51.188 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.flyweight.Manager - RD部门经理，汇报内容：报告内容……
15:47:51.188 [main] WARN top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.flyweight.EmployeeFactory - 创建QA部门经理
15:47:51.188 [main] WARN top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.flyweight.EmployeeFactory - 创建报告，内容为:报告内容……
15:47:51.188 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.flyweight.Manager - QA部门经理，汇报内容：报告内容……
15:47:51.188 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.flyweight.Manager - RD部门经理，汇报内容：报告内容……
15:47:51.188 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.flyweight.Manager - QA部门经理，汇报内容：报告内容……
15:47:51.188 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.flyweight.Manager - BD部门经理，汇报内容：报告内容……
15:47:51.188 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.flyweight.Manager - RD部门经理，汇报内容：报告内容……
15:47:51.188 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.flyweight.Manager - BD部门经理，汇报内容：报告内容……

由此可见，在初次创建部门经理后都无需重新创建，后续的汇报可以直接从对象池里直接获取s

组合模式

介绍

定义：将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构

组合模式使客户端对单个对象和组合对象保持一致的方式处理

类型：结构型

适用场景

希望客户端可以忽略组合对象与单个对象的差异时
处理一个树形结构时

优点

清楚地定义分层次的复杂对象,表示对象的全部或部分层次
让客户端忽略了层次的差异,方便对整个层次结构进行控制
简化客户端代码

缺点

使设计变得更加抽象
限制类型时会较为复杂

相关设计模式

组合模式和访问者模式

代码样例

类图

课程抽象类

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.composite;

import java.awt.*;
import java.util.Collection;
import java.util.Map;

/**
 * 课程抽象类
 * 抽象组件应当多加考虑，哪些参数需要，哪些不需要
 *
 * JDK组合模式源码
 * {@link java.awt.Container#add(Component)} 增加一个父类操作
 * {@link java.util.HashMap#putAll(Map)}
 * {@link java.util.ArrayList#addAll(Collection)}
 *
 * Mybatis源码
 * {@link org.apache.ibatis.scripting.xmltags.SqlNode} 公共接口
 * 实现：{@link org.apache.ibatis.scripting.xmltags.MixedSqlNode}
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/28 16:19
 */
public abstract class CatalogComponent {

    public void add(CatalogComponent catalogComponent) {
        throw new UnsupportedOperationException("不支持添加操作");
    }

    public void remove(CatalogComponent catalogComponent) {
        throw new UnsupportedOperationException("不支持删除操作");
    }

    public String getName(CatalogComponent catalogComponent) {
        throw new UnsupportedOperationException("不支持获取名称操作");
    }

    public Double getPrice(CatalogComponent catalogComponent) {
        throw new UnsupportedOperationException("不支持获取价格操作");
    }

    public void print() {
        throw new UnsupportedOperationException("不支持获取打印操作");
    }
}

课程

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.composite;

import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

/**
 * 课程
 * 重写抽象类需要充分考虑业务逻辑
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/28 16:24
 */
@Slf4j
@AllArgsConstructor
public class Course extends CatalogComponent {

    private String name;

    private Double price;

    @Override
    public String getName(CatalogComponent catalogComponent) {
        return this.name;
    }

    @Override
    public Double getPrice(CatalogComponent catalogComponent) {
        return this.price;
    }

    @Override
    public void print() {
        log.info("课程名称：{}，价格：{}",name,price);
    }
}

课程目录

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.composite;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * 课程目录
 * 可以添加目录节点
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/28 16:34
 */
@Slf4j
public class CourseCatalog extends CatalogComponent{

    private List<CatalogComponent> items = new ArrayList<>();

    private String name;

    public CourseCatalog(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void add(CatalogComponent catalogComponent) {
        items.add(catalogComponent);
    }

    @Override
    public void remove(CatalogComponent catalogComponent) {
        items.remove(catalogComponent);
    }

    @Override
    public void print() {
        log.info("课程目录名称：{}",name);
        items.forEach(CatalogComponent::print);
    }
}

测试

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.composite;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.junit.jupiter.api.Test;

import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*;

/**
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/28 16:37
 */
@Slf4j
class CatalogComponentTest {

    @Test
    void add() {
        // 将课程与课程目录都认为是同一个类型，进行统一处理
        CatalogComponent linuxCourse = new Course("Linux课程",35.0);
        CatalogComponent windowsCourse = new Course("windows课程",61.0);
        CatalogComponent macOsCourse = new Course("macOs课程",20.0);

        CatalogComponent springCourse = new Course("spring课程",55.0);
        CatalogComponent servletCourse = new Course("servlet课程",11.0);

        // 课程目录
        CatalogComponent javaCourseCatalog = new CourseCatalog("java课程目录");
        CatalogComponent schoolCourseCatalog = new CourseCatalog("学校课程主目录");

        javaCourseCatalog.add(springCourse);
        javaCourseCatalog.add(servletCourse);

        // 既可以添加课程，也可以添加目录
        schoolCourseCatalog.add(linuxCourse);
        schoolCourseCatalog.add(windowsCourse);
        schoolCourseCatalog.add(macOsCourse);
        schoolCourseCatalog.add(javaCourseCatalog);

        schoolCourseCatalog.print();
    }
}

输出

09:24:29.687 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.composite.CourseCatalog - 课程目录名称：学校课程主目录
09:24:29.691 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.composite.Course - 课程名称：Linux课程，价格：35.0
09:24:29.693 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.composite.Course - 课程名称：windows课程，价格：61.0
09:24:29.694 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.composite.Course - 课程名称：macOs课程，价格：20.0
09:24:29.694 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.composite.CourseCatalog - 课程目录名称：java课程目录
09:24:29.694 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.composite.Course - 课程名称：spring课程，价格：55.0
09:24:29.694 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.composite.Course - 课程名称：servlet课程，价格：11.0

桥接模式

介绍

定义：将抽象部分与它的具体实现部分分离,使它们都可以独立地变化

通过组合的方式建立两个类之间联系,而不是继承

类型：结构型

适用场景

抽象和具体实现之间增加更多的灵活性
一个类存在两个(或多个)独立变化的维度,且这两个(或多个) 维度都需要独立进行扩展
不希望使用继承,或因为多层继承导致系统类的个数剧增

优点

分离抽象部分及其具体实现部分
提高了系统的可扩展性
符合开闭原则
符合合成复用原则

缺点

增加了系统的理解与设计难度
需要正确地识别出系统中两个独立变化的维度

相关设计模式

桥接模式和组合模式
桥接模式和适配器模式

代码样例

类图

桥接模式核心在于将抽象与实现通过组合模式连接，使抽象和实现都可以自由扩展

银行账号——行为接口

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.bridge;

import java.sql.Driver;
import java.sql.DriverManager;

/**
 * 银行账号——行为接口
 *
 * JDBC 为操作不同的数据库提供了同一个{@link java.sql.Connection} 连接
 * 由MySQL或Oracle连接驱动实现相关接口操作数据库
 *
 * {@link java.sql.Driver}
 * {@link DriverManager} 中的 {@link java.sql.DriverInfo}
 * 实现对 {@link java.sql.Driver} 的具体封装
 *
 * JDBC 实现的 {@link com.mysql.cj.jdbc.Driver} 初始化时调 {@link DriverManager#registerDriver(Driver)}
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/29 9:55
 */
public interface Account {

    /**
     * 打开一个账号
     *
     * @return
     */
    Account openAccount();

    /**
     * 查看账号类型
     */
    void showAccountType();
}

抽象银行

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.bridge;

import lombok.AllArgsConstructor;

/**
 * 抽象银行
 * 组合账户接口，交由子类实现具体的行为
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/29 10:05
 */
@AllArgsConstructor
public abstract class Bank {

    protected Account account;

    /**
     * 打开一个账户
     * 该方法定义与接口相同，方法名称可以不同
     * 当前抽象类的openAccount方法需要委托给Account接口openAccount方法实现
     * 当前类为抽象类，委托给接口的实现类执行，体现抽象与实现分离
     * @return
     */
    abstract Account openAccount();
}

活期账户

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.bridge;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

/**
 * 活期账户
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/29 9:58
 */
@Slf4j
public class SavingAccount implements Account {
    /**
     * 打开一个账号
     *
     * @return
     */
    @Override
    public Account openAccount() {
        log.info("打开活期账户");
        return new SavingAccount();
    }

    /**
     * 查看账号类型
     */
    @Override
    public void showAccountType() {
        log.info("这是一个活期账户");
    }
}

定期账户

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.bridge;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

/**
 * 定期账户
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/29 9:57
 */
@Slf4j
public class DepositAccount implements Account{
    /**
     * 打开一个账号
     *
     * @return
     */
    @Override
    public Account openAccount() {
        log.info("打开定期账户");
        return new DepositAccount();
    }

    /**
     * 查看账号类型
     */
    @Override
    public void showAccountType() {
        log.info("这是一个定期账户");
    }
}

广州银行实现

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.bridge;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

/**
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/29 10:09
 */
@Slf4j
public class GCBBank extends Bank {

    public GCBBank(Account account) {
        super(account);
    }

    /**
     * 打开一个账户
     * 该方法定义与接口相同，方法名称可以不同
     * 当前抽象类的openAccount方法需要委托给Account接口openAccount方法实现
     * 当前类为抽象类，委托给接口的实现类执行，体现抽象与实现分离
     *
     * @return
     */
    @Override
    Account openAccount() {
        log.info("打开广州银行账户");
        // 委托
        account.openAccount();
        return account;
    }
}

工商银行实现

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.bridge;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

/**
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/29 10:11
 */
@Slf4j
public class ICBCBank extends Bank {

    public ICBCBank(Account account) {
        super(account);
    }

    /**
     * 打开一个账户
     * 该方法定义与接口相同，方法名称可以不同
     * 当前抽象类的openAccount方法需要委托给Account接口openAccount方法实现
     * 当前类为抽象类，委托给接口的实现类执行，体现抽象与实现分离
     *
     * @return
     */
    @Override
    Account openAccount() {
        log.info("打开工商银行账户");
        // 委托
        account.openAccount();
        return account;
    }
}

测试

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.bridge;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.junit.jupiter.api.Test;

import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*;

/**
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/29 14:30
 */
@Slf4j
class AccountTest {

    @Test
    void openAccount() {
        Bank gcbBank = new GCBBank(new DepositAccount());
        Account gcbAccount = gcbBank.openAccount();
        gcbAccount.showAccountType();

        Bank icbcBank = new ICBCBank(new SavingAccount());
        Account icbcAccount = icbcBank.openAccount();
        icbcAccount.showAccountType();
    }
}

输出

14:36:13.478 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.bridge.GCBBank - 打开广州银行账户
14:36:13.488 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.bridge.DepositAccount - 打开定期账户
14:36:13.489 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.bridge.DepositAccount - 这是一个定期账户
14:36:13.489 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.bridge.ICBCBank - 打开工商银行账户
14:36:13.489 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.bridge.SavingAccount - 打开活期账户
14:36:13.489 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.bridge.SavingAccount - 这是一个活期账户

代理模式

介绍

定义：为其他对象提供一种代理,以控制对这个对象的访问

代理对象在客户端和目标对象之间起到中介的作用

类型：结构型

适用场景

保护目标对象
增强目标对象

优点

代理模式能将代理对象与真实被调用的目标对象分离
一定程度上降低了系统的耦合度，扩展性好
保护目标对象
增强目标对象

缺点

代理模式会造成系统设计中类的数目增加
在客户端和目标对象增加一个代理对象，会造成请求处理速度变慢
增加系统的复杂度

分类与扩展

静态代理
- 显式在业务实现类新增代理类实现代理功能，在代理类中对同名的业务方法进行增强和包装
CGLib代理
- 可以代理类
- 代理类对象时，CGLib会生成代理类的子类，覆盖对应的方法
- 由于利用了继承和重写的特性，若类或者方法被标识为final，则无法进行代理
动态代理
- 无法代理类，可以代理接口
- 若增强的对象新增了一个方法，而接口中不包含该新增方法，则无法进行增强
- 对类的代理是在使用时动态创建了一个代理类的class文件，该class文件被字节码引擎执行，被代理类进行方法调用

Spring代理选择

当Bean有实现接口时, Spring就会用JDK的动态代理
当Bean没有实现接口时, Spring使用CGLib
可以强制使用 Cglib
- 在Spring配置中加入<aop: aspectj- autoproxy proxy-target-dass="true"/>
参考资料： https://docs.spring.io/spring-framework/docs/current/spring-framework-reference/core.html

代理速度对比

CGLib：基于ASM字节码生成，比反射效率高
JDK动态代理
速度对比：万次执行的情况下，JDK7与JDK8的动态代理性能比CGLib速度快20%左右

相关设计模式

代理模式和装饰者模式
代理模式和适配器模式

代码样例——Spring 分库代理实现

自定义数据源上下文

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.db;

/**
 * 数据源上下文
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/29 16:27
 */
public class DataSourceContextHolder {
    /**
     * 存放数据源Bean Name
     */
    private static final ThreadLocal<String> CONTEXT_HOLDER = new ThreadLocal<>();

    /**
     * 配置哪个数据库，则动态数据源线程就会获取到哪个数据库
     * @param dbType
     */
    public static void setDBType(String dbType){
        CONTEXT_HOLDER.set(dbType);
    }

    public static String getDBType(){
        return CONTEXT_HOLDER.get();
    }

    /**
     * 清除，防止内存泄漏
     */
    public static void clear(){
        CONTEXT_HOLDER.remove();
    }
}

定义动态数据源

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.db;

import org.springframework.jdbc.datasource.lookup.AbstractRoutingDataSource;

/**
 * Spring分库实现
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/29 16:26
 */
public class DynamicDataSource extends AbstractRoutingDataSource {

    /**
     * 动态获取数据库
     * @return 当前线程所属数据源
     */
    @Override
    protected Object determineCurrentLookupKey() {
        return DataSourceContextHolder.getDBType();
    }
}

多数据源配置

<bean id="dataSource" class="top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.db.DynamicDataSource">
    <property name="targetDataSources">
        <map key-type="java.lang.String">
            <entry value-ref="db0" key="db0"></entry>
            <entry value-ref="db1" key="db1"></entry>
        </map>
    </property>
    <property name="defaultTargetDataSource" ref="db0"></property>
</bean>


<bean id="sqlSessionFactory" class="org.mybatis.spring.SqlSessionFactoryBean">
    <property name="dataSource" ref="dataSource" />
</bean>

代码样例——静态代理

类图

订单

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy;

import lombok.Getter;
import lombok.Setter;

/**
 * 订单
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/29 16:12
 */
@Getter
@Setter
public class Order {

    private Object orderInfo;

    private Integer userId;
}

DAO层

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy;

/**
 * DAO层——与业务无关
 * 仿mybatis
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/29 16:15
 */
public interface IOrderDao {

    int insert(Order order);
}

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

/**
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/29 16:17
 */
@Slf4j
public class IOrderDaoImpl implements IOrderDao {
    @Override
    public int insert(Order order) {
        log.info("DAO层添加订单记录成功");
        return 1;
    }
}

订单服务层

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy;

/**
 * 订单服务层
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/29 16:14
 */
public interface IOrderService {

    /**
     * 保存订单
     * @param order
     * @return 保存的行数
     */
    int save(Order order);
}

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

/**
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/29 16:16
 */
@Slf4j
public class IOrderServiceImpl implements IOrderService {

    /**
     * 模拟Spring注入
     */
    private IOrderDao orderDao = new IOrderDaoImpl();

    /**
     * 保存订单
     *
     * @param order
     * @return 保存的行数
     */
    @Override
    public int save(Order order) {
        log.info("Service层调用DAO层添加订单记录成功");
        return orderDao.insert(order);
    }
}

静态代理类

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.staticproxy;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.IOrderService;
import top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.IOrderServiceImpl;
import top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.Order;
import top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.db.DataSourceContextHolder;

/**
 * 静态代理实现分库
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/29 16:20
 */
@Slf4j
public class OrderServiceStaticProxy {

    /**
     * 模拟Spring注入
     */
    private IOrderService orderService = new IOrderServiceImpl();

    private static final String DB = "db";

    /**
     * 对源方法增强
     *
     * @param order
     * @return
     */
    public int save(Order order) {
        beforeMethod();

        // 通过用户ID对2取模分库
        Integer userId = order.getUserId();
        int dbRouter = userId % 2;
        log.info("静态代理分配到【db{}】处理数据", dbRouter);

        // 设置DataSource
        DataSourceContextHolder.setDBType(DB +  String.valueOf(dbRouter));

        afterMethod();

        return orderService.save(order);
    }

    private void beforeMethod() {
        log.info("静态代理before code");
    }

    private void afterMethod() {
        log.info("静态代理after code");
    }
}

测试

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.staticproxy;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.Order;

import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*;

/**
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/2/29 17:17
 */
@Slf4j
class OrderServiceStaticProxyTest {

    @Test
    void save() {
        Order order1 = new Order();
        order1.setUserId(1);
        Order order2 = new Order();
        order2.setUserId(2);

        OrderServiceStaticProxy proxy = new OrderServiceStaticProxy();
        proxy.save(order1);
        proxy.save(order2);
    }
}

输出


17:20:36.012 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.staticproxy.OrderServiceStaticProxy - 静态代理before code
17:20:36.022 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.staticproxy.OrderServiceStaticProxy - 静态代理分配到【db1】处理数据
17:20:36.024 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.staticproxy.OrderServiceStaticProxy - 静态代理after code
17:20:36.024 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.IOrderServiceImpl - Service层调用DAO层添加订单记录成功
17:20:36.024 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.IOrderDaoImpl - DAO层添加订单记录成功
17:20:36.024 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.staticproxy.OrderServiceStaticProxy - 静态代理before code
17:20:36.024 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.staticproxy.OrderServiceStaticProxy - 静态代理分配到【db0】处理数据
17:20:36.024 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.staticproxy.OrderServiceStaticProxy - 静态代理after code
17:20:36.024 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.IOrderServiceImpl - Service层调用DAO层添加订单记录成功
17:20:36.024 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.IOrderDaoImpl - DAO层添加订单记录成功

代码样例——动态代理

类图

动态代理类

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.dynamic;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.apache.ibatis.binding.MapperProxy;
import org.springframework.aop.framework.ProxyFactoryBean;
import top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.Order;
import top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.db.DataSourceContextHolder;

import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;

/**
 * 动态代理实现分库
 * 动态代理适用场景更加广泛，可以实现通用分库逻辑
 * <p>
 * {@link ProxyFactoryBean#getObject()} 代理工厂类
 * {@link org.springframework.aop.framework.JdkDynamicAopProxy} spring AOP实现，对动态代理封装
 * {@link org.springframework.aop.framework.CglibAopProxy} Cglib 对类进行代理增强
 * {@link org.apache.ibatis.binding.MapperProxyFactory#newInstance(MapperProxy)} 实现mapper代理
 * 实际封装在 {@link MapperProxy#invoke(Object, Method, Object[])}
 * 其获取的方法利用了享元模式 {@link MapperProxy#cachedMapperMethod(Method)}
 *
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/3/3 11:00
 */
@Slf4j
public class OrderServiceDynamicProxy implements InvocationHandler {

    private Object target;

    private static final String DB = "db";

    public OrderServiceDynamicProxy(Object target) {
        this.target = target;
    }

    /**
     * 绑定目标对象
     *
     * @return
     */
    public Object bind() {
        Class clazz = target.getClass();
        return Proxy.newProxyInstance(clazz.getClassLoader(), clazz.getInterfaces(), this);
    }

    /**
     * 代理
     *
     * @param proxy  代理对象，一般不调用该参数
     * @param method 要被增强的方法对象
     * @param args   方法参数
     * @return
     * @throws Throwable
     */
    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        // 参数传递
        Object argObject = args[0];
        beforeMethod(argObject);
        // object是要被增强的方法的返回值
        Object object = method.invoke(target, args);
        afterMethod();
        return object;
    }

    /**
     * 前置增强方法
     *
     * @param args 方法参数
     */
    private void beforeMethod(Object args) {
        int userId = 0;
        // 对参数取模
        log.info("动态代理，before code");
        if (args instanceof Order) {
            Order order = (Order) args;
            userId = order.getUserId();
        }
        int dbRouter = userId % 2;
        log.info("动态代理分配到【db{}】处理数据", dbRouter);

        // 设置DataSource
        DataSourceContextHolder.setDBType(DB + dbRouter);
    }

    private void afterMethod() {
        log.info("动态代理after code");
    }
}

测试类

package top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.dynamic;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.IOrderService;
import top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.IOrderServiceImpl;
import top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.Order;

/**
 * @author F嘉阳
 * @date 2020/3/3 15:54
 */
@Slf4j
class OrderServiceDynamicProxyTest {

    @Test
    void invoke() {
        Order order1 = new Order();
        order1.setUserId(1);
        Order order2 = new Order();
        order2.setUserId(2);

        // 动态代理直接代理接口
        IOrderService proxy = (IOrderService) new OrderServiceDynamicProxy(new IOrderServiceImpl()).bind();
        proxy.save(order1);
        proxy.save(order2);
    }
}

输出

15:57:57.234 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.dynamic.OrderServiceDynamicProxy - 动态代理，before code
15:57:57.238 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.dynamic.OrderServiceDynamicProxy - 动态代理分配到【db1】处理数据
15:57:57.248 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.IOrderServiceImpl - Service层调用DAO层添加订单记录成功
15:57:57.248 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.IOrderDaoImpl - DAO层添加订单记录成功
15:57:57.248 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.dynamic.OrderServiceDynamicProxy - 动态代理after code
15:57:57.248 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.dynamic.OrderServiceDynamicProxy - 动态代理，before code
15:57:57.248 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.dynamic.OrderServiceDynamicProxy - 动态代理分配到【db0】处理数据
15:57:57.248 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.IOrderServiceImpl - Service层调用DAO层添加订单记录成功
15:57:57.248 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.IOrderDaoImpl - DAO层添加订单记录成功
15:57:57.248 [main] INFO top.fjy8018.designpattern.pattern.structural.proxy.dynamic.OrderServiceDynamicProxy - 动态代理after code

动态代理源码分析

Proxy类

package java.lang.reflect;

public class Proxy implements java.io.Serializable {
    // 反射调用开始
    @CallerSensitive
    public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader,
                                          Class<?>[] interfaces,
                                          InvocationHandler h)
        throws IllegalArgumentException
    {
        Objects.requireNonNull(h);

        final Class<?>[] intfs = interfaces.clone();
        final SecurityManager sm = System.getSecurityManager();
        if (sm != null) {
            // 合法性检查
            checkProxyAccess(Reflection.getCallerClass(), loader, intfs);
        }

        /*
         * 动态生成代理类
         */
        Class<?> cl = getProxyClass0(loader, intfs);

        /*
         * 实例化并返回新创建的类实例对象
         */
        try {
            if (sm != null) {
                checkNewProxyPermission(Reflection.getCallerClass(), cl);
            }

            final Constructor<?> cons = cl.getConstructor(constructorParams);
            final InvocationHandler ih = h;
            if (!Modifier.isPublic(cl.getModifiers())) {
                AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<Void>() {
                    public Void run() {
                        cons.setAccessible(true);
                        return null;
                    }
                });
            }
            return cons.newInstance(new Object[]{h});
        } catch (IllegalAccessException|InstantiationException e) {
            throw new InternalError(e.toString(), e);
        } catch (InvocationTargetException e) {
            Throwable t = e.getCause();
            if (t instanceof RuntimeException) {
                throw (RuntimeException) t;
            } else {
                throw new InternalError(t.toString(), t);
            }
        } catch (NoSuchMethodException e) {
            throw new InternalError(e.toString(), e);
        }
    }
    
    private static void checkProxyAccess(Class<?> caller,
                                         ClassLoader loader,
                                         Class<?>... interfaces)
    {
        // 安全校验
        SecurityManager sm = System.getSecurityManager();
        if (sm != null) {
            ClassLoader ccl = caller.getClassLoader();
            if (VM.isSystemDomainLoader(loader) && !VM.isSystemDomainLoader(ccl)) {
                sm.checkPermission(SecurityConstants.GET_CLASSLOADER_PERMISSION);
            }
            ReflectUtil.checkProxyPackageAccess(ccl, interfaces);
        }
    }
    
    // 生成代理类
    private static Class<?> getProxyClass0(ClassLoader loader,
                                           Class<?>... interfaces) {
        // 若一个类中的接口数量超过限制则报错
        if (interfaces.length > 65535) {
            throw new IllegalArgumentException("interface limit exceeded");
        }

        // 从代理类缓存中读取
        return proxyClassCache.get(loader, interfaces);
    }
}

从代理类缓存中读取实现

package java.lang.reflect;

final class WeakCache<K, P, V> {
       public V get(K key, P parameter) {
        Objects.requireNonNull(parameter);

        expungeStaleEntries();

        Object cacheKey = CacheKey.valueOf(key, refQueue);

        // 使用并发包
        ConcurrentMap<Object, Supplier<V>> valuesMap = map.get(cacheKey);
        if (valuesMap == null) {
            ConcurrentMap<Object, Supplier<V>> oldValuesMap
                = map.putIfAbsent(cacheKey,
                                  valuesMap = new ConcurrentHashMap<>());
            if (oldValuesMap != null) {
                valuesMap = oldValuesMap;
            }
        }

        Object subKey = Objects.requireNonNull(subKeyFactory.apply(key, parameter));
        Supplier<V> supplier = valuesMap.get(subKey);
        Factory factory = null;

        while (true) {
            if (supplier != null) {
                // 循环获取，直到获取成功才返回
                V value = supplier.get();
                if (value != null) {
                    return value;
                }
            }
            // 若首次创建则通过工厂类创建对应的类
            if (factory == null) {
                factory = new Factory(key, parameter, subKey, valuesMap);
            }

            if (supplier == null) {
                supplier = valuesMap.putIfAbsent(subKey, factory);
                if (supplier == null) {
                    supplier = factory;
                }
            } else {
                if (valuesMap.replace(subKey, supplier, factory)) {
                    supplier = factory;
                } else {
                    supplier = valuesMap.get(subKey);
                }
            }
        }
    }
}

断点查看执行情况

外观模式

介绍

代码样例

改造前

改造后

装饰器模式

介绍

代码样例

改造前

改造后

适配器模式

介绍

代码样例——电源适配器

代码样例——类适配器

代码样例——对象适配器

享元模式

介绍

代码样例

组合模式

介绍

代码样例

桥接模式

介绍

代码样例

代理模式

介绍

Spring代理选择

代理速度对比

代码样例——Spring 分库代理实现

代码样例——静态代理

代码样例——动态代理

动态代理源码分析