策略模式定义了算法族，分别封装起来，让它们之间可以互相替换，此模式让算法的变化独立于使用算法的客户。
定义一系列算法，使它们可以独立替换。
将算法的使用与算法的实现分离，客户可以选择所需的算法。
需要在运行时选择算法时，可以使用策略模式。
需要避免暴露复杂的条件语句或多重分支时。
interface PaymentStrategy {
void pay(int amount);
}
class CreditCardPayment implements PaymentStrategy {
private String cardNumber;
public CreditCardPayment(String cardNumber) {
this.cardNumber = cardNumber;
}
@Override
public void pay(int amount) {
System.out.println("Paid " + amount + " via credit card " + cardNumber);
}
}
class PayPalPayment implements PaymentStrategy {
private String email;
public PayPalPayment(String email) {
this.email = email;
}
@Override
public void pay(int amount) {
System.out.println("Paid " + amount + " via PayPal with email " + email);
}
}
class ShoppingCart {
private PaymentStrategy paymentStrategy;
public void setPaymentStrategy(PaymentStrategy paymentStrategy) {
this.paymentStrategy = paymentStrategy;
}
public void checkout(int amount) {
paymentStrategy.pay(amount);
}
}
观察者模式定义了一种一对多的依赖关系，使得多个观察者对象同时监听某一个主题对象，当主题对象状态发生变化时，所有依赖于它的观察者都会得到通知并更新。
定义了对象间的一对多依赖关系，以便一个对象的状态变化会影响其他对象。
主题对象（被观察者）状态变化时通知所有观察者。
当一个对象的改变需要同时改变其他对象，而且不知道有多少对象有待改变时，可以使用观察者模式。
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
interface Observer {
void update(String message);
}
class ConcreteObserver implements Observer {
private String name;
public ConcreteObserver(String name) {
this.name = name;
}
@Override
public void update(String message) {
System.out.println(name + " received message: " + message);
}
}
class Subject {
private List<Observer> observers = new ArrayList<>();
public void addObserver(Observer observer) {
observers.add(observer);
}
public void removeObserver(Observer observer) {
observers.remove(observer);
}
public void notifyObservers(String message) {
for (Observer observer : observers) {
observer.update(message);
}
}
}
命令模式将一个请求封装为一个对象，从而使我们可用不同的请求对客户进行参数化，对请求排队或者记录请求日志，以及支持可撤销的操作。
将请求封装为对象，以便支持命令排队、请求参数化、撤销操作等。
解耦发送者和接收者，使得发送者不需要知道接收者的具体操作。
需要支持命令排队、请求参数化、撤销操作时，可以使用命令模式。
需要将发送者和接收者解耦时。
interface Command {
void execute();
}
class Light {
public void on() {
System.out.println("Light is on");
}
public void off() {
System.out.println("Light is off");
}
}
class LightOnCommand implements Command {
private Light light;
public LightOnCommand(Light light) {
this.light = light;
}
@Override
public void execute() {
light.on();
}
}
class LightOffCommand implements Command {
private Light light;
public LightOffCommand(Light light) {
this.light = light;
}
@Override
public void execute() {
light.off();
}
}
class RemoteControl {
private Command command;
public void setCommand(Command command) {
this.command = command;
}
public void pressButton() {
command.execute();
}
}
迭代器模式提供一种方法访问一个容器对象中各个元素，而又不暴露该对象的内部细节。
提供一种统一的方法遍历容器对象，而无需暴露其内部结构。
封装遍历过程，使得遍历算法可以独立于集合类变化。
当需要对容器对象遍历，但又不想暴露其内部结构时，可以使用迭代器模式。
需要多种遍历方式时。
import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
class ConcreteAggregate<T> implements Iterable<T> {
private List<T> items = new ArrayList<>();
public void addItem(T item) {
items.add(item);
}
@Override
public Iterator<T> iterator() {
return items.iterator();
}
}
public class IteratorExample {
public static void main(String[] args) {
ConcreteAggregate<String> aggregate = new ConcreteAggregate<>();
aggregate.addItem("Item 1");
aggregate.addItem("Item 2");
aggregate.addItem("Item 3");
Iterator<String> iterator = aggregate.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
System.out.println(iterator.next());
}
}
}
责任链模式为请求创建了一个接收者对象的链，使得多个接收者对象都有机会处理该请求，将请求沿着链传递，直到有一个接收者处理它。
将请求和处理者解耦，使得处理者不需知道下一个处理者。
允许动态添加新的处理者，改变处理链。
当有多个对象可以处理一个请求，但不希望显式指定处理者时。
需要动态指定可以处理请求的对象集合时。
class Request {
private int amount;
public Request(int amount) {
this.amount = amount;
}
public int getAmount() {
return amount;
}
}
interface Handler {
void setNextHandler(Handler handler);
void processRequest(Request request);
}
class ConcreteHandler implements Handler {
private Handler nextHandler;
@Override
public void setNextHandler(Handler handler) {
this.nextHandler = handler;
}
@Override
public void processRequest(Request request) {
// Process the request
}
}
public class ChainOfResponsibilityExample {
public static void main(String[] args) {
Handler handler1 = new ConcreteHandler();
Handler handler2 = new ConcreteHandler();
handler1.setNextHandler(handler2);
Request request = new Request(100);
handler1.processRequest(request);
}
}
备忘录模式用于保存对象的内部状态，以便在以后可以将对象恢复到这个状态。
封装了对象的状态，允许将对象恢复到先前的状态。
保持封装性，不暴露对象的内部状态。
需要保存和恢复对象状态的场景，比如撤销操作、版本历史等。
class Memento {
private String state;
public Memento(String state) {
this.state = state;
}
public String getState() {
return state;
}
}
class Originator {
private String state;
public void setState(String state) {
this.state = state;
}
public String getState() {
return state;
}
public Memento saveToMemento() {
return new Memento(state);
}
public void restoreFromMemento(Memento memento) {
state = memento.getState();
}
}
public class MementoExample {
public static void main(String[] args) {
Originator originator = new Originator();
originator.setState("State 1");
Memento memento = originator.saveToMemento();
originator.setState("State 2");
System.out.println("Current state: " + originator.getState());
originator.restoreFromMemento(memento);
System.out.println("Restored state: " + originator.getState());
}
}
状态模式允许一个对象在其内部状态改变时改变其行为，对象看起来似乎修改了其类。
将对象的状态封装成独立的类，使得状态的变化可以独立于对象的变化。
允许对象在其内部状态改变时改变其行为。
当对象的行为取决于其状态，并且可以在运行时根据状态改变时。
需要将复杂的条件语句替换为基于对象的状态时。
interface State {
void doAction(Context context);
}
class ConcreteState1 implements State {
@Override
public void doAction(Context context) {
System.out.println("State 1: Performing action");
context.setState(new ConcreteState2());
}
}
class ConcreteState2 implements State {
@Override
public void doAction(Context context) {
System.out.println("State 2: Performing action");
context.setState(new ConcreteState1());
}
}
class Context {
private State state;
public Context() {
this.state = new ConcreteState1();
}
public void setState(State state) {
this.state = state;
}
public State getState() {
return state;
}
public void performAction() {
state.doAction(this);
}
}
访问者模式将数据结构和数据操作分离，允许在不改变数据结构的前提下定义数据操作。
分离数据结构和数据操作。
新操作的增加相对较容易，不需要修改现有的数据结构。
需要在不同对象上进行操作，但不希望污染这些对象的类时。
需要对对象的结构和数据分离时。
interface Visitor {
void visit(ElementA element);
void visit(ElementB element);
}
class ConcreteVisitor implements Visitor {
@Override
public void visit(ElementA element) {
System.out.println("Visitor visits ElementA");
}
@Override
public void visit(ElementB element) {
System.out.println("Visitor visits ElementB");
}
}
interface Element {
void accept(Visitor visitor);
}
class ElementA implements Element {
@Override
public void accept(Visitor visitor) {
visitor.visit(this);
}
}
class ElementB implements Element {
@Override
public void accept(Visitor visitor) {
visitor.visit(this);
}
}
模板方法模式定义了一个操作中的算法框架，而将一些步骤延迟到子类中实现。
定义一个算法的骨架，而将一些步骤的实现延迟到子类。
子类可以对算法的特定步骤进行重定义。
需要在不同子类中共享算法框架，但允许子类实现特定步骤时。
abstract class AbstractClass {
public final void templateMethod() {
step1();
step2();
step3();
}
protected abstract void step1();
protected abstract void step2();
protected abstract void step3();
}
class ConcreteClass1 extends AbstractClass {
@Override
protected void step1() {
System.out.println("ConcreteClass1: Step 1");
}
@Override
protected void step2() {
System.out.println("ConcreteClass1: Step 2");
}
@Override
protected void step3() {
System.out.println("ConcreteClass1: Step 3");
}
}
class ConcreteClass2 extends AbstractClass {
@Override
protected void step1() {
System.out.println("ConcreteClass2: Step 1");
}
@Override
protected void step2() {
System.out.println("ConcreteClass2: Step 2");
}
@Override
protected void step3() {
System.out.println("ConcreteClass2: Step 3");
}
}
解释器模式定义了一个语言的文法，并提供了解释语言中句子的解释器。
定义语言的文法规则，以及解释这些规则的解释器。
允许灵活地扩展语言解释器。
当需要解释并执行特定语言的语句时。
需要实现编译器或解释器时。
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
interface Expression {
int interpret(Map<String, Integer> variables);
}
class Number implements Expression {
private int number;
public Number(int number) {
this.number = number;
}
@Override
public int interpret(Map<String, Integer> variables) {
return number;
}
}
class Variable implements Expression {
private String name;
public Variable(String name) {
this.name = name;
}
@Override
public int interpret(Map<String, Integer> variables) {
if (variables.containsKey(name)) {
return variables.get(name);
}
return 0;
}
}
class Plus implements Expression {
private Expression leftOperand;
private Expression rightOperand;
public Plus(Expression leftOperand, Expression rightOperand) {
this.leftOperand = leftOperand;
this.rightOperand = rightOperand;
}
@Override
public int interpret(Map<String, Integer> variables) {
return leftOperand.interpret(variables) + rightOperand.interpret(variables);
}
}
以上是行为型模式的详解和示例代码。每种模式都有其特定的用途和适用场景，根据具体的开发需求选择合适的模式来提高代码质量。