谈起设计模式,你一定会问?这玩意到底有啥用?我好像没用过也不影响做一个码农。也可能项目中实际用了,但是你不自知。虽然Java设计模式有23种,但是工作中常用的可能并没有那麽多。就像新华字典有多少字,你没必要都学一样。本章我们只谈常用的几种设计模式,通过设计模式的理念、规约、到应用,理解实战中如何正确使用设计模式,不论对面试还是实际工作中都有益处。
文章提纲
设计理念
最为Java开发者,程序员基本修养名言绝句:
该露露,该藏藏
该封装的要封装
万事万物兼对象
程序代码要健壮
我们简单归纳为2个核心词:高内聚、低耦合。
很小的时候看过动画片,封神演义中哪吒:三头八臂显威力,千征百战斗魔法。
我们根据这首歌词抽象一下,哪吒:三头八臂是静态特征,千征百战是动态技能。把这些特征归纳映射一下:类 = 属性 + 方法如下图:
以上是高内聚的概念,什么是低耦合?
如果可能,我写一本神话《封神演戏》,说哪吒有:三头九臂。你肯定和我吵吵,要给它再配一把兵器。虽然还没想好是啥,但是有个总则:绝对不影响先前这八臂的演技。这就是低耦合!!!所谓程序健壮、拓展性强,也是这个道理。我们真诚地希望:
上述例子不是特别恰当,但是对于设计模式,我们终级的理念是:封装变化的内容,保留不变的宗旨。
设计原则
设计原则可以归纳为2大类:
开闭原则(李氏替换,组合复用,依赖倒置)
规定:软件中的对象(类、模块、函数等等)应该对于扩展是开放的,但是对于修改是封闭的。换句话说,一个实体是允许在不改变它的源代码的前提下变更它的行为。
单一职责(接口隔离,迪米特法则)
规定:一个类只应该有一个职责,只有一个改变它的原因
Spring中的设计模式
在Spring框架中,各种设计模式被广泛应用以支持其强大的功能和灵活性。下面我将结合Spring的源码,鉴赏下Spring中常见的几种设计模式。
- 单例模式
Spring框架中的Bean默认就是单例的。Spring IoC容器负责创建对象实例,并确保在整个应用中,针对同一个Bean的ID,只实例化一次对象。DefaultSingletonBeanRegistry类是Spring管理单例Bean的核心类。
// DefaultSingletonBeanRegistry类中的部分源码
public class DefaultSingletonBeanRegistry extends SimpleAliasRegistry implements SingletonBeanRegistry {
// ...
private final Map<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(256);
// ...
@Override
public Object getSingleton(String beanName) {
return getSingleton(beanName, true);
}
protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {
// ... 省略部分代码
Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
synchronized (this.singletonObjects) {
singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {
ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);
if (singletonFactory != null) {
singletonObject = singletonFactory.getObject();
this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
this.singletonFactories.remove(beanName);
}
}
}
}
return (singletonObject != NULL_OBJECT ? singletonObject : null);
}
// ...
}
- 工厂模式
Spring使用工厂模式通过BeanFactory、ApplicationContext等接口创建和管理Bean对象。DefaultListableBeanFactory是Spring中Bean工厂的实现类。
public class DefaultListableBeanFactory extends AbstractAutowireCapableBeanFactory
implements ConfigurableListableBeanFactory, BeanDefinitionRegistry, Serializable {
// ...
@Override
public <T> T getBean(String name, Class<T> requiredType) throws BeansException {
return doGetBean(name, requiredType, null, false);
}
@Override
public <T> T getBean(Class<T> requiredType) throws BeansException {
return doGetBean(null, requiredType, null, false);
}
// ... 省略部分代码
}
- 代理模式
Spring AOP(面向切面编程)的实现就是基于代理模式。Spring创建目标对象的代理对象,并在代理对象中织入切面逻辑。JdkDynamicAopProxy和CglibAopProxy是Spring AOP中创建代理的两个核心类。
// JdkDynamicAopProxy类中的部分源码
public class JdkDynamicAopProxy implements AopProxy, InvocationHandler, Serializable {
// ...
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
// ... 省略部分代码
// 获取AdvisedSupport对象,包含了切面等AOP相关信息
final AdvisedSupport advised = this.advised;
// ... 省略部分代码
// 获取拦截器链(切面链)
List<Object> chain = advised.getInterceptorsAndDynamicInterceptionAdvice(method, targetClass);
// ... 省略部分代码
// 执行链式调用
return invokeJoinpointUsingReflection(target, method, args, targetClass, chain);
}
// ...
}
- 观察者模式(监听模式)
在Spring中,事件处理机制就是基于观察者模式实现的。当事件发生时,所有注册的观察者都会收到通知并作出响应。ApplicationEventMulticaster接口和SimpleApplicationEventMulticaster类是Spring事件处理机制的核心。
// SimpleApplicationEventMulticaster类中的部分源码
public class SimpleApplicationEventMulticaster extends AbstractApplicationEventMulticaster {
// ...
@Override
public void multicastEvent(final ApplicationEvent event, @Nullable ResolvableType eventType) {
ResolvableType type = (eventType != null ? eventType : resolveDefaultEventType(event));
for (ApplicationListener<?> listener : getApplicationListeners(event, type)) {```java
// 调用监听器的方法处理事件
invokeListener(listener, event);
}
}
private void invokeListener(ApplicationListener<?> listener, ApplicationEvent event) {
ErrorHandler errorHandler = getErrorHandler();
if (errorHandler != null) {
try {
doInvokeListener(listener, event);
} catch (Throwable err) {
errorHandler.handleError(err);
}
} else {
doInvokeListener(listener, event);
}
}
private void doInvokeListener(ApplicationListener<?> listener, ApplicationEvent event) {
try {
// 调用监听器的onApplicationEvent方法
listener.onApplicationEvent(event);
} catch (ClassCastException ex) {
// ... 省略部分代码,处理类型不匹配异常
}
}
// ...
}
- 责任链模式
在Spring中,HandlerInterceptor和HandlerInterceptorAdapter等类在处理请求拦截时,采用的就是责任链模式。一个请求会按照定义的拦截器顺序,逐个被处理,直到找到对应的处理器或者遍历完所有的拦截器。
// HandlerInterceptor接口定义
public interface HandlerInterceptor {
boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler)
throws Exception;
void postHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler,
ModelAndView modelAndView) throws Exception;
void afterCompletion(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, Exception ex)
throws Exception;
}
// 实现HandlerInterceptor接口的自定义拦截器
public class CustomInterceptor implements HandlerInterceptor {
@Override
public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler)
throws Exception {
// 在这里执行前置处理逻辑
return true; // 返回true表示继续向下执行,返回false表示中断请求
}
// ... 其他方法实现
}
- 模版模式
Spring中的JdbcTemplate、HibernateTemplate等类就是模版模式的典型应用。它们定义了一个操作数据库或Hibernate的骨架方法,允许子类在不改变算法结构的情况下重定义某些步骤的具体内容。
// JdbcTemplate部分源码
public class JdbcTemplate extends JdbcAccessor implements JdbcOperations, BeanFactoryAware {
// ...
public <T> T query(String sql, RowMapper<T> rowMapper) {
return query(sql, new Object[0], rowMapper);
}
public <T> T query(String sql, Object[] args, RowMapper<T> rowMapper) {
return query(sql, args, rowMapper, true);
}
// ... 省略部分代码,这里是模版方法的实现
// 真正的SQL执行和结果集处理逻辑在这里,但是允许子类通过RowMapper来定制结果集的处理方式
// ...
}
// 自定义RowMapper实现
public class CustomRowMapper implements RowMapper<MyObject> {
@Override
public MyObject mapRow(ResultSet rs, int rowNum) throws SQLException {
// 在这里定制如何从ResultSet中映射到MyObject对象
return new MyObject(/* 映射逻辑 */);
}
}
这些设计模式在Spring框架中被广泛应用,能够灵活地应对各种复杂场景,提供强大且可扩展的功能。
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