java类库中的设计模式

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原帖：http://stackoverflow.com/questions/1673841/examples-of-gof-design-patterns

提问：我正在学习GoF的《设计模式》，想了解些它们在实际中的应用的样例。

大家能给我举一些使用设计模式的好样例吗？尤其是在Java类库中。

获得赞同最高的回答：

你能够通过Wikipedia对设计模式有个总体上的理解。Wikipedia上也提高了GoF所涉及到的模式。我这里总结一下，而且尽可能指出在JavaSE与JavaEE的API中是怎样运用这些模式的。

创建型设计模式

抽象工厂模式

特点： 创建方法返回一个能够用来创建抽象类或接口的工厂类。

javax.xml.parsers.DocumentBuilderFactory#newInstance()
javax.xml.transform.TransformerFactory#newInstance()
javax.xml.xpath.XPathFactory#newInstance()

生成器模式

特点: 创建方法返回这个实例本身。

java.lang.StringBuilder#append()不同步
java.lang.StringBuffer#append()同步
java.nio.ByteBuffer#put()（除此之外，还有CharBuffer,ShortBuffer,IntBuffer,LongBuffer,FloatBuffer与DoubleBuffer）
javax.swing.GroupLayout.Group#addComponent()
java.lang.Appendable的全部实现

工厂方法模式

特点： 创建方法返回抽象类或接口的实现。

java.util.Calendar#getInstance()
java.util.ResourceBundle#getBundle()
java.text.NumberFormat#getInstance()
java.nio.charset.Charset#forName()
java.net.URLStreamHandlerFactory#createURLStreamHandler(String)对于每一个协议（protocol）返回一个单例对象

原型模式

特点： 创建方法返回一个同类型且具有同样属性的还有一个实例。

java.lang.Object#clone()（这个类必须实现java.lang.Cloneable）

单例模式

特点： 创建方法返回同一个实例（不管在何时调用）。

java.lang.Runtime#getRuntime()
java.awt.Desktop#getDesktop()

结构型模式

适配器模式

特点： 创建方法接受一个与当前类不同的抽象类或接口的实例作为參数，返回一个经过修饰或重写给定參数实例的抽象类或接口的实现。

java.util.Arrays#asList()
java.io.InputStreamReader(InputStream)返回一个Reader对象
java.io.OutputStreamWriter(OutputStream)返回一个Writer对象
javax.xml.bind.annotation.adapters.XmlAdapter#marshal()与#unmarshal()

桥接模式

特点： 创建方法接受一个与当前类不同的抽象类或接口的实例作为參数，返回一个经过代理或使用给定參数实例的抽象类或接口的实现。

临时没有想到。一个能够想到的样例是new LinkedHashMap(LinkedHashSet, List)。这种方法返回一个不可改动的linkedMap。它就没有拷贝參数中的元素（item），而是直接使用它们。java.util.Collections#newSetFromMap()和singletonXXX()方法也与之类似。

组合模式

特点： 行为方法把同样抽象类或接口的实例转化为一个树结构。

java.awt.Container#add(Component)（差点儿对全部的Swing都适用）
javax.faces.component.UIComponent#getChildren()（差点儿对全部的JSF UI都适用）

装饰模式

特点： 创建方法以一个抽象类或接口的实例为參数。返回值是添加了额外方法的给參数实例。

java.io.InputStream、OutputStream、Reader、Writer这些类的全部子类，它们都有一个接受同样类型作为參数的构造函数。
java.util.Collections中checkedXXX()、synchronizedXXX()、unmodifiableXXX()方法
javax.servlet.http.HttpServletRequestWrapper与HttpServletResponseWrapper

外观模式

特点： 行为方法在内部使用全然不同的抽象类或接口的实例做封装。

javax.faces.context.FacesContext，这个类在内部使用了抽象类或接口LifeCycle、ViewHandler、NavigationHandler以及其它一些用户不须要关心的类（通常这些类都是可通过注入重写的）。
javax.faces.context.ExternalContext，这个类在内部使用了ServletContext、HttpSession、HttpServletRequest、HttpServletResponse等。

享元模式

特点： 创建方法返回一个缓存的实例。与多例模式有些类似。

java.lang.Integer#valueOf(int)（除此之外。类似的还有Boolean、Byte、Character、Short、Long）

代理模式

特点： 创建方法返回一个给定抽象类或接口的实例，这个实例代理或使用了这个给定抽象类或接口的还有一个实现。

java.lang.reflect.Proxy
java.rmi.*包下的全部类

恕我直言，Wikipedia上的类子不是非常好，惰性载入实际上和代理模式一点关系也没有。

行为模式

职责链模式

特点: 行为方法间接调用队列中同一抽象类或接口的还有一实例的同名方法。

java.util.logging.Logger#log()
javax.servlet.Filter#doFilter()

命令模式

特点： 一个抽象类或接口中的行为方法调用还有一个在创建时经命令方法包装的抽象类或接口实现的还有一个方法。

java.lang.Runnable的全部实现
javax.swing.Action的全部实现

解释器模式

特点： 行为方法返回结构上不同的抽象类或接口的实例，须要注意的是解析或格式化过程并非这个模式的一部分。而这个过程决定了解释器怎样将要去应用并实施这个变换。

java.util.Pattern
java.text.Normalizer
java.text.Format类的全部子类
javax.el.ELResolver类的全部子类

迭代模式

特点： 行为方法连续地返回队列中的同样对象的不同实例。

java.util.Iterator类的全部实现（java.util.Scanner也类似）
java.util.Enumeration类的全部实现

中介者模式

特点： 行为方法接受一个不同的抽象类或接口的实例（一般使用命令模式）作为參数，而这个參数同一时候也代理了其他给定抽象类或接口的实例。

java.util.Timer全部的scheduleXXX()方法
java.util.concurrent.Executor#execute()
java.util.concurrent.ExecutorService的invokeXXX()与submit()方法
java.util.concurrent.ScheduledExecutorService全部scheduleXXX()方法
java.lang.reflect.Method#invoke()

备忘模式

特点： 行为方法在内部改变整个实例的状态。

java.util.Date（setter方法就是典型的样例，Date对象在内容是用一个long值来表示的）
java.io.Serializable的全部实现
javax.faces.component.StateHolder的全部实现

观察者（公布/订阅）模式

特点： 行为方法依据其自身的状态，去调用还有一个抽象类或接口实例的方法。

java.util.Observer/java.util.Observable在实际中用的比較少
java.util.EventListener的全部实现（差点儿对所以Swing对象都适用）
javax.servlet.http.HttpSessionBindingListener
http://docs.oracle.com/javaee/6/api/javax/servlet/http/HttpSessionAttributeListener.html
javax.faces.event.PhaseListener

状态模式

特点： 行为方法依据它可以控制的状态来变自身的行为。

javax.faces.lifecycle.LifeCycle#execute()由FacesServlet控制，它的行为依赖与当前JSF的生命周期所处的阶段

策略模式

特点： 在一个抽象类或接口的行为方法会调用作为一种策略实现而通过參数传入的还有一个抽象类或接口实例的方法。

java.util.Comparator#compare()，这种方法被Collections#sort()所调用
javax.servlet.http.HttpServlet类中的service()与全部的doXXX()方法接受HttpServletRequest与HttpServletResponse这两个參数（并非通过像成员变量这样的方式容纳它们），这样其全部子类都必须去处理它们
javax.servlet.Filter#doFilter()

模板方法模式

特点： 具有由抽象类型定义默认行为的行为方法。

java.io.InputStream、java.io.OutputStream、java.io.Reader与java.io.Writer类的全部非抽象方法
java.util.AbstractList、java.util.AbstractSet、java.util.AbstractMap的全部非抽象方法
javax.servlet.http.HttpServlet类的全部doXXX()方法默认发送HTTP 405“方法不同意”这个错误给response，你能够自由地选择是否去实现它们