Усім привіт. У своїй старій статтф я описав коротко кожен патерн, у цій темі спробую детально показати, як використовувати патерни.
Твірні
Singleton (Одинак)
Опис:- Обмежує створення одного екземпляра класу, забезпечує доступ до його єдиного об'єкта. Конструктор класу приватний. Метод getInstance() створює тільки один екземпляр класу.
class Singleton {
private static Singleton instance = null;
private Singleton() {}
public static Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
public void setUp() {
System.out.println("setUp");
}
}
public class SingletonTest {//тест
public static void main(String[] args){
Singleton singelton = Singleton.getInstance();
singelton.setUp();
}
}
Factory (Фабрика)
Опис:- Використовується, коли у нас є суперклас з кількома підкласами і на основі введення, нам необхідно повернути один з підкласу. Клас не знає якого типу об'єкт він має створити. Об'єкти створюються залежно від вхідних даних.
class Factory {
public OS getCurrentOS(String inputos) {
OS os = null;
if (inputos.equals("windows")) {
os = new windowsOS();
} else if (inputos.equals("linux")) {
os = new linuxOS();
} else if (inputos.equals("mac")) {
os = new macOS();
}
return os;
}
}
interface OS {
void getOS();
}
class windowsOS implements OS {
public void getOS () {
System.out.println("застосувати для віндовс");
}
}
class linuxOS implements OS {
public void getOS () {
System.out.println("застосувати для лінукс");
}
}
class macOS implements OS {
public void getOS () {
System.out.println("застосувати для мак");
}
}
public class FactoryTest {//тест
public static void main(String[] args){
String win = "linux";
Factory factory = new Factory();
OS os = factory.getCurrentOS(win);
os.getOS();
}
}
Abstract Factory (Абстрактна фабрика)
Опис:- Дозволяє обрати конкретну реалізацію фабрики з сімейства можливих фабрик. Створює сімейство пов'язаних об'єктів. Легко розширювати.
interface Kia {
long getKiaPrice();
}
interface Ferrari {
long getFerrariPrice();
}
interface Porshe {
long getPorshePrice();
}
interface InteAbsFactory {
Kia getKia();
Ferrari getFerrari();
Porshe getPorshe();
}
class UaKiaImpl implements Kia {// перша
public long getKiaPrice() {
return 1000;
}
}
class UaFerrariImpl implements Ferrari {
public long getFerrariPrice() {
return 3000;
}
}
class UaPorsheImpl implements Porshe {
public long getPorshePrice() {
return 2000;
}
}
class UaCarPriceAbsFactory implements InteAbsFactory {
public Kia getKia() {
return new UaKiaImpl();
}
public Ferrari getFerrari() {
return new UaFerrariImpl();
}
public Porshe getPorshe() {
return new UaPorsheImpl();
}
}// перша
class PlKiaImpl implements Kia {// друга
public long getKiarice() {
return 10000;
}
}
class PlFerrariImpl implements Ferrari {
public long getFerrariPrice() {
return 30000;
}
}
class PlPorsheImpl implements Porshe {
public long getPorshePrice() {
return 20000;
}
}
class PlCarPriceAbsFactory implements InteAbsFactory {
public Kia getKia() {
return new PlKiaImpl();
}
public Ferrari getFerrari() {
return new PlFerrariImpl();
}
public Porshe getPorshe() {
return new PlPorsheImpl();
}
}// друга
public class AbstractFactoryTest {//тест
public static void main(String[] args) {
String country = "UA";
InteAbsFactory ifactory = null;
if(country.equals("UA")) {
ifactory = new UaCarPriceAbsFactory();
} else if(country.equals("PL")) {
ifactory = new PlCarPriceAbsFactory();
}
Kia kia = ifactory.getKia();
System.out.println(kia.getKiaPrice());
}
}
Builder (Будівельник)
Опис:- Використовується для створення складного об'єкта з використанням простих об'єктів. Поступово він створює більший об'єкт з малого і простого об'єкта. Дає змогу змінювати внутрішнє представлення кінцевого продукту.
class Car {
public void buildBase() {
print("Робимо корпус");
}
public void buildWheels() {
print("Ставимо колесо");
}
public void buildEngine(Engine engine) {
print("Ставимо двигун: " + engine.getEngineType());
}
private void print(String msg){
System.out.println(msg);
}
}
interface Engine {
String getEngineType();
}
class OneEngine implements Engine {
public String getEngineType() {
return "Перший двигун";
}
}
class TwoEngine implements Engine {
public String getEngineType() {
return "Другий двигун";
}
}
abstract class Builder {
protected Car car;
public abstract Car buildCar();
}
class OneBuilderImpl extends Builder {
public OneBuilderImpl(){
car = new Car();
}
public Car buildCar() {
car.buildBase();
car.buildWheels();
Engine engine = new OneEngine();
car.buildEngine(engine);
return car;
}
}
class TwoBuilderImpl extends Builder {
public TwoBuilderImpl(){
car = new Car();
}
public Car buildCar() {
car.buildBase();
car.buildWheels();
Engine engine = new OneEngine();
car.buildEngine(engine);
car.buildWheels();
engine = new TwoEngine();
car.buildEngine(engine);
return car;
}
}
class Build {
private Builder builder;
public Build(int i){
if(i == 1) {
builder = new OneBuilderImpl();
} else if(i == 2) {
builder = new TwoBuilderImpl();
}
}
public Car buildCar(){
return builder.buildCar();
}
}
public class BuilderTest {//тест
public static void main(String[] args) {
Build build build = new Build(1);
build.buildCar();
}
}
Prototype (Прототип)
Опис:- Допомагає створити дубльований об'єкт із кращою продуктивністю, замість нового створюється клон наявного об'єкта, що повертається. Клонує наявний об'єкт.
interface Copyable {
Copyable copy();
}
class ComplicatedObject implements Copyable {
private Type type;
public enum Type {
ONE, TWO
}
public ComplicatedObject copy() {
ComplicatedObject complicatedobject = new ComplicatedObject();
return complicatedobject;
}
public void setType(Type type) {
this.type = type;
}
}
public class PrototypeTest {//тест
public static void main(String[] args) {
ComplicatedObject prototype = new ComplicatedObject();
ComplicatedObject clone = prototype.copy();
clone.setType(ComplicatedObject.Type.ONE);
}
}
Структурні
Adapter (Адаптер)
Опис:- Використовуючи патерн, ми можемо об'єднати два несумісні об'єкти. Конвертер між двома несумісними об'єктами.
class PBank {
private int balance;
public PBank() { balance = 100; }
public void getBalance() {
System.out.println("PBank balance = " + balance);
}
}
class ABank {
private int balance;
public ABank() { balance = 200; }
public void getBalance() {
System.out.println("ABank balance = " + balance);
}
}
class PBankAdapter extends PBank {
private ABank abank;
public PBankAdapter(ABank abank) {
this.abank = abank;
}
public void getBalance() {
abank.getBalance();
}
}
public class AdapterTest {//тест
public static void main(String[] args) {
PBank pbank = new PBank();
pbank.getBalance();
PBankAdapter abank = new PBankAdapter(new ABank());
abank.getBalance();
}
}
Composite (Компонувальник)
Опис:- Групує кілька об'єктів у деревоподібну структуру, використовуючи один клас. Дає змогу працювати з кількома класами через один об'єкт.
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
interface Car {
void draw(String color);
}
class SportCar implements Car {
public void draw(String color) {
System.out.println("SportCar color: " + color);
}
}
class UnknownCar implements Car {
public void draw(String color) {
System.out.println("UnknownCar color: " + color);
}
}
class Drawing implements Car {
private List<Car> cars = new ArrayList<Car>();
public void draw(String color) {
for(Car car : cars) {
car.draw(color);
}
}
public void add(Car s){
this.cars.add(s);
}
public void clear(){
System.out.println();
this.cars.clear();
}
}
public class CompositeTest {//тест
public static void main(String[] args) {
Car sportCar = new SportCar();
Car unknownCar = new UnknownCar();
Drawing drawing = new Drawing();
drawing.add(sportCar);
drawing.add(unknownCar);
drawing.draw("green");
drawing.clear();
drawing.add(sportCar);
drawing.add(unknownCar);
drawing.draw("white");
}
}
Proxy (Замісник)
Опис:- Представляє об'єкти, які можуть контролювати інші об'єкти, перехоплюючи їхні виклики. Можна перехопити виклик оригінального об'єкта.
interface Image {
void display();
}
class RealImage implements Image {
private String file;
public RealImage(String file){
this.file = file;
load(file);
}
private void load(String file){
System.out.println("Завантаження " + file);
}
public void display() {
System.out.println("Перегляд " + file);
}
}
class ProxyImage implements Image {
private String file;
private RealImage image;
public ProxyImage(String file){
this.file = file;
}
public void display() {
if(image == null){
image = new RealImage(file);
}
image.display();
}
}
public class ProxyTest {//тест
public static void main(String[] args) {
Image image = new ProxyImage("test.jpg");
image.display();
image.display();
}
}
Flyweight (Легковаговик)
Опис:- Замість створення великої кількості схожих об'єктів, об'єкти використовуються повторно. Заощаджує пам'ять.
class Flyweight {
private int row;
public Flyweight(int row) {
this.row = row;
System.out.println("ctor: " + this.row);
}
void report(int col) {
System.out.print(" " + row + col);
}
}
class Factory {
private Flyweight[] pool;
public Factory(int maxRows) {
pool = new Flyweight[maxRows];
}
public Flyweight getFlyweight(int row) {
if (pool[row] == null) {
pool[row] = new Flyweight(row);
}
return pool[row];
}
}
public class FlyweightTest {//тест
public static void main(String[] args) {
int rows = 5;
Factory theFactory = new Factory(rows);
for (int i = 0; i < rows; i++) {
for (int j = 0; j < rows; j++) {
theFactory.getFlyweight(i).report(j);
}
System.out.println();
}
}
}
Facade (Фасад)
Опис:- Приховує складну систему класів, приводячи всі виклики до одного об'єкта. Поміщає виклик кількох складних об'єктів в один об'єкт.
interface Car {
void start();
void stop();
}
class Key implements Car {
public void start() {
System.out.println("Вставити ключі");
}
public void stop() {
System.out.println("Витягнути ключі");
}
}
class Engine implements Car {
public void start() {
System.out.println("Запустити двигун");
}
public void stop() {
System.out.println("Зупинити двигун");
}
}
class Facade {
private Key key;
private Engine engine;
public Facade() {
key = new Key();
engine = new Engine();
}
public void startCar() {
key.start();
engine.start();
}
public void stoptCar() {
key.stop();
engine.stop();
}
}
public class FacadeTest {//тест
public static void main(String[] args) {
Facade facade = new Facade();
facade.startCar();
System.out.println();
facade.stoptCar();
}
}
Bridge (Міст)
Опис:- Поділяє реалізацію й абстракцію, дає можливість змінювати їх вільно один від одного. Робить конкретні класи незалежними від класів реалізації інтерфейсу.
interface Engine {
void setEngine();
}
abstract class Car {
protected Engine engine;
public Car(Engine engine){
this.engine = engine;
}
abstract public void setEngine();
}
class SportCar extends Car {
public SportCar(Engine engine) {
super(engine);
}
public void setEngine() {
System.out.print("SportCar engine: ");
engine.setEngine();
}
}
class UnknownCar extends Car {
public UnknownCar(Engine engine) {
super(engine);
}
public void setEngine() {
System.out.print("UnknownCar engine: ");
engine.setEngine();
}
}
class SportEngine implements Engine {
public void setEngine(){
System.out.println("sport");
}
}
class UnknownEngine implements Engine {
public void setEngine(){
System.out.println("unknown");
}
}
public class BridgeTest {//тест
public static void main(String[] args) {
Car sportCar = new SportCar(new SportEngine());
sportCar.setEngine();
System.out.println();
Car unknownCar = new UnknownCar(new UnknownEngine());
unknownCar.setEngine();
}
}
Decorator (Декоратор)
Опис:- Додає нові функціональні можливості наявного об'єкта без прив'язки його структури.
interface Car {
void draw();
}
class SportCar implements Car {
public void draw() {
System.out.println("SportCar");
}
}
class UnknownCar implements Car {
public void draw() {
System.out.println("UnknownCar");
}
}
abstract class CarDecorator implements Car {
protected Car decorated;
public CarDecorator(Car decorated){
this.decorated = decorated;
}
public void draw(){
decorated.draw();
}
}
class BlueCarDecorator extends CarDecorator {
public BlueCarDecorator(Car decorated) {
super(decorated);
}
public void draw() {
decorated.draw();
setColor();
}
private void setColor(){
System.out.println("Color: red");
}
}
public class DecoratorTest {//тест
public static void main(String[] args) {
Car sportCar = new SportCar();
Car blueUnknownCar = new BlueCarDecorator(new UnknownCar());
sportCar.draw();
System.out.println();
blueUnknownCar.draw();
}
}
Поведінкові
Template Method (Шаблонний метод)
Опис:- Дає змогу визначити основу алгоритму і дає змогу підкласам перевизначати певні кроки алгоритму, не змінюючи його загальну структуру.
abstract class Car {
abstract void startEngine();
abstract void stopEngine();
public final void start(){
startEngine();
stopEngine();
}
}
class OneCar extends Car {
public void startEngine() {
System.out.println("Start engine.");
}
public void stopEngine() {
System.out.println("Stop engine.");
}
}
class TwoCar extends Car {
public void startEngine() {
System.out.println("Start engine.");
}
public void stopEngine() {
System.out.println("Stop engine.");
}
}
public class TemplateTest {//тест
public static void main(String[] args) {
Car car1 = new OneCar();
car1.start();
System.out.println();
Car car2 = new TwoCar();
car2.start();
}
}
Mediator (Посередник)
Опис:- Надає клас посередника, який обробляє всі зв'язки між різними класами.
class Mediator {
public static void sendMessage(User user, String msg){
System.out.println(user.getName() + ": " + msg);
}
}
class User {
private String name;
public User(String name){
this.name = name;
}
public String getName() {
return name;
}
public void sendMessage(String msg){
Mediator.sendMessage(this, msg);
}
}
public class MediatorTest {//тест
public static void main(String[] args) {
User user1 = new User("user1");
User user2 = new User("user2");
user1.sendMessage("message1");
user2.sendMessage("message2");
}
}
Chain of Responsibility (Ланцюжок відповідальностей)
Опис:- Дає змогу уникнути жорсткої залежності відправника запиту від його одержувача, водночас запит може бути опрацьований кількома об'єктами.
interface Payment {
void setNext(Payment payment);
void pay();
}
class VisaPayment implements Payment {
private Payment payment;
public void setNext(Payment payment) {
this.payment = payment;
}
public void pay() {
System.out.println("Visa Payment");
}
}
class PayPalPayment implements Payment {
private Payment payment;
public void setNext(Payment payment) {
this.payment = payment;
}
public void pay() {
System.out.println("PayPal Payment");
}
}
public class ChainofResponsibilityTest {//тест
public static void main(String[] args) {
Payment visaPayment = new VisaPayment();
Payment payPalPayment = new PayPalPayment();
visaPayment.setNext(payPalPayment);
visaPayment.pay();
}
}
Observer (Спостерігач)
Опис:- Дає змогу одним об'єктам спостерігати за діями, що відбуваються в інших об'єктах.
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
interface Observer {
void event(List<String> strings);
}
class University {
private List<Observer> observers = new ArrayList<Observer>();
private List<String> students = new ArrayList<String>();
public void addStudent(String name) {
students.add(name);
notifyObservers();
}
public void removeStudent(String name) {
students.remove(name);
notifyObservers();
}
public void addObserver(Observer observer){
observers.add(observer);
}
public void removeObserver(Observer observer) {
observers.remove(observer);
}
public void notifyObservers(){
for (Observer observer : observers) {
observer.event(students);
}
}
}
class Director implements Observer {
public void event(List<String> strings) {
System.out.println("The list of students has changed: " + strings);
}
}
public class ObserverTest {//тест
public static void main(String[] args) {
University university = new University();
Director director = new Director();
university.addStudent("Vaska");
university.addObserver(director);
university.addStudent("Anna");
university.removeStudent("Vaska");
}
}
Strategy (Стратегія)
Опис:- Визначає низку алгоритмів, даючи змогу взаємодіяти між ними. Алгоритм стратегії може бути змінений під час виконання програми.
interface Strategy {
void download(String file);
}
class DownloadWindownsStrategy implements Strategy {
public void download(String file) {
System.out.println("windows download: " + file);
}
}
class DownloadLinuxStrategy implements Strategy {
public void download(String file) {
System.out.println("linux download: " + file);
}
}
class Context {
private Strategy strategy;
public Context(Strategy strategy){
this.strategy = strategy;
}
public void download(String file){
strategy.download(file);
}
}
public class StrategyTest {//тест
public static void main(String[] args) {
Context context = new Context(new DownloadWindownsStrategy());
context.download("file.txt");
context = new Context(new DownloadLinuxStrategy());
context.download("file.txt");
}
}
Command (Команда)
Опис:- Дає змогу інкапсулювати різні операції в окремі об'єкти.
interface Command {
void execute();
}
class Car {
public void startEngine() {
System.out.println("запустити двигун");
}
public void stopEngine() {
System.out.println("зупинити двигун");
}
}
class StartCar implements Command {
Car car;
public StartCar(Car car) {
this.car = car;
}
public void execute() {
car.startEngine();
}
}
class StopCar implements Command {
Car car;
public StopCar(Car car) {
this.car = car;
}
public void execute() {
car.stopEngine();
}
}
class CarInvoker {
public Command command;
public CarInvoker(Command command){
this.command = command;
}
public void execute(){
this.command.execute();
}
}
public class CommandTest {//тест
public static void main(String[] args) {
Car car = new Car();
StartCar startCar = new StartCar(car);
StopCar stopCar = new StopCar(car);
CarInvoker carInvoker = new CarInvoker(startCar);
carInvoker.execute();
}
}
State (Стан)
Опис:- Дає змогу об'єкту змінювати свою поведінку залежно від його стану.
interface State {
void doAction();
}
class StartPlay implements State {
public void doAction() {
System.out.println("start play");
}
}
class StopPlay implements State {
public void doAction() {
System.out.println("stop play");
}
}
class PlayContext implements State {
private State state;
public void setState(State state){
this.state = state;
}
public void doAction() {
this.state.doAction();
}
}
public class StateTest {//тест
public static void main(String[] args) {
PlayContext playContext = new PlayContext();
State startPlay = new StartPlay();
State stopPlay = new StopPlay();
playContext.setState(startPlay);
playContext.doAction();
playContext.setState(stopPlay);
playContext.doAction();
}
}
Visitor (Відвідувач)
Опис:- Використовується для спрощення операцій над угрупованнями пов'язаних об'єктів.
interface Visitor {
void visit(SportCar sportCar);
void visit(Engine engine);
void visit(Whell whell);
}
interface Car {
void accept(Visitor visitor);
}
class Engine implements Car {
public void accept(Visitor visitor) {
visitor.visit(this);
}
}
class Whell implements Car {
public void accept(Visitor visitor) {
visitor.visit(this);
}
}
class SportCar implements Car {
Car[] cars;
public SportCar(){
cars = new Car[]{new Engine(), new Whell()};
}
public void accept(Visitor visitor) {
for (int i = 0; i < cars.length; i++) {
cars[i].accept(visitor);
}
visitor.visit(this);
}
}
class CarVisitor implements Visitor {
public void visit(SportCar computer) {
print("car");
}
public void visit(Engine engine) {
print("engine");
}
public void visit(Whell whell) {
print("whell");
}
private void print(String string) {
System.out.println(string);
}
}
public class VisitorTest {//тест
public static void main(String[] args) {
Car computer = new SportCar();
computer.accept(new CarVisitor());
}
}
Interpreter (Інтерпретатор)
Опис:- Дає змогу визначити граматику простої мови для проблемної області.
interface Expression {
String interpret(Context context);
}
class Context {
public String getLowerCase(String s){
return s.toLowerCase();
}
public String getUpperCase(String s){
return s.toUpperCase();
}
}
class LowerExpression implements Expression {
private String s;
public LoverExpression(String s) {
this.s = s;
}
public String interpret(Context context) {
return context.getLoverCase(s);
}
}
class UpperExpression implements Expression {
private String s;
public UpperExpression(String s) {
this.s = s;
}
public String interpret(Context context) {
return context.getUpperCase(s);
}
}
public class InterpreterTest {//тест
public static void main(String[] args) {
String str = "TesT";
Context context = new Context();
Expression loverExpression = new LoverExpression(str);
str = loverExpression.interpret(context);
System.out.println(str);
Expression upperExpression = new UpperExpression(str);
str = upperExpression.interpret(context);
System.out.println(str);
}
}
Iterator (Ітератор)
Опис:- Послідовно здійснює доступ до елементів об'єкта колекції, не знаючи його основного представлення.
interface Iterator {
boolean hasNext();
Object next();
}
class Numbers {
public int num[] = {1 , 2, 3};
public Iterator getIterator() {
return new NumbersIterator();
}
private class NumbersIterator implements Iterator {
int ind;
public boolean hasNext() {
if(ind < num.length) return true;
return false;
}
public Object next() {
if(this.hasNext()) return num[ind++];
return null;
}
}
}
public class IteratorTest {//тест
public static void main(String[] args) {
Numbers numbers = new Numbers();
Iterator iterator = numbers.getIterator();
while (iterator.hasNext()) {
System.out.println(iterator.next());
}
}
}
Memento (Зберігач)
Опис:- Дає змогу зберегти поточний стан об'єкта, пізніше цей стан можна відновити. Не порушує інкапсуляцію.
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
class Memento {
private String name;
private int age;
public Memento(String name, int age){
this.name = name;
this.age = age;
}
public String getName() {
return name;
}
public int getAge() {
return age;
}
}
class User {
private String name;
private int age;
public User(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
System.out.println(String.format("create: name = %s, age = %s", name, age));
}
public Memento save(){
System.out.println(String.format("save: name = %s, age = %s", name, age));
return new Memento(name, age);
}
public void restore(Memento memento){
name = memento.getName();
age = memento.getAge();
System.out.println(String.format("restore: name = %s, age = %s", name, age));
}
}
class SaveUser {
private List<Memento> list = new ArrayList<Memento>();
public void add(Memento memento){
list.