Beispiele für GoF-Entwurfsmuster in Javas Kernbibliotheken

Ich lerne GoF Java Design Patterns und möchte einige Beispiele aus dem wirklichen Leben sehen. Was sind einige gute Beispiele für diese Entwurfsmuster in den Kernbibliotheken von Java?

Eine Übersicht über viele Designmuster finden Sie in Wikipedia . Es wird auch erwähnt, welche Muster von GoF erwähnt werden. Ich werde sie hier zusammenfassen und versuchen, so viele Musterimplementierungen wie möglich zuzuweisen, die sowohl in der Java SE- als auch in der Java EE-API enthalten sind.

Schöpfungsmuster

Abstrakte Fabrik ^{_{(erkennbar an den Erstellungsmethoden, die die Fabrik selbst zurückgeben, die wiederum zum Erstellen eines anderen abstrakten / Schnittstellentyps verwendet werden kann)}}

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

Builder ^{_{(erkennbar an Erstellungsmethoden, die die Instanz selbst zurückgeben)}}

• java.lang.StringBuilder#append() (nicht synchronisiert)
• java.lang.StringBuffer#append() (synchronisiert)
• java.nio.ByteBuffer#put()(auch auf CharBuffer, ShortBuffer, IntBuffer, LongBuffer, FloatBufferund DoubleBuffer)
• javax.swing.GroupLayout.Group#addComponent()
• Alle Implementierungen von java.lang.Appendable
• java.util.stream.Stream.Builder

Factory-Methode ^{_{(erkennbar an Erstellungsmethoden, die eine Implementierung eines Abstract- / Interface-Typs zurückgeben)}}

• java.util.Calendar#getInstance()
• java.util.ResourceBundle#getBundle()
• java.text.NumberFormat#getInstance()
• java.nio.charset.Charset#forName()
• java.net.URLStreamHandlerFactory#createURLStreamHandler(String) (Gibt ein Singleton-Objekt pro Protokoll zurück.)
• java.util.EnumSet#of()
• javax.xml.bind.JAXBContext#createMarshaller() und andere ähnliche Methoden

Prototyp ^{_{(erkennbar an Erstellungsmethoden, die eine andere Instanz von sich selbst mit denselben Eigenschaften zurückgeben)}}

• java.lang.Object#clone()(Die Klasse muss implementieren java.lang.Cloneable)

Singleton ^{_{(erkennbar an Erstellungsmethoden, die jedes Mal dieselbe Instanz (normalerweise von sich selbst) zurückgeben)}}

• java.lang.Runtime#getRuntime()
• java.awt.Desktop#getDesktop()
• java.lang.System#getSecurityManager()

Strukturmuster

Adapter ^{_{(erkennbar an Erstellungsmethoden, die eine Instanz eines anderen abstrakten / Schnittstellentyps verwenden und eine Implementierung eines eigenen / eines anderen abstrakten / Schnittstellentyps zurückgeben, der die angegebene Instanz dekoriert / überschreibt )}}

• java.util.Arrays#asList()
• java.util.Collections#list()
• java.util.Collections#enumeration()
• java.io.InputStreamReader(InputStream)(gibt a zurück Reader)
• java.io.OutputStreamWriter(OutputStream)(gibt a zurück Writer)
• javax.xml.bind.annotation.adapters.XmlAdapter#marshal() und #unmarshal()

Bridge ^{_{(erkennbar an Erstellungsmethoden, die eine Instanz eines anderen abstrakten / Schnittstellentyps verwenden und eine Implementierung eines eigenen abstrakten / Schnittstellentyps zurückgeben, der die angegebene Instanz delegiert / verwendet )}}

• Noch fällt mir keiner ein. Ein fiktives Beispiel wäre, new LinkedHashMap(LinkedHashSet<K>, List<V>)das eine nicht modifizierbare verknüpfte Karte zurückgibt, die die Elemente nicht klont, sondern verwendet . Die java.util.Collections#newSetFromMap()und singletonXXX()Methoden kommen jedoch nahe.

Zusammengesetzt ^{_{(erkennbar an Verhaltensmethoden, die eine Instanz desselben abstrakten / Schnittstellentyps in eine Baumstruktur aufnehmen)}}

• java.awt.Container#add(Component) (praktisch überall auf Swing also)
• javax.faces.component.UIComponent#getChildren() (praktisch überall auf der JSF-Benutzeroberfläche)

Decorator ^{_{(erkennbar an Erstellungsmethoden, die eine Instanz desselben abstrakten / Schnittstellentyps verwenden, wodurch zusätzliches Verhalten hinzugefügt wird)}}

• Alle Unterklassen von java.io.InputStream, OutputStream, Readerund Writerhaben einen Konstruktor eine Instanz gleichen Typs nehmen.
• java.util.Collections, Die checkedXXX(), synchronizedXXX()und unmodifiableXXX()Methoden.
• javax.servlet.http.HttpServletRequestWrapper und HttpServletResponseWrapper
• javax.swing.JScrollPane

Fassade ^{_{(erkennbar an Verhaltensmethoden, bei denen intern Instanzen verschiedener unabhängiger abstrakter / Schnittstellentypen verwendet werden)}}

• javax.faces.context.FacesContext, Verwendet es intern unter anderem die abstrakten / Interface - Typen LifeCycle, ViewHandler, NavigationHandlerund vieles mehr , ohne dass der Enduser darüber Sorgen hat (die durch Injektion jedoch überschreibbar sind).
• javax.faces.context.ExternalContext, Die intern verwendet ServletContext, HttpSession, HttpServletRequest, HttpServletResponseetc.

Fliegengewicht ^{_{(erkennbar an kreativen Methoden, die eine zwischengespeicherte Instanz zurückgeben, ein bisschen die "Multiton" -Idee)}}

• java.lang.Integer#valueOf(int)(auch auf Boolean, Byte, Character, Short, Longund BigDecimal)

Proxy ^{_{(erkennbar an Erstellungsmethoden, die eine Implementierung eines bestimmten Abstract- / Schnittstellentyps zurückgeben, die wiederum eine andere Implementierung eines bestimmten Abstract- / Schnittstellentyps delegiert / verwendet )}}

• java.lang.reflect.Proxy
• java.rmi.*
• javax.ejb.EJB( Erklärung hier )
• javax.inject.Inject( Erklärung hier )
• javax.persistence.PersistenceContext

Verhaltensmuster

Verantwortungskette ^{_{(erkennbar an Verhaltensmethoden, die (indirekt) dieselbe Methode in einer anderen Implementierung desselben Abstracts / Schnittstellentyps in einer Warteschlange aufrufen)}}

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

Befehl ^{_{(erkennbar an Verhaltensmethoden in einem abstrakten / Schnittstellentyp, der eine Methode in einer Implementierung eines anderen abstrakten / Schnittstellentyps aufruft , der von der Befehlsimplementierung während ihrer Erstellung gekapselt wurde)}}

• Alle Implementierungen von java.lang.Runnable
• Alle Implementierungen von javax.swing.Action

Interpreter ^{_{(erkennbar an Verhaltensmethoden, die eine strukturell unterschiedliche Instanz / einen anderen strukturellen Typ der angegebenen Instanz / des angegebenen Typs zurückgeben; beachten Sie, dass das Parsen / Formatieren nicht Teil des Musters ist, das Muster bestimmt und wie es angewendet wird)}}

• java.util.Pattern
• java.text.Normalizer
• Alle Unterklassen von java.text.Format
• Alle Unterklassen von javax.el.ELResolver

Iterator ^{_{(erkennbar an Verhaltensmethoden, die nacheinander Instanzen eines anderen Typs aus einer Warteschlange zurückgeben)}}

• Alle Implementierungen von java.util.Iterator(also unter anderem auch java.util.Scanner!).
• Alle Implementierungen von java.util.Enumeration

Mediator ^{_{(erkennbar an Verhaltensmethoden, die eine Instanz eines anderen abstrakten / Schnittstellentyps verwenden (normalerweise unter Verwendung des Befehlsmusters), die die angegebene Instanz delegiert / verwendet)}}

• java.util.Timer(alle scheduleXXX()Methoden)
• java.util.concurrent.Executor#execute()
• java.util.concurrent.ExecutorService(die invokeXXX()und submit()Methoden)
• java.util.concurrent.ScheduledExecutorService(alle scheduleXXX()Methoden)
• java.lang.reflect.Method#invoke()

Memento ^{_{(erkennbar an Verhaltensmethoden, die den Status der gesamten Instanz intern ändern )}}

• java.util.Date(Die Setter-Methoden tun dies und Datewerden intern durch einen longWert dargestellt.)
• Alle Implementierungen von java.io.Serializable
• Alle Implementierungen von javax.faces.component.StateHolder

Observer (oder Publish / Subscribe) ^{_{(erkennbar an Verhaltensmethoden, die je nach Status eine Methode für eine Instanz eines anderen Abstract- / Schnittstellentyps aufrufen)}}

• java.util.Observer/ java.util.Observable(wird in der realen Welt allerdings selten verwendet)
• Alle Implementierungen von java.util.EventListener(praktisch überall auf Swing also)
• javax.servlet.http.HttpSessionBindingListener
• javax.servlet.http.HttpSessionAttributeListener
• javax.faces.event.PhaseListener

Zustand ^{_{(recognizeable durch Verhaltens Methoden , die sein Verhalten auf der Instanz des Zustandes abhängig Änderungen , die von außen gesteuert werden kann)}}

• javax.faces.lifecycle.LifeCycle#execute()(gesteuert durch FacesServlet, das Verhalten ist abhängig von der aktuellen Phase (Zustand) des JSF-Lebenszyklus)

Strategy ^{_{(recognizeable durch Verhalten Methoden in einem abstrakten / Schnittstellentyp, der ein Verfahren in einer Implementierung eines ruft verschiedenen Abstract / Schnittstellentypen , das ist gebene in als Methode Argument in die Strategieumsetzung)}}

• java.util.Comparator#compare(), unter anderem von ausgeführt Collections#sort().
• javax.servlet.http.HttpServlet, die service()und alle doXXX()Methoden nehmen HttpServletRequestund HttpServletResponseund der Implementierer muss sie verarbeiten (und sie nicht als Instanzvariablen erhalten!).
• javax.servlet.Filter#doFilter()

Vorlagenmethode ^{_{(erkennbar an Verhaltensmethoden, bei denen bereits ein "Standard" -Verhalten durch einen abstrakten Typ definiert ist)}}

• Alle nicht-abstrakte Methoden java.io.InputStream, java.io.OutputStream, java.io.Readerund java.io.Writer.
• Alle nicht-abstrakte Methoden java.util.AbstractList, java.util.AbstractSetund java.util.AbstractMap.
• javax.servlet.http.HttpServletdoXXX()Standardmäßig senden alle Methoden einen HTTP 405-Fehler "Methode nicht zulässig" an die Antwort. Es steht Ihnen frei, keine oder eine davon zu implementieren.

Besucher ^{_{(erkennbar an zwei verschiedenen abstrakten / Schnittstellentypen, für die Methoden definiert sind, die jeweils den anderen abstrakten / Schnittstellentyp verwenden; der eine ruft tatsächlich die Methode des anderen auf und der andere führt die gewünschte Strategie darauf aus)}}

• javax.lang.model.element.AnnotationValue und AnnotationValueVisitor
• javax.lang.model.element.Element und ElementVisitor
• javax.lang.model.type.TypeMirror und TypeVisitor
• java.nio.file.FileVisitor und SimpleFileVisitor
• javax.faces.component.visit.VisitContext und VisitCallback

1. Beobachtermuster während des gesamten Schwungs ( Observable, Observer)
2. MVC auch in Schwung
3. Adapter Muster: Input und Output HINWEIS: ContainerAdapter, ComponentAdapter, FocusAdapter, KeyAdapter, MouseAdapterist nicht Adapter; Sie sind eigentlich Null-Objekte. Schlechte Namenswahl von Sun.
4. Dekorierermuster ( BufferedInputStreamkönnen andere Ströme dekorieren wie FilterInputStream)
5. AbstractFactory-Muster für das AWT Toolkit und die steckbaren Look-and-Feel-Klassen Swing
6. java.lang.Runtime#getRuntime() ist Singleton
7. ButtonGroup für Mediator-Muster
8. Action, AbstractActionkann für verschiedene visuelle Darstellungen verwendet werden, um denselben Code auszuführen -> Befehlsmuster
9. Internierte Zeichenfolgen oder CellRender in JTable für Flyweight-Muster (Denken Sie auch an verschiedene Pools - Thread-Pools, Verbindungspools, EJB-Objektpools - Bei Flyweight geht es wirklich um die Verwaltung gemeinsam genutzter Ressourcen.)
10. Das Java 1.0-Ereignismodell ist ein Beispiel für die Verantwortungskette, ebenso wie Servlet-Filter.
11. Iteratormuster im Collections Framework
12. Verschachtelte Container in AWT / Swing verwenden das zusammengesetzte Muster
13. Layout Manager in AWT / Swing sind ein Beispiel für Strategie

und viele mehr, denke ich

1. Flyweight wird mit einigen Werten von Byte, Short, Integer, Long und String verwendet.
2. Fassade wird an vielen Orten verwendet, aber das offensichtlichste sind Skriptschnittstellen.
3. Singleton - java.lang.Runtime fällt mir ein.
4. Abstract Factory - Auch Scripting und JDBC-API.
5. Befehl - Rückgängig / Wiederherstellen von TextComponent.
6. Interpreter - RegEx (java.util.regex. ) Und SQL (java.sql. ) API.
7. Prototyp - Nicht 100% sicher, ob dies zählt, aber ich denke, dass die clone()Methode für diesen Zweck verwendet werden kann.

RMI basiert auf Proxy.

Sollte möglich sein, eines für die meisten der 23 Muster in GoF zu zitieren:

1. Abstract Factory: Alle java.sql-Schnittstellen erhalten ihre konkreten Implementierungen von JDBC JAR, wenn der Treiber registriert wird.
2. Builder: java.lang.StringBuilder.
3. Factory-Methode: Unter anderem XML-Fabriken.
4. Prototyp: Vielleicht clone (), aber ich bin mir nicht sicher, ob ich das kaufe.
5. Singleton: java.lang.System
6. Adapter: Adapterklassen in java.awt.event, z. B. WindowAdapter.
7. Bridge: Sammlungsklassen in java.util. Von ArrayList implementierte Liste.
8. Zusammengesetzt: java.awt. java.awt.Component + java.awt.Container
9. Dekorateur: Überall im java.io-Paket.
10. Fassade: ExternalContext verhält sich wie eine Fassade zum Ausführen von Cookies, Sitzungsbereichen und ähnlichen Vorgängen.
11. Fliegengewicht: Ganzzahl, Charakter usw.
12. Proxy: java.rmi-Paket
13. Verantwortungskette: Servlet-Filter
14. Befehl: Menüpunkte schwingen
15. Interpreter: Nein, direkt in JDK, aber JavaCC verwendet dies auf jeden Fall.
16. Iterator: java.util.Iterator-Schnittstelle; kann nicht klarer sein.
17. Mediator: JMS?
18. Erinnerung:
19. Beobachter: java.util.Observer/Observable (allerdings schlecht gemacht)
20. Zustand:
21. Strategie:
22. Vorlage:
23. Besucher:

Ich kann mir keine Beispiele in Java für 10 von 23 vorstellen, aber ich werde sehen, ob ich es morgen besser machen kann. Dafür ist Bearbeiten da.

Das Abstract Factory-Muster wird an verschiedenen Stellen verwendet. Zum Beispiel DatagramSocketImplFactory, PreferencesFactory. Es gibt noch viele weitere --- Durchsuchen Sie das Javadoc nach Schnittstellen, deren Name das Wort "Factory" enthält.

Es gibt auch einige Beispiele für das Factory-Muster.

Obwohl ich mit dieser Uhr eine Art kaputte Uhr bin, verwendet die Java XML-API häufig Factory. Ich meine, schau dir das an:

Document doc = DocumentBuilderFactory.newInstance().newDocumentBuilder().parse(source);
String title = XPathFactory.newInstance().newXPath().evaluate("//title", doc);

...und so weiter und so fort.

Zusätzlich verwenden verschiedene Puffer (StringBuffer, ByteBuffer, StringBuilder) Builder.

• Fabrikmethode

java.util.Collection # Iterator ist ein gutes Beispiel für eine Factory-Methode. Abhängig von der konkreten Unterklasse der Sammlung, die Sie verwenden, wird eine Iterator-Implementierung erstellt. Da sowohl die Factory-Superklasse (Sammlung) als auch der erstellte Iterator Schnittstellen sind, wird sie manchmal mit AbstractFactory verwechselt. Die meisten Beispiele für AbstractFactory in der akzeptierten Antwort (BalusC) sind Beispiele für Factory , eine vereinfachte Version der Factory-Methode, die nicht Teil der ursprünglichen GoF-Muster ist. In Facory wird die Factory-Klassenhierarchie reduziert und die Factory verwendet andere Mittel, um das zurückzugebende Produkt auszuwählen.

• Abstrakte Fabrik

Eine abstrakte Fabrik verfügt über mehrere Fabrikmethoden, die jeweils ein anderes Produkt erstellen. Die von einer Fabrik hergestellten Produkte sollen zusammen verwendet werden (Ihr Drucker und Ihre Patronen stammen besser aus derselben (abstrakten) Fabrik). Wie in den obigen Antworten erwähnt, sind die von Plattform zu Plattform unterschiedlichen Familien von AWT-GUI-Komponenten ein Beispiel dafür (obwohl sich ihre Implementierung von der in Gof beschriebenen Struktur unterscheidet).