java设计模式笔记行为模式第二篇

不变（Immutable）模式
一个对象的状态在对象被创建之后就不再变化，这就是不变模式。

一、不变模式有两种模式
1、弱不变模式
一个类的实例的状态是不可变化的，但是这个类的子类的实例具有可能会变化的状态。这样的类符合弱不变模式的定义。
要实现弱不变模式，一个类必须满足下面条件：
第一、所考虑的对象没有任何方法会修改对象的状态，这样一来，当对象的构造子将对象的状态初始化之后，
????? 对象的状态便不再改变。
第二、所有的属性都应当是私有的。不要声明任何的公共的属性，以防客户端对象直接修改任何的内部状态。
第三、这个对象所引用到的其它对象如果是可变对象的话，必须设法限制外界对这些可变对象的访问，以防止外界修改
????? 这些对象。如果可能，应当尽量在不变对象内部初始化这些被引用到的对象，而不要在客户端初始化，然后再
????? 传入到不变对象内部来。如果某个可变对象必须在客户端初始化，然后再传入到不变对象里的话，就应当考虑
????? 在不变对象初始化的时候，将这个可变对象复制一份，而不再使用原来的拷贝。
弱不变模式的缺点是：
第一、一个弱不变对象的自对象可以是可变对象；换言之，一个弱不变对象的子对象可能是可变的
第二、这个可变的子对象可能可以修改父对象的状态，从而可能会允许外界修改父对象的状态。
2、强不变模式
一个类的实例的状态不会改变，同时它的子类的实例也具有不可变化的状态。这样的类符合强不变模式。
要实现强不变模式，一个类必须首先满足弱不变模式所要求的所有条件，并且还要满足下面的条件之一：
第一、所考虑的类所有的方法都应当是final：这样这个类的子类不能够置换掉此类的方法
第二、这个类本身就是final的，那么这个类就不可能会有子类，从而也就不可能有被子类修改的问题。593P

二、不变模式的优缺点
不变模式有很明显的有点：
1、因为不能修改一个不变对象的状态，所以可以避免由此引起的不必要的程序错误；换言之，一个不变模式的对象要比可变的
?? 对象更加容易维护。
2、因为没有任何一个线程能够修改不变对象的内部状态，一个不变对象自动就是线程安全的，
?? 这样就可以省掉处理同步化的开销。一个不变对象可以自由地被不同的客户端共享。
不变模式唯一的缺点是：
一旦需要修改一个不变对象的状态，就只好创建一个新的同类对象。在需要濒繁修改不变对象的环境里，会有大量的不变对象
作为中间结果被创建出来，再被java语言的垃圾回收器收集走。这是一种资源上的浪费。

三、一个用来说明不变模式的复数类例子

1. //----- ??
2. ????????package?day1114; ??
3. ??
4. @SuppressWarnings("serial") ??
5. public?final?class?Complex?extends?Number?implements?java.io.Serializable, ??
6. ????????Cloneable,?Comparable?{ ??
7. ????//?虚数单位 ??
8. ????public?static?final?Complex?i?=?new?Complex(0.0,?1.0); ??
9. ??
10. ????//?复数的实部 ??
11. ????private?double?re; ??
12. ??
13. ????//?复数的虚部 ??
14. ????private?double?im; ??
15. ??
16. ????//?构造子，根据传进的复数再构造一个数学值的复数 ??
17. ????public?Complex(Complex?z)?{ ??
18. ????????re?=?z.re; ??
19. ????????im?=?z.im; ??
20. ????} ??
21. ??
22. ????//?根据传进的实部和虚部构造一个复数对象 ??
23. ????public?Complex(double?re,?double?im)?{ ??
24. ????????this.re?=?re; ??
25. ????????this.im?=?im; ??
26. ????} ??
27. ??
28. ????//?构造子，根据一个实部构造复数对象 ??
29. ????public?Complex(double?re)?{ ??
30. ????????this.re?=?re; ??
31. ????????this.im?=?0.0; ??
32. ????} ??
33. ??
34. ????//?默认构造子，构造一个为零的复数 ??
35. ????public?Complex()?{ ??
36. ????????re?=?0.0; ??
37. ????????im?=?0.0; ??
38. ????} ??
39. ??
40. ????//?把本复数与作为参数传进的复数相比较 ??
41. ????public?boolean?equals(Complex?z)?{ ??
42. ????????return?(re?==?z.re?&&?im?==?z.im); ??
43. ????} ??
44. ??
45. ????//?把本对象与作为参数传进的对象相比较 ??
46. ????public?boolean?equals(Object?obj)?{ ??
47. ????????if?(obj?==?null)?{ ??
48. ????????????return?false; ??
49. ????????}?else?if?(obj?instanceof?Complex)?{ ??
50. ????????????return?equals((Complex)?obj); ??
51. ????????}?else?{ ??
52. ????????????return?false; ??
53. ????????} ??
54. ????} ??
55. ??
56. ????public?int?hashCode()?{ ??
57. ????????long?re_bits?=?Double.doubleToLongBits(re); ??
58. ????????long?im_bits?=?Double.doubleToLongBits(im); ??
59. ????????return?(int)?((re_bits?^?im_bits)?^?((re_bits?^?im_bits)?>>?32)); ??
60. ????} ??
61. ??
62. ????//?返回本复数的实部 ??
63. ????public?double?real()?{ ??
64. ????????return?re; ??
65. ????} ??
66. ??
67. ????//?返回本复数的虚部 ??
68. ????public?double?imag()?{ ??
69. ????????return?im; ??
70. ????} ??
71. ??
72. ????//?静态方法，返还作为参数传进的复数的实部 ??
73. ????public?static?double?real(Complex?z)?{ ??
74. ????????return?z.re; ??
75. ????} ??
76. ??
77. ????//?静态方法，返还作为参数传进的复数的虚部 ??
78. ????public?static?double?imag(Complex?z)?{ ??
79. ????????return?z.im; ??
80. ????} ??
81. ??
82. ????//?静态方法，返还作为参数传进的复数的相反数 ??
83. ????public?static?Complex?negate(Complex?z)?{ ??
84. ????????return?new?Complex(-z.re,?-z.im); ??
85. ????} ??
86. ??
87. ????//?静态方法，返还作为参数传进的复数的共轭数 ??
88. ????public?static?Complex?conjugate(Complex?z)?{ ??
89. ????????return?new?Complex(z.re,?-z.im); ??
90. ????} ??
91. ??
92. ????//?静态方法，返还两个数的和 ??
93. ????public?static?Complex?add(Complex?x,?Complex?y)?{ ??
94. ????????return?new?Complex(x.re?+?y.re,?x.im?+?y.im); ??
95. ????} ??
96. ??
97. ????public?static?Complex?add(Complex?x,?double?y)?{ ??
98. ????????return?new?Complex(x.re?+?y,?x.im); ??
99. ????} ??
100. ??
101. ????public?static?Complex?add(double?x,?Complex?y)?{ ??
102. ????????return?new?Complex(x?+?y.re,?y.im); ??
103. ????} ??
104. ??
105. ????//?静态方法，返还两个数的差 ??
106. ????public?static?Complex?subtract(Complex?x,?Complex?y)?{ ??
107. ????????return?new?Complex(x.re?-?y.re,?x.im?-?y.im); ??
108. ????} ??
109. ??
110. ????public?static?Complex?subtract(Complex?x,?double?y)?{ ??
111. ????????return?new?Complex(x.re?-?y,?x.im); ??
112. ????} ??
113. ??
114. ????public?static?Complex?subtract(double?x,?Complex?y)?{ ??
115. ????????return?new?Complex(x?-?y.re,?-y.im); ??
116. ????} ??
117. ??
118. ????//?静态方法，返还两个数的乘积 ??
119. ????public?static?Complex?multiply(Complex?x,?Complex?y)?{ ??
120. ????????return?new?Complex(x.re?*?y.re?-?x.im?*?y.im,?x.re?*?y.im?+?x.im?*?y.re); ??
121. ????} ??
122. ??
123. ????public?static?Complex?multiply(Complex?x,?double?y)?{ ??
124. ????????return?new?Complex(x.re?*?y,?x.im?*?y); ??
125. ????} ??
126. ??
127. ????public?static?Complex?multiply(double?x,?Complex?y)?{ ??
128. ????????return?new?Complex(x?*?y.re,?x?*?y.im); ??
129. ????} ??
130. ??
131. ????public?static?Complex?multiplyImag(Complex?x,?double?y)?{ ??
132. ????????return?new?Complex(-x.im?*?y,?x.re?*?y); ??
133. ????} ??
134. ??
135. ????public?static?Complex?multiplyImag(double?x,?Complex?y)?{ ??
136. ????????return?new?Complex(-x?*?y.im,?x?*?y.re); ??
137. ????} ??
138. ??
139. ????//?静态方法，返还两个数的商 ??
140. ????public?static?Complex?divide(Complex?x,?Complex?y)?{ ??
141. ????????double?a?=?x.re; ??
142. ????????double?b?=?x.im; ??
143. ????????double?c?=?y.re; ??
144. ????????double?d?=?y.im; ??
145. ????????@SuppressWarnings("unused") ??
146. ????????double?scale?=?Math.max(Math.abs(c),?Math.abs(d)); ??
147. ????????double?den?=?c?*?c?+?d?*?d; ??
148. ????????return?new?Complex((a?*?c?+?b?*?d)?/?den,?(b?*?c?-?a?*?d)?/?den); ??
149. ????} ??
150. ??
151. ????public?static?Complex?divide(Complex?x,?double?y)?{ ??
152. ????????return?new?Complex(x.re?/?y,?x.im?/?y); ??
153. ????} ??
154. ??
155. ????public?static?Complex?divide(double?x,?Complex?y)?{ ??
156. ????????double?den,?t; ??
157. ????????Complex?z; ??
158. ????????if?(Math.abs(y.re)?>?Math.abs(y.im))?{ ??
159. ????????????t?=?y.im?/?y.re; ??
160. ????????????den?=?y.re?+?y.im?*?t; ??
161. ????????????z?=?new?Complex(x?/?den,?-x?*?t?/?den); ??
162. ????????}?else?{ ??
163. ????????????t?=?y.re?/?y.im; ??
164. ????????????den?=?y.im?+?y.re?*?t; ??
165. ????????????z?=?new?Complex(x?*?t?/?den,?-x?/?den); ??
166. ????????} ??
167. ????????return?z; ??
168. ????} ??
169. ??
170. ????//?静态方法，返还复数的绝对值 ??
171. ????public?static?double?abs(Complex?z)?{ ??
172. ????????return?z.re?*?z.re?-?z.im?*?z.im; ??
173. ????} ??
174. ??
175. ????//?静态方法，返还复数的相位角 ??
176. ????public?static?double?argument(Complex?z)?{ ??
177. ????????return?Math.atan2(z.im,?z.re); ??
178. ????} ??
179. ??
180. ????//?返还复数的字符串 ??
181. ????public?String?toString()?{ ??
182. ????????if?(im?==?0.0)?{ ??
183. ????????????return?String.valueOf(re); ??
184. ????????} ??
185. ????????if?(re?==?0.0)?{ ??
186. ????????????return?String.valueOf(im)?+?"i"; ??
187. ????????} ??
188. ??
189. ????????String?sign?=?((im?<?0.0)???""?:?"+"); ??
190. ????????return?(String.valueOf(re)?+?sign?+?String.valueOf(im)?+?"i"); ??
191. ????} ??
192. ??
193. ????@Override??
194. ????public?double?doubleValue()?{ ??
195. ????????//?TODO?Auto-generated?method?stub ??
196. ????????return?0; ??
197. ????} ??
198. ??
199. ????@Override??
200. ????public?float?floatValue()?{ ??
201. ????????//?TODO?Auto-generated?method?stub ??
202. ????????return?0; ??
203. ????} ??
204. ??
205. ????@Override??
206. ????public?int?intValue()?{ ??
207. ????????//?TODO?Auto-generated?method?stub ??
208. ????????return?0; ??
209. ????} ??
210. ??
211. ????@Override??
212. ????public?long?longValue()?{ ??
213. ????????//?TODO?Auto-generated?method?stub ??
214. ????????return?0; ??
215. ????} ??
216. ??
217. ????public?int?compareTo(Object?o)?{ ??
218. ????????//?TODO?Auto-generated?method?stub ??
219. ????????return?0; ??
220. ????} ??
221. } ??
222. ???????? ??
223. ????????//客户端 ??
224. ????????public?class?TestComplex{ ??
225. ????????????public?static?void?main(String?args[]){ ??
226. ????????????????Complex?c1?=?new?Complex(10,20); ??
227. ????????????????Complex?c2?=?new?Complex(0,1); ??
228. ????????????????Complex?res?=?Complex.mnltiply(c1,c2); ??
229. ????????????????System.out.println("Real?part?=?"?+?res.real()); ??
230. ????????????????System.out.println("Imaginary?part?=?"?+?res.imag()); ??
231. ????????????} ??
232. ????????}??