java实验中用到的各种常用设计模式总结与归纳
在几次java实验之中，我们应用了大量的设计模式，下面我归纳了其中几种非常常用的设计模式：
一． 工厂模式（Factory Pattern）
工厂模式是java编程中最为常用的几种设计模式之一。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。在工厂模式中，我们在创建对象时不会对客户端暴露创建逻辑，并且是通过使用一个共同的接口来指向新创建的对象。在Lab3中，我们在创建多轨道系统的时候，就对于工厂模式有了即为成功的运用。
具体实现：
先定义抽象物品类的接口
然后是各种物品的具体实现
之后定义抽象工厂的接口
最后是各种具体工厂的实现，具体工厂里产生各种具体物体
总结：
意图：定义一个创建对象的接口，让其子类自己决定实例化哪一个工厂类，工厂模式使其创建过程延迟到子类进行。
主要解决：主要解决接口选择的问题。
何时使用：我们明确地计划不同条件下创建不同实例时。
如何解决：让其子类实现工厂接口，返回的也是一个抽象的产品。
关键代码：创建过程在其子类执行。
优点： 1、一个调用者想创建一个对象，只要知道其名称就可以了。 2、扩展性高，如果想增加一个产品，只要扩展一个工厂类就可以。 3、屏蔽产品的具体实现，调用者只关心产品的接口。
缺点：每次增加一个产品时，都需要增加一个具体类和对象实现工厂，使得系统中类的个数成倍增加，在一定程度上增加了系统的复杂度，同时也增加了系统具体类的依赖。这并不是什么好事。
注意事项：作为一种创建类模式，在任何需要生成复杂对象的地方，都可以使用工厂方法模式。有一点需要注意的地方就是复杂对象适合使用工厂模式，而简单对象，特别是只需要通过 new 就可以完成创建的对象，无需使用工厂模式。如果使用工厂模式，就需要引入一个工厂类，会增加系统的复杂度。
二． 策略模式（Strategy Pattern）
在策略模式（Strategy Pattern）中，一个类的行为或其算法可以在运行时更改。这种类型的设计模式属于行为型模式。在策略模式中，我们创建表示各种策略的对象和一个行为随着策略对象改变而改变的 context 对象（策略上下文）。策略对象改变 context 对象的执行算法。
在Lab3中TrackGame分组方法的实现以及Lab5中IO的选择均使用到了策略模式，可见它在java编程中非常常用
具体实现：
先定义一个抽象策略接口
然后是各种策略的具体实现
之后建立策略上下文统一管理
最后是策略的调用
总结：
意图：定义一系列的算法,把它们一个个封装起来, 并且使它们可相互替换。
主要解决：在有多种算法相似的情况下，使用 if…else 所带来的复杂和难以维护。
何时使用：一个系统有许多许多类，而区分它们的只是他们直接的行为。
如何解决：将这些算法封装成一个一个的类，任意地替换。
关键代码：实现同一个接口。
优点： 1、算法可以自由切换。 2、避免使用多重条件判断。 3、扩展性良好。
缺点： 1、策略类会增多。 2、所有策略类都需要对外暴露。
三． 原型模式（Prototype Pattern）
原型模式（Prototype Pattern）是用于创建重复的对象，同时又能保证性能。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。这种模式是实现了一个原型接口，该接口用于创建当前对象的克隆。当直接创建对象的代价比较大时，则采用这种模式。例如，一个对象需要在一个高代价的数据库操作之后被创建。我们可以缓存该对象，在下一个请求时返回它的克隆，在需要的时候更新数据库，以此来减少数据库调用。
在Lab5中，我们成功使用了原型模式对于代码进行优化，提高代码的性能
具体实现：
比较常用的实现方式比较简单，即为直接返回父辈的克隆方法
总结：
意图：用原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷贝这些原型创建新的对象。
主要解决：在运行期建立和删除原型。
何时使用： 1、当一个系统应该独立于它的产品创建，构成和表示时。 2、当要实例化的类是在运行时刻指定时，例如，通过动态装载。 3、为了避免创建一个与产品类层次平行的工厂类层次时。 4、当一个类的实例只能有几个不同状态组合中的一种时。建立相应数目的原型并克隆它们可能比每次用合适的状态手工实例化该类更方便一些。
如何解决：利用已有的一个原型对象，快速地生成和原型对象一样的实例。
关键代码： 1、实现克隆操作，在 JAVA 继承 Cloneable，重写 clone()，在 .NET 中可以使用 Object 类的 MemberwiseClone() 方法来实现对象的浅拷贝或通过序列化的方式来实现深拷贝。 2、原型模式同样用于隔离类对象的使用者和具体类型（易变类）之间的耦合关系，它同样要求这些"易变类"拥有稳定的接口。
优点： 1、性能提高。 2、逃避构造函数的约束。
缺点： 1、配备克隆方法需要对类的功能进行通盘考虑，这对于全新的类不是很难，但对于已有的类不一定很容易，特别当一个类引用不支持串行化的间接对象，或者引用含有循环结构的时候。 2、必须实现 Cloneable 接口。
心得与体会：
在六个Lab中，我们使用了大量的设计模式，其中有十分常用的，也有很冷门的。设计模式虽然在编写的时候需要额外花时间去按照规定的模式编写而不能随心所欲，但是也给我们的代码带来了极大的提升。我深刻了解到了这其中的便利。
在今后的java及其他代码的编写过程中，如果我们可以熟练掌握各种常用设计模式的使用，则不但可以提升我们程序代码的及结构性，可读性，方便别人理解，而且可以或多或少地提高我们程序的性能，优化时间空间复杂度。所以在之后的代码编写时，也要时刻记得学习设计模式，使用设计模式，升华设计模式。