Cat Slave

Design Pattern

2019/05/12

创建型模式

单例模式

单例模式保证系统实例的唯一性。首先需要将构造方法私有化，避免外部程序创建该类实例。然后提供一个全局静态方法获取该类实例，用户也只能通过该方法获取实例。

  1. 构造函数私有化
  2. 提供一个方法获取实例（因为外部不能创建该类对象，所以提供的方法只能是静态方法，以及提供的实例变量也是静态变量）

单例模式常见实现：

  1. 懒汉模式（要用的时候才创建实例）
  2. 饿汉模式（类加载的时候就创建实例）
  3. 静态内部类（类加载的时候就创建实例）
  4. 双重锁校验

懒汉模式

public class LazySingleton {

    // 这里必须是私有静态变量
    private static LazySingleton instance;

    // 1. 构造函数私有化
    private LazySingleton() {}

    // 2. 提供一个方法获取实例
    public static synchronized LazySingleton getInstance() {
        if(instance == null) {
            instance = new LazySingleton();
        }
        return instance;
    }
}

饿汉模式

public class HungrySingleton {

    // 类加载时候就创建实例
    private static HungrySingleton instance = new HungrySingleton();

    private HungrySingleton() {

    }

    public static HungrySingleton getInstance() {
        return instance;
    }
}
静态内部类
public class Singleton {

    static class SingletonHolder() {
        // 静态内部类来创建外部类实例，在类加载过程的初始化阶段，就会创建实例
        private static final Singleton instance = new Singleton();
    }

    private Singleton() {}

    public static final Singleton getInstance() {
        return SingletonHodler.instance;
    }
}
双重锁校验
public class LazySingleton {

    // 这里必须是私有静态变量
    private volatile static LazySingleton instance;

    // 1. 构造函数私有化
    private LazySingleton() {}

    // 2. 提供一个方法获取实例
    public static LazySingleton getInstance() {
        if(instance == null) {
            synchronized(LazySingleton.class) {
                if(instance == null) {
                    instance = new LazySingleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}
反射问题

Class对象的Constructor.newInstance()方法可以调用私有的构造函数创建对象，即可以通过反射获取对象实例。

反射可以获取类中的方法、构造函数，并修改它们的访问权限。

这里以HungrySingleton举例（LazySingleton一样）

public class TestSingleton {


    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {

        HungrySingleton instance = HungrySingleton.getInstance();

        System.out.println(instance);

        Constructor<HungrySingleton> constructor = HungrySingleton.class.getDeclaredConstructor();

        // 这里通过反射又实例化出了一个新的对象
        constructor.setAccessible(true);
        HungrySingleton hungrySingleton = constructor.newInstance();

        System.out.println(hungrySingleton);
    }
}

可以给构造函数做条件判断，判断静态变量是否已初始化，如果初始化过就直接抛异常。但是这种方式也会有问题，如果先通过反射创建对象，那对于懒汉模式的静态变量还是null，后面再通过getInstance方法又会创建一个新的实例处理。

枚举实现单例

原型模式

调用实例的clone方法或其他方式来创建对象。

Java中的复制分为浅复制和深复制：

  • 浅复制：不复制对象的引用类型，基本数据类型重新创建并赋值，引用类型直接指向原有对象的引用。
  • 深复制：基本类型和引用类型都重新创建和复制。通过重新引用类型的clone方法，实现深拷贝。

代理模式

通过代理对象实现对原对象方法的访问。

  • 原本方式：直接实例化实现了目标接口的目标类对象
  • 代理方法：实例化实现了目标接口的代理类对象，由代理对象内部创建并持有目标类对象，并代理目标对象的方法调用。
  1. 代理和对象都实现目标接口；
  2. 代理并持有对象，在方法内部调用对象。

外观模式

外观模式也叫门面模式，Facade类对目标类的细节进行屏蔽，对外只提供必需的接口和数据。

Tomcat与Servlet的交互利用了门面模式。

工厂模式

提供一种创建对象的模式。

通俗讲就是通过工厂方法替代new操作创建对象，将创建对象的过程封装在工厂方法里。

  1. 定义接口
  2. 定义实现类
  3. 定义工厂类，提供create方法，在create方法内创建实现类并返回实例

抽象工厂模式

提供了一种创建工厂的工厂模式，是一种对工厂的封装。

抽象工厂封装了创建对应工厂的方法，然后再由对应工厂来创建对象。

结构型模式

桥接模式

Bridge Pattern 抽象和实现解耦。主要解决需求多变，使用类继承方式情况下导致的类多问题。将继承关系转为关联关系，降低类与类之间的耦合。

将抽象和实现解耦，通过关联方式实现。

享元模式

Flyweight Pattern 通过对象的复用来减少对象的创建次数和数量。

一般使用场景是：需要一个对象时，享元模式会先从缓存里查找使用现有对象，如果没找到，再创建新的对象并加入缓冲中。

特别是针对大对象，创建销毁非常耗时，所以可以通过重用共享的方式来使用大对象

代码设计：

  1. 一般会定义一个FlyweightFactory享元工厂，内部持有一个容器保存一批用于复用的对象。
  2. 每次get时会先从容器中检查对象是否存在，存在则直接返回使用；不存在，则新创建对象放入容器中，再返回使用。

门面模式

Facade Pattern 对多个子系统的封装，对外提供一个统一的访问入口。降低调用者的访问难度，无需去了解各个系统之间的关系。

组合模式

Composite Pattern 又叫部分成体模式。

行为型模式

策略模式

为同一个行为定义不同策略，并为每个策略都实现了不同的方法，系统根据不同策略自动切换行为。

特点就是可以将不同的计算方法进行封装

策略模式的实现是在接口中定义不同的策略，由实现类完成策略的具体实现，并为用户提供一个策略状态存储上下文（Context）中完成策略的存储和状态的改变。

  1. 定义策略接口
  2. 实现多个策略接口实现类
  3. 定义策略上下文，持有所有策略实现类通过用户传入策略ID获取对应策略实现（选择策略逻辑由上下文实现），或者用户直接传入策略实现类（选择策略逻辑由用户实现）

不足之处

  1. 调用者需要知道所有的策略，调用的时候需要指定具体的策略
  2. 业务场景非常多时，会造成有非常多的策略类需要去维护

模板模式

父类实现公共部分算法，子类实现可变部分的算法。父类一般定义为抽象类，实现基础代码，提供抽象方法，将具体实现延迟到子类中。

  1. 定义抽象类：实现基础代码（内部调用抽象模板方法），提供抽象模板方法
  2. 子类继承抽象类：实现抽象模板方法，该方法由父类调用

观察者模式

被观察者状态发生变化时，会通知订阅的观察者对象，以完成状态的传播。通知常常以事件驱动方式实现。

  1. 事件监听
  2. 发布订阅

命令模式

Command Pattern 将请求封装成命令，基于事件驱动进行异步执行，实现发送者和执行者的解耦。

命令模式一般有这四个角色：

  1. Command 命令接口或抽象命令类
  2. Concrete Command 具体命令实现
  3. Receiver 命令执行者
  4. Invoker 命令发送者

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