常见设置模式（单例模式&工厂模式）

1. 为什么需要学习设计模式
设计模式（Design pattern）代表了最佳的实践，是很多优秀的软件开发人员的经验总结，是解决特定问题的解决方案。它并不是语法规定，也不拘泥于特定语言。恰当的使用设计模式可以代码的可复用性，可维护性，可扩展性，健壮性及安全性，这些都是系统非常重要的非功能性需求。

设计模式的广泛使用起始于1995年，GOF（四人帮）出版的《设计模式
：可复用面向对象软件基础》。

本部分相关的示例代码：

https://gitee.com/lisenaq/patterndemo.git

2. 常见的设计模式
  2.1 单例模式

 概念
保证在内存中只用一个实例

 使用场景
比如：系统配置文件的管理，这些配置文件只要使用一个单例对象进行读写即可，系统总其他地方需要使用配置信息时，只要使用该单例对象进行获取就可以了，这样便于统一管理配置信息。

 优缺点
优点：

在内存中只有一个对象，节省内存空间
避免频繁的创建销毁对象，可以提高性能
避免对共享资源的多重占用，简化访问
为整个系统提供一个全局访问点
缺点：

不使用于变化频繁的对象
滥用单例将带来一些负面问题，如为了节省资源将数据库连接池对象设计为的单例类，可能会导致共享连接池对象的程序过多二出现连接池溢出；

 示例
饥饿模式 

/**
 * 单例模式，饥饿加载
 */
public class SingletonDemo {
 
    //1. 需要有一个私有的构造函数，防止该类通过new的方式创建实例
    private SingletonDemo(){}
 
    //2. 饥饿模式，首先生成一个实例
    private static final SingletonDemo instance = new SingletonDemo();
 
    //3. 静态方法，用于获取已经生成的实例
    public static SingletonDemo getInstance() {
        return instance;
    }
 
    public String hello(String name) {
        return "hello " + name;
    }
 
}

这种直线方式简单，且线程是安全的。

懒汉模式

第一种方法（单例模式：懒汉式，有线程问题）

/**
 * 单例模式： 懒汉式
 */
public class SingletonDemo02 {
 
    private SingletonDemo02(){}
 
    private static SingletonDemo02 singletonDemo02 = null;
 
    public static SingletonDemo02 getInstance() {
 
        if (singletonDemo02 == null) {
            singletonDemo02 = new SingletonDemo02();
        }
 
        return singletonDemo02;
    }
 
    public String hello(String name) {
        return "hello " + name;
    }
 
}

注意： 这种方式在多线程访问时会有问题。

第二种写法（单例模式：线程安全，但性能较低）

/**
 * 单例模式： 懒汉式，线程安全，但性能较低
 */
public class SingletonDemo03 {
 
    private SingletonDemo03() {
    }
 
    private static SingletonDemo03 singletonDemo03 = null;
 
    public static synchronized SingletonDemo03 getInstance(){
        if(singletonDemo03 == null) {
            singletonDemo03 = new SingletonDemo03();
        }
        return singletonDemo03;
    }
 
    public String hello(String name) {
        return "hello " + name;
    }
 
}

第三种方式（单例模式：懒汉式，存在小问题）

public class SingletonDemo03 {
 
    private SingletonDemo03() {
    }
 
    private static SingletonDemo03 singletonDemo03 = null;
 
    public static  SingletonDemo03 getInstance(){
        //系统减小同步块来提升性能，可以吗？
        if(singletonDemo03 == null) {
            synchronized (SingletonDemo03.class) {
                singletonDemo03 = new SingletonDemo03();
            }
        }
        return singletonDemo03;
    }
 
    public String hello(String name) {
        return "hello " + name;
    }
 
}

第四种方式（单例模式：懒汉式，双重检查单例）

/**
 * 单例模式： 懒汉式，双重检查单例
 */
public class SingletonDemo03 {
 
    private SingletonDemo03(){
    }
 
    private static SingletonDemo03 singletonDemo03 = null;
 
    public static  SingletonDemo03 getInstance(){
        //减小同步块，并使用双重检查来保证线程安装，可以吗？
        if(singletonDemo03 == null) {
            synchronized (SingletonDemo03.class) {
                if(singletonDemo03 == null) {
                    singletonDemo03 = new SingletonDemo03();
                }
            }
        }
        return singletonDemo03;
    }
 
    public String hello(String name) {
        return "hello " + name;
    }
 
}

第五种方式（单例模式：懒加载，线程安全）

/**
 * 单例模式： 懒加载, 线程安全
 */
public class SingletonDemo04 {
 
    //阻止外部实例化
    private SingletonDemo04(){
        try {
            Thread.sleep(10);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
 
    //使用静态内部类来使用一个SingletonDemo04对象
    private static class SingletonDemoHolder {
        private final static SingletonDemo04 instance = new SingletonDemo04();
    }
 
    public static SingletonDemo04 getInstance() {
        return SingletonDemoHolder.instance;
    }
 
    public String hello(String name) {
        return "hello " + name;
    }
 
}

第六种方法（单例模式：懒汉式，enum（枚举型））

public enum  SingletonDemo05 {
 
    INSTANCE;
 
    public String hello(String name) {
        return "hello " + name;
    }
    
}

可以保证单例

 2.2 工厂模式
 概念
用于产生对象的方法或者式类，称之为工厂。 上面所讲到的单例模式也可以看作为一个特殊的工厂。

 使用场景
为什么需要工作模式，原来使用new的方式感觉也很简单，且好懂？

使用工厂的原因是我们可以通过工厂模式，来集中控制对象的创建过程，这样可以给设计带

来更多的灵活性。

比如：spring的IOC容器就是工厂模式的经典实现。

 工厂方法
用于生产指定系列的对象。已鸭子为例，鸭子有真的鸭子，橡皮鸭，电子玩具鸭等。如何能方便的创建出各种鸭子，并将创建过程控制起来，以便于以后的维护和扩展？

类图：

 

抽象工厂
用于生成指定产品族，一个产品族中包括多种产品。例如：
我们都比较熟悉的电脑制造相关行业，有HP，罗技，联想，戴尔，近几年华为，小米也进来了，每个生产商生产的电脑又包括鼠标，键盘，屏幕等等配件。此时我们需要使用工厂模式来进行管理不同的产品族，这时使用简单工厂（也有叫作工厂方法的）已经无法满足要求，此时可以使用抽象工厂。

类图：

 

 2.3 责任链模式
 概念
责任链模式是一个对象的行为模式，很多对象之间形成一条链条，处理请求在这个链条上进行传递，直到责任链的上的某个对象决定处理请求（也可扩展为几个对象处理），这个过程对于用户来说是透明的，也就是说用户并不需要知道是责任链上的哪个对象处理的请求，对请求是否处理由链条上的对象自己决定。

为了便于理解我们可以想象一下击鼓传花的游戏。

 使用场景
web容器中的过滤器算是责任链模式的一个经典场景。另外举个例子：当在论坛上提交内容时，论坛系统需要对一些关键词进行处理，看看有没有包含一些敏感词汇，而这些敏感词汇我们可以使用责任链模式进行处理。

 类图

 

2.4 观察者模式
 概念
观察者模式是对象的行为模式，有时也称为“发布/订阅模式”或者“监听器模式”。

观察者模式定义了观察者和被观察者之间的一点多的关系，让多个观察者对象可以响应一个被观察者对象。

 使用场景
比较经典的使用场景，比如：java中的swing包中对事件的处理。浏览器对鼠标，键盘等事件的处理等， spring中的事件发布机制也是使用该模式。

 类图

 

小结

观察者模式是使用的非常广泛，比如：Listener，Hook，Callback等等，其实都是观察者的一种应用，名称叫法不同而已，思路基本相同。