Java设计模式

前言：设计模式简述

设计模式是一种编程思想，它实际就是面向对象思想的实际运用。它体现了复用性、低耦合性、高扩张性等等面向对象的思想，能大大提高我们的项目质量。

总共有23种设计模式，这些模型在大多时候是混合在一起使用的，它们各自有优点和缺点，应结合实际正确使用。

• 创建型模式
  单例模式、工厂模式、抽象工厂模式、建造者模式、原型模式

• 结构式模式
  设配器模式、桥接模式、装饰模式、组合模式、外观模式、享元模式、代理模式

• 行为型模式
  模板方法模式、命令模式、迭代器模式、观察者模式、中介者模式、备忘录模式、解释器模式、状态模式、策略模式、访问者模式、职责链模式

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创建者模式

单例模式

顾名思义，单例模式就是一个类在整个运行时期，只有一个实例对象。为什么会出现单例模式呢？比如对于某些类，它的创建和销毁过程过于复杂，且它可以复用，如果对它进行频繁的创建和销毁，就会浪费大量资源。所以单例模式应运而生。

• 优点：可以节省不必要浪费的资源
• 特点
  1. 类在整个运行期间都只有一个实例
  2. 构造器私有，有公开的构造实例的静态方法
  3. 有一个静态的类实例对象，表示唯一存在的实例对象

下面来看代码，单例模式有两种实现方式，分别是饿汉式和懒汉式：

饿汉式
public class Test {
    private Test() {
    }

    private static final Test test = new Test();

    public static Test getInstance(){
        return test;
    }
}

懒汉式
public class Test {
    private Test() {
    }

    private static Test test;

    public static Test getInstance(){
        if(test == null){
            test = new Test();
        }
        return test;
    }
}

顾名思义，饿汉式就是加载的时候就去创建实例对象，懒汉式就是在第一次使用的时候再去创建实例对象，毫无疑问，肯定是懒汉式比较优秀。不过懒汉式也有缺点，就是它是线程不安全的。

懒汉式不是线程安全的，那怎么解决呢？加锁嘛，我们可以用synchronized锁住就好。但是如果直接在getInstance()方法上加锁又对性能影响过大，所以我们可以考虑一下方法。

public class Test {
    private Test() {
    }

    private static Test test;

    public static synchronized Test getInstance(){
        if(test == null){
            synchronized (Test.class){
                test = new Test();
            }
        }
        return test;
    }
}

如上面，使用类锁便可解决，但真的解决了吗？并没有，这个代码还是有问题的，因为假如已经有多个线程进入if语句里，就会造成创建多个实例对象，从而破坏了单例模式，所以需要再加一个判断，也就是我们的双重检测锁模式的懒汉式，也叫DLC懒汉式。

public class Test {
    private Test() {
    }

    private static Test test;

    public static synchronized Test getInstance(){
        if(test == null){
            synchronized (Test.class){
                if(test == null){
                    test = new Test();
                }
            }
        }
        return test;
    }
}

还没完，如果你对多线程熟悉，你会发现test = new Test();这一步并不是原子操作，它分为3步操作，所以可能会出现指令重排，造成错误，所以应该将test对象使用volatile修饰。所以完整的懒加载且线程安全的写法如下：

public class Test {
    private Test() {
    }

    private static volatile Test test;

    public static synchronized Test getInstance(){
        if(test == null){
            synchronized (Test.class){
                if(test == null){
                    test = new Test();
                }
            }
        }
        return test;
    }
}

但是但是，还是没完，以上的写法其实都是可以通过反射来破坏单例模式的，对此我们也有对策，就是采用枚举类型，枚举类型是无法通过反射来破坏的，它会报出异常。但是枚举类型又不能用于懒汉式，它的原理和饿汉式相同，类加载的时候就已经构建好实例对象了。

所以当前暂时没有同时满足懒汉式、线程安全、反射不能破坏的写法，只能满足其中的两种，这就是单例模式，如果有兴趣也可以看下以下两个视频：

https://www.bilibili.com/video/BV1pt4y1X7kt?from=search&seid=16397970082293022209
https://www.bilibili.com/video/BV1K54y197iS?from=search&seid=16397970082293022209

工厂模式

还是先说说为什么要有工厂模式吧。工厂模式是为了解耦：把对象的创建和使用的过程分开。就是Class A 想调用 Class B ，那么A只是调用B的方法，而至于B的实例化，就交给工厂类。

其次，工厂模式可以降低代码重复。如果创建对象B的过程都很复杂，需要一定的代码量，而且很多地方都要用到，那么就会有很多的重复代码。我们可以这些创建对象B的代码放到工厂里统一管理。既减少了重复代码，也方便以后对B的创建过程的修改维护。

同理由于创建过程都由工厂统一管理，所以发生业务逻辑变化，不需要找到所有需要创建B的地方去逐个修正，只需要在工厂里修改即可，降低维护成本。

下面有一篇博客，个人觉得写得很不错，对于了解工厂模式的作用有很大帮助：

https://blog.youkuaiyun.com/kocscs123/article/details/53243847?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%2522159594280519724811852397%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334…%2522%257D&request_id=159594280519724811852397&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2_allfirst_rank_ecpm_v3~pc_rank_v2-1-53243847.first_rank_ecpm_v3_pc_rank_v2&utm_term=%E5%B7%A5%E5%8E%82%E6%A8%A1%E5%BC%8F%E4%BD%9C%E7%94%A8&spm=1018.2118.3001.4187

工厂模式分为两种：简单工厂模式和工厂方法模式，它们的核心本质就是实例化对象不直接new出来，而是使用工厂方法创建，正如我们熟知的一些类有Factory，如线程池。这样实现了创建者和调用者的分离。

• 优点：降低了耦合度，使创建者和使用者分离
• 分类
  • 简单工厂模式：用来生产同一等级结构中的任意产品，代码量较小，但增加新产品需要修改已有代码
  • 工厂方法模式：用来生产同一等级结构中的固定产品，代码量较大，但支持增加新产品，只需在原有基础上扩展即可

下面举例来演示下这两种方法，用买车的例子。假如有两种车，分别为AB种，它们实现了car这个接口，现在有用户来买车：

简单工厂模式

public interface Car {
    void name();
}

class A implements Car{
    @Override
    public void name() {
        System.out.println("A种车");
    }
}

class B implements Car{
    @Override
    public void name() {
        System.out.println("B种车");
    }
}

class Factory{
    public static A getA(){
        return new A();
    }

    public static B getB(){
        return new B();
    }
}

class  Customer{
    public static void main(String[] args) {
        //不直接new对象，而是通过工厂创建实例对象
        A a = Factory.getA();
        a.name();
        B b = Factory.getB();
        b.name();
    }
}

上面便是简单工厂模式实现，但是如果我们新增一种车，则必定要改动工厂的代码，不符合我们的面向对象思想。下面我们来看下工厂方法模式：

工厂方法模式

public interface Car {
    void name();
}

class A implements Car{
    @Override
    public void name() {
        System.out.println("A种车");
    }
}

class B implements Car{
    @Override
    public void name() {
        System.out.println("B种车");
    }
}

interface CarFactory{
     Car getInstance();
}

class ACarFactory implements CarFactory{

    @Override
    public Car getInstance() {
        return new A();
    }
}

class BCarFactory implements CarFactory{
    @Override
    public Car getInstance() {
        return new B();
    }
}

class  Customer{
    public static void main(String[] args) {
        //不直接new对象，而是通过工厂创建实例对象
        A a = (A)new ACarFactory().getInstance();
        a.name();
        B b = (B)new BCarFactory().getInstance();
        b.name();
    }
}

从上面我们可以很清楚的看到，如果我们有了一种新的车，我们只需要新建一个新的工厂然后实现工厂接口就可以了，且各种车的工厂是独立的，我们也可以在各种车工厂里提供特有方法，但是弊端也很明显，就是代码量大大增加，每多一种车就要多出一个工厂。所以我们要根据实际情况决定。

抽象工厂模式