Java_设计模式

发表于 2018-04-12 更新于 2024-09-08

Java设计模式简介

本文介绍了常用的工厂模式，抽象工厂模式，单例模式（四种实现），代理模式等常用设计模式，

使用设计模式是为了重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性。毫无疑问，设计模式于己于他人于系统都是多赢的，设计模式使代码编制真正工程化，设计模式是软件工程的基石。

总共23种设计模式，这里只介绍了常用的几种，其他的需要时再往文中补充。

创建型模式:对象怎么来

这些设计模式提供了一种创建对象的同时，隐藏创建逻辑的方式，而不是使用new运算符直接实例化对象。这使得程序在判断针对某个给定实例需要创建哪些对象时更为灵活。

工厂模式（Factory Pattern）

创建一个工厂类，创建对象有实例化工厂类，然后给与变量名来实现。这样就实现了对客户端隐藏逻辑的作用，但是却会产生一个额外的工厂类,会增加系统的复杂度。

public class ShapeFactory {
   //使用 getShape 方法获取形状类型的对象
   public Shape getShape(String shapeType){
      if(shapeType == null){
         return null;
      }        
      if(shapeType.equalsIgnoreCase("CIRCLE")){
         return new Circle();
      } else if(shapeType.equalsIgnoreCase("RECTANGLE")){
         return new Rectangle();
      } else if(shapeType.equalsIgnoreCase("SQUARE")){
         return new Square();
      }
      return null;
   }
}

抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）

抽象工厂模式也就是不仅生产鼠标，同时生产键盘。
也就是PC厂商是个父类，有生产鼠标，生产键盘两个接口。
戴尔工厂，惠普工厂继承它，可以分别生产戴尔鼠标+戴尔键盘，和惠普鼠标+惠普键盘。
创建工厂时，由戴尔工厂创建。
后续工厂.生产鼠标()则生产戴尔鼠标，工厂.生产键盘()则生产戴尔键盘。

在抽象工厂模式中，假设我们需要增加一个工厂

假设我们增加华硕工厂，则我们需要增加华硕工厂，和戴尔工厂一样，继承PC厂商。
之后创建华硕鼠标，继承鼠标类。创建华硕键盘，继承键盘类。
即可。

在抽象工厂模式中，假设我们需要增加一个产品

假设我们增加耳麦这个产品，则首先我们需要增加耳麦这个父类，再加上戴尔耳麦，惠普耳麦这两个子类。
之后在PC厂商这个父类中，增加生产耳麦的接口。最后在戴尔工厂，惠普工厂这两个类中，分别实现生产戴尔耳麦，惠普耳麦的功能。

单例模式（Singleton Pattern）

1、懒汉式，线程不安全

描述：这种方式是最基本的实现方式，这种实现最大的问题就是不支持多线程。因为没有加锁 synchronized，所以严格意义上它并不算单例模式。

代码实例：

public class Singleton {  
    private static Singleton instance;  
    private Singleton (){}  //默认实现类设为私有 使其无法被外部访问
  
    public static Singleton getInstance() {  
    if (instance == null) {  //当两个线程同时进入时，线程不安全
        instance = new Singleton();  
    }  
    return instance;  
    }  
}

2、懒汉式，线程安全

描述：这种方式具备很好的 lazy loading，能够在多线程中很好的工作，但是，效率很低，99% 情况下不需要同步。
优点：第一次调用才初始化，避免内存浪费。
缺点：必须加锁 synchronized 才能保证单例，但加锁会影响效率。

代码实例：

public class Singleton {  
    private static Singleton instance;  
    private Singleton (){}  
    public static synchronized Singleton getInstance() {  //通过加同步锁来实现线程安全
    if (instance == null) {  
        instance = new Singleton();  
    }  
    return instance;  
    }  
}

3、饿汉式，通过静态加载实现线程安全

描述：这种方式比较常用，但容易产生垃圾对象。
优点：没有加锁，执行效率会提高。
缺点：类加载时就初始化，浪费内存。
它基于 classloder 机制避免了多线程的同步问题（优先加载静态变量，静态方法），不过，instance 在类装载时就实例化，虽然导致类装载的原因有很多种，在单例模式中大多数都是调用 getInstance 方法，但是也不能确定有其他的方式（或者其他的静态方法）导致类装载，这时候初始化 instance 显然没有达到 lazy loading 的效果。

代码实例：

public class Singleton {  
    private static Singleton instance = new Singleton();//静态类变量，当类被加载时，优先加载静态变量和静态方法  
    private Singleton (){}  
    public static Singleton getInstance() {  
    return instance;  
    }  
}

4、登记式/静态内部类，线程安全

描述：这种方式同样利用了 classloder 机制来保证初始化 instance 时只有一个线程，它跟第 3 种方式不同的是：第 3 种方式只要 Singleton 类被装载了，那么 instance 就会被实例化（没有达到 lazy loading 效果），而这种方式是 Singleton 类被装载了，instance 不一定被初始化。因为 SingletonHolder 类没有被主动使用，只有通过显式调用 getInstance 方法时，才会显式装载 SingletonHolder 类，从而实例化 instance。想象一下，如果实例化 instance 很消耗资源，所以想让它延迟加载，另外一方面，又不希望在 Singleton 类加载时就实例化，因为不能确保 Singleton 类还可能在其他的地方被主动使用从而被加载，那么这个时候实例化 instance 显然是不合适的。这个时候，这种方式相比第 3 种方式就显得很合理。

代码实例：

public class Singleton {  
    private static class SingletonHolder {  //设置静态内部类 这样就解决了内存浪费的问题
    private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();  
    }  
    private Singleton (){}  
    public static final Singleton getInstance() {  
    return SingletonHolder.INSTANCE;  
    }  
}

代理模式（Proxy Pattern）

所谓代理模式是指客户端并不直接调用实际的对象，而是通过调用代理，来间接的调用实际的对象。
为什么要采用这种间接的形式来调用对象呢？一般是因为客户端不想直接访问实际的对象，或者访问实际的对象存在困难，因此通过一个代理对象来完成间接的访问。
在现实生活中，这种情形非常的常见，比如火车票代售点

代理模式

Subject接口的实现

1
2
3

public interface Subject {
    void visit();
}

实现了Subject接口的两个类：

public class RealSubject implements Subject {

    private String name = "byhieg";
    @Override
    public void visit() {
        System.out.println(name);
    }
}
public class ProxySubject implements Subject{

    private Subject subject;

    public ProxySubject(Subject subject) {
        this.subject = subject;
    }

    @Override
    public void visit() {
        subject.visit();
    }
}
//每一个代理类都需要实现一遍委托类，如果接口增加方法，则代理类也要跟着修改。

Java设计模式简介

创建型模式:对象怎么来

工厂模式（Factory Pattern）

抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）

单例模式（Singleton Pattern）

1、懒汉式，线程不安全

2、懒汉式，线程安全

3、饿汉式，通过静态加载实现线程安全

4、登记式/静态内部类，线程安全

代理模式（Proxy Pattern）

相关引用