Java：设计模式

参考

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简介

总体来说设计模式分为三类共23种。

创建型模式，共五种：工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、建造者模式、原型模式。

结构型模式，共七种：适配器模式、装饰器模式、代理模式、外观模式、桥接模式、组合模式、享元模式。

行为型模式，共十一种：策略模式、模板方法模式、观察者模式、迭代子模式、责任链模式、命令模式、备忘录模式、状态模式、访问者模式、中介者模式、解释器模式。

工厂模式

简单工厂模式

定义了一个创建对象的类，由这个类来封装实例化对象的行为。
如下，Pizza工厂生产chesse pepper greek三种类型的pizza，所有创建pizza对象的行为都要通过SimplePizzaFactory这个类完成。

public class SimplePizzaFactory {public Pizza CreatePizza(String ordertype) {Pizza pizza = null;if (ordertype.equals("cheese")) {pizza = new CheesePizza();} else if (ordertype.equals("greek")) {pizza = new GreekPizza();} else if (ordertype.equals("pepper")) {pizza = new PepperPizza();}return pizza;}
}

工厂方法模式

简单工厂模式有一个问题是对象的创建依赖工厂类本身，如果要拓展程序必须对工厂类进行修改。
可以定义一个创建对象的抽象方法，并创建多个不同的工厂类实现该抽象方法，这样需要增加新功能时直接增加新的工厂类即可，如下。

// OrderPizza中的抽象方法
abstract Pizza createPizza();// 伦敦和纽约两个工厂实现抽象方法
public class LDOrderPizza extends OrderPizza {Pizza createPizza(String ordertype) {Pizza pizza = null;if (ordertype.equals("cheese")) {pizza = new LDCheesePizza();} else if (ordertype.equals("pepper")) {pizza = new LDPepperPizza();}return pizza;}
}
public class NYOrderPizza extends OrderPizza {Pizza createPizza(String ordertype) {Pizza pizza = null;if (ordertype.equals("cheese")) {pizza = new NYCheesePizza();} else if (ordertype.equals("pepper")) {pizza = new NYPepperPizza();}return pizza;}}

这个模式的好处是如果想增加功能，只需新增实现类即可。

抽象工厂模式

上述模式抽象程度仍不足，如客户想吃伦敦工厂的pizza，还需亲自调用伦敦工厂的createPizza方法。可以进一步优化，使用户只需传入自己的需求作为参数即可，不用亲自寻找不同的工厂。

点单方法如下，只需向固定的对象传入不同参数即可。

public class PizzaStroe {public static void main(String[] args) {OrderPizza mOrderPizza;mOrderPizza = new OrderPizza("London");}
}

抽象工厂的接口如下

public interface AbsFactory {Pizza CreatePizza(String ordertype) ;
}

工厂实现如下

public class LDFactory implements AbsFactory {@Overridepublic Pizza CreatePizza(String ordertype) {Pizza pizza = null;if ("cheese".equals(ordertype)) {pizza = new LDCheesePizza();} else if ("pepper".equals(ordertype)) {pizza = new LDPepperPizza();}return pizza;}
}

总结

简单工厂模式就是建立一个实例化对象的类，在该类中对多个对象实例化。工厂方法模式是定义了一个创建对象的抽象方法，由子类决定要实例化的类。这样做的好处是再有新的类型的对象需要实例化只要增加子类即可。抽象工厂模式定义了一个接口用于创建对象族，而无需明确指定具体类。抽象工厂也是把对象的实例化交给了子类，即支持拓展。同时提供给客户端接口，避免了用户直接操作子类工厂。

单例模式

确保一个类最多只有一个实例，并提供一个全局访问点。可以分为预加载和懒加载两种。

预加载

在使用单例对象之前先加载其到内存

public class PreloadSingleton {public static PreloadSingleton instance = new PreloadSingleton();//其他的类无法实例化单例类的对象private PreloadSingleton() {};public static PreloadSingleton getInstance() {return instance;}
}

懒加载

为了避免内存浪费，可以等用到该单例对象的时候再创建。

public class Singleton {private static Singleton instance=null;private Singleton(){};public static Singleton getInstance(){if(instance==null){instance=new Singleton();}return instance;}
}

线程安全问题

预加载可以保证线程安全，懒加载无法保证线程安全，因为if判断后执行代码是非原子性的，而且new操作内部也无法保证顺序性，因为创建一个对象分三步

memory=allocate();//1:初始化内存空间ctorInstance(memory);//2:初始化对象instance=memory();//3:设置instance指向刚分配的内存地址

jvm为了提高程序执行性能，会对没有依赖关系的代码进行重排序，上面2和3行代码可能被重新排序。我们用两个线程来说明线程是不安全的。线程A和线程B都创建对象。其中，A2和A3的重排序，将导致线程B在B1处判断出instance不为空，线程B接下来将访问instance引用的对象。此时，线程B将会访问到一个还未初始化的对象（线程不安全）。

可以使用synchronized关键字保证线程安全，如果在getInstance函数上加此关键字，那么无论有没有初始化实例都会影响其他线程的执行，出于性能考虑，把关键字加到if判空的语句块内，保证instance没有实例化时才加锁。然后还需使用volatile关键字保证对象实例化过程的顺序性。

public class Singleton {private static volatile Singleton instance = null;private Singleton() {};public static synchronized Singleton getInstance() {if (instance == null) {synchronized (instance) {if (instance == null) {instance = new Singleton();}}}return instance;}
}

策略模式

策略模式定义了一系列算法，并将每个算法封装起来，使得他们可以相互替换，且算法的变化不会影响到客户。

例：实现一个加减的功能类图如下

抽象策略角色定义如下

public interface Strategy {public int calc(int num1,int num2);
}

具体策略角色继承于抽象策略角色，分别实现了加减法。

public class AddStrategy implements Strategy {@Overridepublic int calc(int num1, int num2) {// TODO Auto-generated method stubreturn num1 + num2;}}
public class SubstractStrategy implements Strategy {@Overridepublic int calc(int num1, int num2) {// TODO Auto-generated method stubreturn num1 - num2;}

环境角色引用抽象角色给客户端调用

public class Environment {private Strategy strategy;public Environment(Strategy strategy) {this.strategy = strategy;}public int calculate(int a, int b) {return strategy.calc(a, b);}}

客户端调用环境角色完成计算

public class MainTest {public static void main(String[] args) {Environment environment=new Environment(new AddStrategy());int result=environment.calculate(20, 5);System.out.println(result);Environment environment1=new Environment(new SubstractStrategy());int result1=environment1.calculate(20, 5);System.out.println(result1);}}