设计模式

设计模式一套被反复使用，多数人知晓的代码设计经验的总结，实现可重用代码，使代码更容易被理解，保证代码可靠性。

总体来说，设计模式分为三大类：

创建型模式（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（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（十一种）：策策略模式、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。

常见的设计模式介绍：

1、单例模式

意图：保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。

主要解决：一个全局使用的类频繁地创建与销毁。

何时使用：当您想控制实例数目，节省系统资源的时候。

如何解决：判断系统是否已经有这个单例，如果有则返回，如果没有则创建。

关键代码：构造函数是私有的。

应用实例： 1、一个党只能有一个书记。 2、Windows 是多进程多线程的，在操作一个文件的时候，就不可避免地出现多个进程或线程同时操作一个文件的现象，所以所有文件的处理必须通过唯一的实例来进行。 3、一些设备管理器常常设计为单例模式，比如一个电脑有两台打印机，在输出的时候就要处理不能两台打印机打印同一个文件。

优点： 1、在内存里只有一个实例，减少了内存的开销，尤其是频繁的创建和销毁实例（比如管理学院首页页面缓存）。 2、避免对资源的多重占用（比如写文件操作）。

缺点：没有接口，不能继承，与单一职责原则冲突，一个类应该只关心内部逻辑，而不关心外面怎么样来实例化。

使用场景： 1、要求生产唯一序列号。 2、WEB 中的计数器，不用每次刷新都在数据库里加一次，用单例先缓存起来。 3、创建的一个对象需要消耗的资源过多，比如 I/O 与数据库的连接等。

注意事项：getInstance() 方法中需要使用同步锁 synchronized (Singleton.class) 防止多线程同时进入造成 instance 被多次实例化。

2、工厂模式

在工厂模式中，我们在创建对象时不会对客户端暴露创建逻辑，并且是通过使用一个共同的接口来指向新创建的对象。

意图：定义一个创建对象的接口，让其子类自己决定实例化哪一个工厂类，工厂模式使其创建过程延迟到子类进行。

主要解决：主要解决接口选择的问题。

何时使用：我们明确地计划不同条件下创建不同实例时。

如何解决：让其子类实现工厂接口，返回的也是一个抽象的产品。

关键代码：创建过程在其子类执行。

3、抽象工厂模式

抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）是围绕一个超级工厂创建其他工厂。该超级工厂又称为其他工厂的工厂。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。

在抽象工厂模式中，接口是负责创建一个相关对象的工厂，不需要显式指定它们的类。每个生成的工厂都能按照工厂模式提供对象。

意图：提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定它们具体的类。

主要解决：主要解决接口选择的问题。

何时使用：系统的产品有多于一个的产品族，而系统只消费其中某一族的产品。

如何解决：在一个产品族里面，定义多个产品。

关键代码：在一个工厂里聚合多个同类产品。

4、观察者模式

当对象间存在一对多关系时，则使用观察者模式（Observer Pattern）。比如，当一个对象被修改时，则会自动通知它的依赖对象。观察者模式属于行为型模式。

意图：定义对象间的一种一对多的依赖关系，当一个对象的状态发生改变时，所有依赖于它的对象都得到通知并被自动更新。

主要解决：一个对象状态改变给其他对象通知的问题，而且要考虑到易用和低耦合，保证高度的协作。

何时使用：一个对象（目标对象）的状态发生改变，所有的依赖对象（观察者对象）都将得到通知，进行广播通知。

如何解决：使用面向对象技术，可以将这种依赖关系弱化。

关键代码：在抽象类里有一个 ArrayList 存放观察者们。
 

 

(1)一个线程安全且高效率的单利模式

//一个很好的单例模式
public class DesignModel1 {
    private static DesignModel1 instance;
    //把构造器私有化
    private DesignModel1(){};
    
    public static DesignModel1 getInstance() {
        if(instance ==null) {
            synchronized (DesignModel1.class) {
                if(instance==null) {
                    instance = new DesignModel1();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

(2)工厂模式：通过对象构造工厂在构建相应的对象实例

interface Animal{
    public void say();
}

class   Cat implements Animal{
    @Override
    public void say() {
        System.out.println("I am a cat");
    }
    
}

class Dog implements Animal{

    @Override
    public void say() {
        System.out.println("I am a dog");
    }
    
}

class Factory{
    public static Animal getInstance(String className) {
        //通过equal方法在确定类的实例
        Animal ani = null;
        if("cat".equals(className)) {
            ani = new Cat();
        }
        if("dog".equals(className)) {
            ani = new Dog();
        }
        return ani;
    }
}

public class DesignModel2 {
    public static void main(String[] args) {   
        Animal a = null; // 定义接口对象  
        a = Factory.getInstance(args[0]); // 通过工厂获取实例  
        if (a != null) { // 判断对象是否为空  
            a.say(); // 调用方法   
        }   
    } 
}

(3)代理模式：对代理类进行动态的扩展

/**
 * 代理模式就是多一个代理类出来，替原对象进行一些操作
 * 例如买房子找中介，上法院找律师等等
 */

 interface Sourceable1 {  
    public void method();  
}  

 class Source1 implements Sourceable {  
      
    @Override  
    public void method() {  
        System.out.println("the original method!");  
    }  
} 
 //注意装饰器模式持有的是接口的实例，代理模式持有的是实现类的实例
 class Proxy1 implements Sourceable1{
     private Source1 source1;

    public Proxy1() {
        super();
        this.source1 = new Source1();
    }
    //重写Sourceable1的method()方法，并且持有的Source1实现类是实例也进行操作
    @Override
    public void method() {
        before();
        source1.method();
        after();
    }
    private void before() {  
        System.out.println("before proxy!");  
    }  
    private void after() {  
        System.out.println("after proxy!");  
    }  
 }
 
 
public class DesignModel7 {
    public static void main(String[] args) {
        Sourceable1 source = new Proxy1();
        source.method(); 
    }
}

(4)适配器模式

/**
 *适配器模式：一个接口可能有多个的实现方法，但是我们不需继承一个接口全部的实现它
 *而是用一个抽象类继承接口，然后我们选择性的继承即可 
 *
 */
interface Window {// 定义Window窗口接口，表示窗口操作  
    public void open();// 窗口打开  
  
    public void close();// 窗口关闭  
  
    public void iconified();// 窗口最小化  
  
    public void deiconified();// 窗口恢复  
  
    public void activated();// 窗口活动  
}   

//定义抽象类实现接口，在此类中覆写方法，但是所有的方法体为空   
abstract class WindowAdapter implements Window {   
 public void open() {   
 };// 窗口打开   

 public void close() {   
 };// 窗口关闭   

 public void iconified() {   
 };// 窗口最小化   

 public void deiconified() {   
 };// 窗口恢复   

 public void activated() {   
 };// 窗口活动   
}   

//子类继承WindowAdapter抽象类，选择性实现需要的方法   
class WindowImpl extends WindowAdapter {   
 public void open() {   
     System.out.println("窗口打开");// 实现open()方法  
 }   

 public void close() {   
     System.out.println("窗口关闭");// 实现close()方法  
 }   
}   
public class DesignModel4 {
    public static void main(String args[]) {   
        Window win = new WindowImpl(); // 实现接口对象  
        // 调用方法   
        win.open();   
        win.close();   
    }  
}

 

(6)观察者模式

interface Observer{
    public void updata();
}

class Observer1 implements Observer{

    @Override
    public void updata() {
        System.out.println("observer1 has received!");  
    }
    
}

class Observer2 implements Observer{

    @Override
    public void updata() {
        System.out.println("observer2 has received!");  
    }
    
}

interface Subject{
     /*增加观察者*/  
    public void add(Observer observer);
     /*删除观察者*/  
    public void del(Observer observer);
     /*通知所有的观察者*/  
    public void notifyObservers();
    /*自身的操作*/  
    public void operation();
}

abstract class AbstractSubject implements Subject{
    private List observers = new ArrayList<>();

    @Override
    public void add(Observer observer) {
        observers.add(observer);
    }

    @Override
    public void del(Observer observer) {
        observers.remove(observer);
    }

    @Override
    public void notifyObservers() {
        Iterator ite = observers.iterator();
        while(ite.hasNext()) {
            ite.next().updata();
        }
    }
    
    
    
}

class MySubject extends AbstractSubject{

    @Override
    public void operation() {
        System.out.println("udpate self");
        notifyObservers();
    }
    
}



public class DesignModel8 {
    public static void main(String[] args) {  
        Subject sub = new MySubject();  
        sub.add(new Observer1());  
        sub.add(new Observer2());  
        sub.operation();  
    }  
}