Java编程之常见设计模式
单例模式
包括饿汉式、懒汉式
#饿汉式
public class Singleton {
private static Singleton instance = new Singleton();
private Singleton (){}
public static Singleton getInstance() {
return instance;
}
}
#懒汉式线程安全
public class Singleton {
private static Singleton instance;
private Singleton (){}
public static synchronized Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
#懒汉式双重安全锁
public class Singleton {
private volatile static Singleton singleton;
private Singleton (){}
public static Singleton getSingleton() {
if (singleton == null) {
synchronized (Singleton.class) {
if (singleton == null) {
singleton = new Singleton();
}
}
}
return singleton;
}
}观察者模式
对象间一对多的依赖关系，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。
举个栗子：假设有三个人，小美（女，22），小王和小李。小美很漂亮，小王和小李是两个程序猿，时刻关注着小美的一举一动。有一天，小美说了一句：“谁来陪我打游戏啊。”这句话被小王和小李听到了，结果乐坏了，蹭蹭蹭，没一会儿，小王就冲到小美家门口了，在这里，小美是被观察者，小王和小李是观察者，被观察者发出一条信息，然后观察者们进行相应的处理，看代码：
public interface Person {
//小王和小李通过这个接口可以接收到小美发过来的消息
void getMessage(String s);
}这个接口相当于小王和小李的电话号码，小美发送通知的时候就会拨打getMessage这个电话，拨打电话就是调用接口，看不懂没关系，先往下看
public class LaoWang implements Person {
private String name = "小王";
public LaoWang() {
}
@Override
public void getMessage(String s) {
System.out.println(name + "接到了小美打过来的电话，电话内容是：" + s);
}
}
public class LaoLi implements Person {
private String name = "小李";
public LaoLi() {
}
@Override
public void getMessage(String s) {
System.out.println(name + "接到了小美打过来的电话，电话内容是：->" + s);
}
}代码很简单，我们再看看小美的代码：
public class XiaoMei {
List list = new ArrayList();
public XiaoMei(){
}
public void addPerson(Person person){
list.add(person);
}
//遍历list，把自己的通知发送给所有暗恋自己的人
public void notifyPerson() {
for(Person person:list){
person.getMessage("你们过来吧，谁先过来谁就能陪我一起玩儿游戏!");
}
}
} 我们写一个测试类来看一下结果对不对
public class Test {
public static void main(String[] args) {
XiaoMei xiao_mei = new XiaoMei();
LaoWang lao_wang = new LaoWang();
LaoLi lao_li = new LaoLi();
//小王和小李在小美那里都注册了一下
xiao_mei.addPerson(lao_wang);
xiao_mei.addPerson(lao_li);
//小美向小王和小李发送通知
xiao_mei.notifyPerson();
}
}装饰者模式
对已有的业务逻辑进一步的封装，使其增加额外的功能，如Java中的IO流就使用了装饰者模式，用户在使用的时候，可以任意组装，达到自己想要的效果。 举个栗子，我想吃三明治，首先我需要一根大大的香肠，我喜欢吃奶油，在香肠上面加一点奶油，再放一点蔬菜，最后再用两片面包夹一下，很丰盛的一顿午饭，营养又健康。（ps：不知道上海哪里有卖好吃的三明治的，求推荐～）那我们应该怎么来写代码呢？ 首先，我们需要写一个Food类，让其他所有食物都来继承这个类，看代码：
public class Food {
private String food_name;
public Food() {
}
public Food(String food_name) {
this.food_name = food_name;
}
public String make() {
return food_name;
};
}代码很简单，我就不解释了，然后我们写几个子类继承它：
//面包类
public class Bread extends Food {
private Food basic_food;
public Bread(Food basic_food) {
this.basic_food = basic_food;
}
public String make() {
return basic_food.make()+"+面包";
}
}
//奶油类
public class Cream extends Food {
private Food basic_food;
public Cream(Food basic_food) {
this.basic_food = basic_food;
}
public String make() {
return basic_food.make()+"+奶油";
}
}
//蔬菜类
public class Vegetable extends Food {
private Food basic_food;
public Vegetable(Food basic_food) {
this.basic_food = basic_food;
}
public String make() {
return basic_food.make()+"+蔬菜";
}
}这几个类都是差不多的，构造方法传入一个Food类型的参数，然后在make方法中加入一些自己的逻辑，如果你还是看不懂为什么这么写，不急，你看看我的Test类是怎么写的，一看你就明白了
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Food food = new Bread(new Vegetable(new Cream(new Food("香肠"))));
System.out.println(food.make());
}
}看到没有，一层一层封装，我们从里往外看：最里面我new了一个香肠，在香肠的外面我包裹了一层奶油，在奶油的外面我又加了一层蔬菜，最外面我放的是面包，是不是很形象，哈哈~ 这个设计模式简直跟现实生活中一摸一样，看懂了吗？ 我们看看运行结果吧
适配器模式
将两种完全不同的事物联系到一起，就像现实生活中的变压器。假设一个手机充电器需要的电压是20V，但是正常的电压是220V，这时候就需要一个变压器，将220V的电压转换成20V的电压，这样，变压器就将20V的电压和手机联系起来了。
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Phone phone = new Phone();
VoltageAdapter adapter = new VoltageAdapter();
phone.setAdapter(adapter);
phone.charge();
}
}
// 手机类
class Phone {
public static final int V = 220;// 正常电压220v，是一个常量
private VoltageAdapter adapter;
// 充电
public void charge() {
adapter.changeVoltage();
}
public void setAdapter(VoltageAdapter adapter) {
this.adapter = adapter;
}
}
// 变压器
class VoltageAdapter {
// 改变电压的功能
public void changeVoltage() {
System.out.println("正在充电...");
System.out.println("原始电压：" + Phone.V + "V");
System.out.println("经过变压器转换之后的电压:" + (Phone.V - 200) + "V");
}
}工厂模式
简单工厂模式：一个抽象的接口，多个抽象接口的实现类，一个工厂类，用来实例化抽象的接口
// 抽象产品类
abstract interface Car {
public void run();
public void stop();
}
// 具体实现类
class Benz implements Car {
public void run() {
System.out.println("Benz开始启动了。。。。。");
}
public void stop() {
System.out.println("Benz停车了。。。。。");
}
}
class Ford implements Car {
public void run() {
System.out.println("Ford开始启动了。。。");
}
public void stop() {
System.out.println("Ford停车了。。。。");
}
}
// 工厂类
class Factory {
public static Car getCarInstance(String type) {
Car c = null;
if ("Benz".equals(type)) {
c = new Benz();
}
if ("Ford".equals(type)) {
c = new Ford();
}
return c;
}
}
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Car c = Factory.getCarInstance("Benz");
if (c != null) {
c.run();
c.stop();
} else {
System.out.println("造不了这种汽车。。。");
}
}
}
工厂方法模式：有四个角色，抽象工厂模式，具体工厂模式，抽象产品模式，具体产品模式。不再是由一个工厂类去实例化具体的产品，而是由抽象工厂的子类去实例化产品
// 抽象产品角色
public interface Moveable {
void run();
}
// 具体产品角色
public class Plane implements Moveable {
@Override
public void run() {
System.out.println("plane....");
}
}
public class Broom implements Moveable {
@Override
public void run() {
System.out.println("broom.....");
}
}
// 抽象工厂
public abstract class VehicleFactory {
abstract Moveable create();
}
// 具体工厂
public class PlaneFactory extends VehicleFactory {
public Moveable create() {
return new Plane();
}
}
public class BroomFactory extends VehicleFactory {
public Moveable create() {
return new Broom();
}
}
// 测试类
public class Test {
public static void main(String[] args) {
VehicleFactory factory = new BroomFactory();
Moveable m = factory.create();
m.run();
}
}抽象工厂模式：与工厂方法模式不同的是，工厂方法模式中的工厂只生产单一的产品，而抽象工厂模式中的工厂生产多个产品
/抽象工厂类
public abstract class AbstractFactory {
public abstract Vehicle createVehicle();
public abstract Weapon createWeapon();
public abstract Food createFood();
}
//具体工厂类，其中Food,Vehicle，Weapon是抽象类，
public class DefaultFactory extends AbstractFactory{
@Override
public Food createFood() {
return new Apple();
}
@Override
public Vehicle createVehicle() {
return new Car();
}
@Override
public Weapon createWeapon() {
return new AK47();
}
}
//测试类
public class Test {
public static void main(String[] args) {
AbstractFactory f = new DefaultFactory();
Vehicle v = f.createVehicle();
v.run();
Weapon w = f.createWeapon();
w.shoot();
Food a = f.createFood();
a.printName();
}
}代理模式（proxy）
有两种，静态代理和动态代理。先说静态代理
到了一定的年龄，我们就要结婚，结婚是一件很麻烦的事情，（包括那些被父母催婚的）。有钱的家庭可能会找司仪来主持婚礼，显得热闹，洋气～好了，现在婚庆公司的生意来了，我们只需要给钱，婚庆公司就会帮我们安排一整套结婚的流程。整个流程大概是这样的：家里人催婚->男女双方家庭商定结婚的黄道即日->找一家靠谱的婚庆公司->在约定的时间举行结婚仪式->结婚完毕
婚庆公司打算怎么安排婚礼的节目，在婚礼完毕以后婚庆公司会做什么，我们一概不知。。。别担心，不是黑中介，我们只要把钱给人家，人家会把事情给我们做好。所以，这里的婚庆公司相当于代理角色，现在明白什么是代理角色了吧。
//代理接口
public interface ProxyInterface {
//需要代理的是结婚这件事，如果还有其他事情需要代理，比如吃饭睡觉上厕所，也可以写
void marry();
//代理吃饭(自己的饭，让别人吃去吧)
//void eat();
}
好了，我们看看婚庆公司的代码:
public class WeddingCompany implements ProxyInterface {
private ProxyInterface proxyInterface;
public WeddingCompany(ProxyInterface proxyInterface) {
this.proxyInterface = proxyInterface;
}
@Override
public void marry() {
System.out.println("我们是婚庆公司的");
System.out.println("我们在做结婚前的准备工作");
System.out.println("节目彩排...");
System.out.println("礼物购买...");
System.out.println("工作人员分工...");
System.out.println("可以开始结婚了");
proxyInterface.marry();
System.out.println("结婚完毕，我们需要做后续处理，你们可以回家了，其余的事情我们公司来做");
}
}我们再看看结婚家庭的代码
public class NormalHome implements ProxyInterface{
@Override
public void marry() {
System.out.println("我们结婚啦～");
}
}
这个已经很明显了，结婚家庭只需要结婚，而婚庆公司要包揽一切，前前后后的事情都是婚庆公司来做
来看看测试类代码：
public class Test {
public static void main(String[] args) {
ProxyInterface proxyInterface = new WeddingCompany(new NormalHome());
proxyInterface.marry();
}
}生产者/消费者模式
什么是生产者/消费者模式？
某个模块负责产生数据，这些数据由另一个模块来负责处理（此处的模块是广义的，可以是类、函数、线程、进程等）。产生数据的模块，就形象地称为生产者；而处理数据的模块，就称为消费者。在生产者与消费者之间在加个缓冲区，我们形象的称之为仓库，生产者负责往仓库了进商品，而消费者负责从仓库里拿商品，这就构成了生产者消费者模式。结构图如下
生产者消费者模式有如下几个优点：
1、解耦
由于有缓冲区的存在，生产者和消费者之间不直接依赖，耦合度降低。
2、支持并发
由于生产者与消费者是两个独立的并发体，他们之间是用缓冲区作为桥梁连接，生产者只需要往缓冲区里丢数据，就可以继续生产下一个数据，而消费者只需要从缓冲区了拿数据即可，这样就不会因为彼此的处理速度而发生阻塞。
3、支持忙闲不均
缓冲区还有另一个好处。如果制造数据的速度时快时慢，缓冲区的好处就体现出来 了。当数据制造快的时候，消费者来不及处理，未处理的数据可以暂时存在缓冲区中。 等生产者的制造速度慢下来，消费者再慢慢处理掉。
生产者-消费者模型准确说应该是“生产者-仓储-消费者”模型，这样的模型遵循如下的规则：
1、生产者仅仅在仓储未满时候生产，仓满则停止生产。
2、消费者仅仅在仓储有产品时候才能消费，仓空则等待。
3、当消费者发现仓储没产品可消费时候会通知生产者生产。
4、生产者在生产出可消费产品时候，应该通知等待的消费者去消费
此模型将要结合java.lang.Object的wait与notify、notifyAll方法来实现以上的需求。实例代码如下：
创建所谓的“仓库”，此类是（本质上：共同访问的）共享数据区域
//此类是（本质上：共同访问的）共享数据区域
public class SyncStack {
private String[] str = new String[10];
private int index;
//供生产者调用
public synchronized void push(String sst){
if(index == sst.length()){
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
this.notify();//唤醒在此对象监视器上等待的单个线程
str[index] = sst;
index++;
}
//供消费者调用
public synchronized String pop(){
if(index == 0){
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
this.notify();
index--;
String product = str[index];
return product;
}
//就是定义一个返回值为数组的方法,返回的是一个String[]引用
public String[] pro(){
return str;
}
}创建生产者：
public class Producter implements Runnable {
private SyncStack stack;
public Producter(SyncStack stack){
this.stack = stack;
}
public void run(){
for(int i = 0;i创建消费者：
public class Consumer implements Runnable {
private SyncStack stack;
public Consumer(SyncStack stack){
this.stack = stack;
}
public void run(){
for(int i=0;i测试类：
public class TestDeam {
public static void main(String[] args) {
SyncStack stack = new SyncStack();
Consumer p = new Consumer(stack);
Producter c = new Producter(stack);
new Thread(p).start();
new Thread(c).start();
}
}