Java常用的设计模式
1、设计模式是什么
设计模式（Design Pattern）是前辈们对代码开发经验的总结，是解决特定问题的一系列套路。它不是语法规定，而是一套用来提高代码可复用性、可维护性、可读性、稳健性以及安全性的解决方案。
2、设计模式分为三大类
- 创建型模式：共5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7种：适配器模式、装饰器模式、代理模式、桥接模式、外观模式、组合模式、享元模式
- 行为型模式：共11种：策略模式、模板方法模式、观察者模式、责任链模式、访问者模式、中介者模式、迭代器模式、命令模式、状态模式、备忘录模式、解释器模式
3、Java设计模式的六大原则
(1)、开闭原则（Open Close Principle）
开闭原则就是说对扩展开放，对修改关闭。在程序需要进行拓展的时候，不能去修改原有的代码，实现一个热插拔的效果。所以一句话概括就是：为了使程序的扩展性好，易于维护和升级。想要达到这样的效果，我们需要使用接口和抽象类，后面的具体设计中我们会提到这点。
(2)、里氏代换原则（Liskov Substitution Principle）
里氏代换原则(Liskov Substitution Principle LSP)面向对象设计的基本原则之一。 里氏代换原则中说，任何基类可以出现的地方，子类一定可以出现。
LSP是继承复用的基石，只有当衍生类可以替换掉基类，软件单位的功能不受到影响时，基类才能真正被复用，而衍生类也能够在基类的基础上增加新的行为。
里氏代换原则是对“开-闭”原则的补充。实现“开-闭”原则的关键步骤就是抽象化。而基类与子类的继承关系就是抽象化的具体实现，所以里氏代换原则是对实现抽象化的具体步骤的规范。
(3)、依赖倒转原则（Dependence Inversion Principle）
这个是开闭原则的基础，具体内容：针对接口编程，依赖于抽象而不依赖于具体。
(4)、接口隔离原则（Interface Segregation Principle）
这个原则的意思是：使用多个隔离的接口，比使用单个接口要好。还是一个降低类之间的耦合度的意思，从这儿我们看出，其实设计模式就是一个软件的设计思想，从大型软件架构出发，为了升级和维护方便。所以上文中多次出现：降低依赖，降低耦合。
(5)、迪米特法则（最少知道原则）（Demeter Principle）
为什么叫最少知道原则，就是说：一个实体应当尽量少的与其他实体之间发生相互作用，使得系统功能模块相对独立。
(6)、合成复用原则（Composite Reuse Principle）
原则是尽量使用合成/聚合的方式，而不是使用继承。
4、设计模式的四要素
(1)、模式名称（pattern name）
一个助记名，它用一两个词来描述模式的问题、解决方案和效果。
(2)、问题(problem)
描述了应该在合适使用模式。它解决了设计问题和问题存在的前后因果，它可能描述了特定的设计问题，也可能描述了导致不灵活设计的类或对象结构。
(3)、解决方案(solution)
描述了设计的组成成分，它们之间的相互关系及各自的职责和协作方式。
(4)、效果(consequences)
描述了模式应用的效果及使用模式应权衡的问题。
5、23种设计模式应用场景
| 设计模式 | 应用场景 |
|---|---|
| Abstract Factory（抽象工厂） | 产品对象家族 |
| Builder（建造者） | 如何创建一个组合对象 |
| Factory Method（工厂方法） | 被实例化的子类 |
| Prototype（原型） | 被实例化的类 |
| Singleton（单态） | 一个类的唯一实例 |
| Adapter（适配器） | 对象的接口 |
| Bridge（桥模式） | 对象的实现 |
| Composite（组合） | 一个对象的结构和组成 |
| Decorator（装饰） | 对象的职责，不生成子类 |
| Façade（外观） | 一个子系统的接口 |
| Flyweight（享元） | 对象的存储开销 |
| Proxy（代理） | 如何访问一个对象，该对象的位置 |
| Chain of Responsibility（职责链） | 满足一个请求的对象 |
| Command（命令） | 何时、怎样满足一个请求 |
| Interpreter（解释器） | 一个语言的文法和解释 |
| Iterator（迭代器） | 如何遍历、访问一个聚合的各元素 |
| Mediator（中介） | 对象间如何交互、与谁交互 |
| Memento（备忘录） | 一个对象中哪些私有信息存放在该对象之外，以及在什么时候进行存储 |
| Observer（观察者） | 多个对象依赖于另外一个对象，而这些对象又如何保持一致 |
| State（状态） | 对象的状态 |
| Strategy（策略） | 算法设计 |
| Template Method（模板方法） | 算法中的某些步骤 |
| Visitor（访问者） | 某些可作用于一个（组）对象上的操作，但不修改这些对象的类 |
6、常见的七种设计模式
（1）创建型-单例模式
单例模式可以确保系统中某个类只有一个实例，该类自行实例化并向整个系统提供这个实例的公共访问点，除了该公共访问点，不能通过其他途径访问该实例。
优点：
系统中只存在一个共用的实例对象，无需频繁创建和销毁对象，节约了系统资源，提高系统的性能可以严格控制客户怎么样以及何时访问单例对象。
单例模式分为懒汉式、饿汉式、饿汉式同步锁、双重校验锁、静态内部类、枚举类，每一种都有自己的优缺点，可以根据自己的项目实际需要选择适合的单例模式。
示例图：
单例模式案例和详细介绍：java设计模式之创建型： 单例模式
（2）创建型-工厂方法模式
实例化对象不是用new，用工厂方法替代。将选择实现类，创建对象统一管理和控制。从而将调用者跟我们的实现类解耦。
工厂方法模式分为三种:
1、简单工厂模式：
建立一个工厂类，并定义一个接口对实现了同一接口的产品类进行创建
2、工厂方法模式：
工厂方法模式是对简单工厂模式的改进，简单工厂的缺陷在于不符合“开闭原则”，每次添加新产品类就需要修改工厂类，不利于系统的扩展维护。而工厂方法将工厂抽象化，并定义一个创建对象的接口。每增加新产品，只需增加该产品以及对应的具体实现工厂类，由具体工厂类决定要实例化的产品是哪个，将对象的创建与实例化延迟到子类，这样工厂的设计就符合“开闭原则”了，扩展时不必去修改原来的代码
3、静态工厂方法模式：
静态工厂模式是将工厂方法模式里的方法置为静态的，不需要创建实例，直接调用即可。
工厂方法模式案例和详细介绍：java设计模式之创建型 ： 工厂方法模式
（3）创建型-抽象工厂模式
抽象工厂是指一个工厂等级结构可以创建出分属于不同产品等级结构的一个产品族中的所有对象。
优缺点：
- 增加产品族：支持“开放-封闭"原则
- 增加新产品的等级结构：需要修改所有的工厂角色，不支持“开放－封闭”原则
- 总之，它以一种倾斜的方式支持增加新的产品族，而不支持增加新的产品等级
抽象工厂模式VS和工厂模式：
- 抽象工厂模式：为创建一组（有多类）相关或依赖的对象提供创建接口。
- 工厂模式：为一类对象提供创建接口
抽象工厂模式案例和详细介绍：java设计模式之创建型 - 抽象工厂模式
（4）行为型-责任链模式
一种处理请求的模式，它让多个处理器都有机会处理该诘求，直到其中某个处理成功为止。责任链模式把多个处理器串成链，然后让请求在链上传递。
责任链模式优点:
降低了对象之间的耦合度。处理者不需要知道客户的任何信息，客户也不要知道处理者是如何实现方法的。
高了系统的灵活性。当我们想要新增处理器到整个链条中时，所付出的代价是非常小的
责任链模式缺点:
降低了系统的性能。对比较长的职责链，请求的处理可能涉及多个处理对象
不能保证每个请求一定被处理。由于一个请求没有明确的接收者，所以不能保证它一定会被处理，该请求可能一直传到链的末端都得不到处理。
责任链模式的UML结构图如下：
责任链模式案例和详细介绍：java设计模式之行为型： 责任链模式
（5）结构型-代理模式
由于某些原因需要给某对象提供一个代理以控制对该对象的访问。这时，访问对象不适合或者不能直接引用目标对象，代理对象作为访问对象和目标对象之间的中介。
1-1、静态代理模式：
优点：
可以使真实角色的操作更加纯粹!不用去关注一些公共的业务，公共也就可以交给代理角色，实现了业务的分工，公共业务发生扩展的时候，方便集中管理!
缺点：
一个真实角色就会产生一个代理角色;代码量会翻倍开发效率会变低，也许，这样无法理解到代理模式的好处。举个例子也许能更好理解，比如说我们想要在原有固定功能上新增业务，按照开闭原则我们是不能对原有代码进行修改的。但是我们可以通过代理模式，增加代理，在实现原有功能的情况下写入新的功能，创建对象时也就可以使用代理，完成操作。
1-2、动态代理模式
虽然静态代理模式可以很好的解决开闭原则，但是每有一个真实角色就会产生一个代理，代码量翻倍过于臃肿，开发效率较低。因此，我们就使用动态代理模式进行设计。
优点：
①可以使真实角色的操作更加纯粹!不用去关注一些公共的业务。
②公共也就可以交给代理角色!实现了业务的分工。
③公共业务发生扩展的时候，方便集中管理。
④一个动态代理类代理的是一个接口，一般就是对应的一类业务。
⑤一个动态代理类可以代理多个类，只要是实现了同一个接口即可!
代理模式案例和详细介绍：java设计模式之结构型： 代理模式
（6）结构型-装饰器模式
动态的将新功能附加到对象上。在对象功能的拓展方面，比继承更有弹性。同时装饰者模式也体现了开闭原则。
但是装饰器模式也存在缺点，首先会产生很多的小对象，增加了系统的复杂性，第二是排错比较困难，对于多次装饰的对象，调试时寻找错误可能需要逐级排查，较为烦琐。
装饰器模式案例和详细介绍：java设计模式之结构型 ：装饰器模式
（7）行为型-观察者模式
对象间的一种一对多依赖关系，使得每当一个对象状态发生改变时，其相关依赖对象皆得到通知并被自动更新。这种模式有时又称作发布-订阅模式、模型-视图模式，它是对象行为型模式。
观察者模式优点：
- 降低了目标与观察者之间的耦合关系，两者之间是抽象耦合关系。符合依赖倒置原则。
- 目标与观察者之间建立了一套触发机制。
观察者模式缺点：
1、如果一个被观察者对象有很多的直接和间接的观察者的话，将所有的观察者都通知到会花费很多时间。
2、如果在观察者和观察目标之间有循环依赖的话，观察目标会触发它们之间进行循环调用，可能导致系统崩溃
3、观察者模式没有相应的机制让观察者知道所观察的目标对象是怎么发生变化的，而仅仅只是知道观察目标发生了变化。
注意事项：
1、JAVA 中已经有了对观察者模式的支持类。
2、避免循环引用。
3、如果顺序执行，某一观察者错误会导致系统卡壳，一般采用异步方式。
观察者模式案例和详细介绍：java设计模式之行为型： 观察者模式