Java常用设计模式总结及应用场景分析
掌握常用的几种（最起码单例模式、工厂模式），了解其他的设计模式即可，做到手里有粮，心里不慌。首先，掌握每种模式的定义及使用场景。其次，掌握一个形象的例子，简单的过一遍代码。
学习设计模式的真正目的：编程时，有意识地面向接口编程，多用封装、继承、组合、多态等OOP思想，而不仅仅是死记几类设计模式。
常用的设计模式分类：
创建型（创建一个对象）：单例模式、工厂模式、抽象工厂模式
结构型（将几个对象组织成一个结构）：桥接模式、外观模式、代理模式
行为型（多个对象间的通信）：观察者模式、策略模式
其中，工厂模式、桥接模式、策略模式有点像，放在一起理解（几个对象具有共同特征，因此继承共同的接口，然后通过工厂、桥去访问）。另外，工厂模式和外观模式（几个对象间有先后关系，是串行的，而非工厂模式中的并行，因此几个对象组合成一个外观类，通过这个外观类来访问）区别很明显，也因此放在一起理解。
参考引用：
http://www.runoob.com/design-pattern/proxy-pattern.html
https://www.cnblogs.com/maowang1991/archive/2013/04/15/3023236.html
https://www.cnblogs.com/chinajava/p/5880870.html
设计模式定义
被反复使用的，代码设计经验的总结。
设计模式的原则
总结起来，就是多用接口/抽象类，从而增加代码的可扩展性(减少修改代码)。降低模块间的依赖和联系。
体现了OOP的模块化、可扩展性等特征。
工厂模式
定义与使用场合：现在需要创建几个对象，且这几个对象有共同特征，则不需要具体创建各个对象，而是创建对象工厂类即可。
一般常用静态工厂模式。
例子：发送邮件和短信（共同特征：发送的消息）
public interface Sender {
public void Send();
}
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public class MailSender implements Sender {
@Override
public void Send() {
System.out.println("this is mailsender!");
}
}
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public class SmsSender implements Sender {
@Override
public void Send() {
System.out.println("this is sms sender!");
}
}
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public class SendFactory {
public static Sender produceMail(){
return new MailSender();
}
public static Sender produceSms(){
return new SmsSender();
}
}
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public class FactoryTest {
public static void main(String[] args) {
Sender sender = SendFactory.produceMail();
sender.Send();
}
}
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抽象工厂模式
工厂方法模式有一个问题就是，类的创建依赖工厂类，也就是说，如果想要拓展程序，必须对工厂类进行修改，这违背了闭包原则。
定义与使用场景：同上。
例子：同上。
public interface Provider {
public Sender produce();
}
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public class SendMailFactory implements Provider {
@Override
public Sender produce(){
return new MailSender();
}
}
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public class SendSmsFactory implements Provider{
@Override
public Sender produce() {
return new SmsSender();
}
}
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public class Test {
public static void main(String[] args) {
Provider provider = new SendMailFactory();
Sender sender = provider.produce();
sender.Send();
}
}
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总结：如果要新增发送微信，则只需做一个实现类，实现Sender接口，同时做一个工厂类，实现Provider接口，就OK了，无需去改动现成的代码。这样做，拓展性较好！
所有工厂模式中，抽象工厂模式最先进。
策略模式及与工厂模式的区别
定义与使用场合：一个系统需要动态地在几种类似的算法中选择一种。
与工厂模式异同：实例化一个对象的位置不同。对工厂模式而言，实例化对象是放在了工厂类里面。而策略模式实例化对象的操作在调用的地方。本质都是继承与多态。
例子： 现有 加/减/乘 几种算法，输入参数返回值都一样（可以理解成类似的算法）。现在需要在调用时动态配置算法策略，实现对不同算法的调用。
public interface Strategy {
public int doOperation(int num1, int num2);
}
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public class OperationAdd implements Strategy{
@Override
public int doOperation(int num1, int num2) {
return num1 + num2;
}
}
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public class OperationSubstract implements Strategy{
@Override
public int doOperation(int num1, int num2) {
return num1 - num2;
}
}
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public class OperationMultiply implements Strategy{
@Override
public int doOperation(int num1, int num2) {
return num1 * num2;
}
}
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public class Context {
private Strategy strategy;
public Context(Strategy strategy){
this.strategy = strategy;
}
public int executeStrategy(int num1, int num2){
return strategy.doOperation(num1, num2);
}
}
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public class StrategyPatternDemo {
public static void main(String[] args) {
//实例化对象的位置在调用处
Context context = new Context(new OperationAdd());
System.out.println("10 + 5 = " + context.executeStrategy(10, 5));
context = new Context(new OperationSubstract());
System.out.println("10 - 5 = " + context.executeStrategy(10, 5));
context = new Context(new OperationMultiply());
System.out.println("10 * 5 = " + context.executeStrategy(10, 5));
}
}
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单例模式
定义及使用场合：只有一个对象被创建。
例子：
建议采用 饿汉式 创建方法。线程安全，容易实现。初始化慢一点。
public class SingleObject {
//创建 SingleObject 的一个对象
private static SingleObject instance = new SingleObject();
//让构造函数为 private，这样该类就不会被实例化
private SingleObject(){}
//获取唯一可用的对象
public static SingleObject getInstance(){
return instance;
}
}
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观察者模式
定义与使用场景：一个对象(subject)被其他多个对象(observer)所依赖。则当一个对象变化时，发出通知，其它依赖该对象的对象都会收到通知，并且随着变化。
比如 声音报警器和闪光灯报警器分别订阅热水器温度，热水器温度过高时，发出通知，两个报警器分别发声、闪光以实现报警。
又比如很多人订阅微信公众号，该公众号有更新文章时，自动通知每个订阅的用户。
**实现：**1,多个观察者要订阅这个对象 2，这个对象要发出通知
例子：
public interface Observer {
public void update();
}
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public class Observer1 implements Observer {
@Override
public void update() {
System.out.println("observer1 has received!");
}
}
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public class Observer2 implements Observer {
@Override
public void update() {
System.out.println("observer2 has received!");
}
}
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public 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();
}
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public abstract class AbstractSubject implements Subject {
private Vector vector = new Vector();
@Override
public void add(Observer observer) {
vector.add(observer);
}
@Override
public void del(Observer observer) {
vector.remove(observer);
}
@Override
public void notifyObservers() {
Enumeration enumo = vector.elements();
while(enumo.hasMoreElements()){
enumo.nextElement().update();
}
}
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public class MySubject extends AbstractSubject {
@Override
public void operation() {
System.out.println("update self!");
notifyObservers();
}
}
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public class ObserverTest {
public static void main(String[] args) {
Subject sub = new MySubject();
sub.add(new Observer1()); //订阅这个对象
sub.add(new Observer2());
sub.operation(); //发出改变的一个通知
}
}
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代理模式
定义与使用场景：一个代理类代表一个真实类的功能，通过访问代理类来实现对真实类的访问。
比如买火车票这件小事：黄牛相当于是火车站的代理，我们可以通过黄牛买票，但只能去火车站进行改签和退票。
又比如需要对原有的方法进行修改，就是采用一个代理类调用原有的方法，以避免修改原有代码。
例子：
一个真实对象realSubject提供一个代理对象proxy。通过proxy可以调用realSubject的部分功能*，并添加一些额外的业务处理*，同时可以屏蔽realSubject中未开放的接口。
1、RealSubject 是委托类，Proxy 是代理类；
2、Subject 是委托类和代理类的接口；
3、request() 是委托类和代理类的共同方法；
interface Subject {
void request();
}
class RealSubject implements Subject {
public void request(){
System.out.println("RealSubject");
}
}
class Proxy implements Subject {
private Subject subject;
public Proxy(Subject subject){
this.subject = subject;
}
public void request(){
System.out.println("begin");
subject.request();
System.out.println("end");
}
}
public class ProxyTest {
public static void main(String args[]) {
RealSubject subject = new RealSubject();
Proxy p = new Proxy(subject);
p.request();
}
}
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桥接模式及与策略模式的区别
定义与使用场景：访问多种数据库驱动（多个具有共同特征的数据库驱动），不是直接访问，而是通过DriverManager桥来访问。
例子： 不再具体实现了。
与策略模式的区别：(个人觉得较复杂，了解即可。本质都是面向接口编程，体现继承与多态)
策略模式：我要画圆，要实心圆，我可以用solidPen来配置，画虚线圆可以用dashedPen来配置。这是strategy模式。
桥接模式：同样是画圆，我是在windows下来画实心圆，就用windowPen+solidPen来配置，在unix下画实心圆就用unixPen+solidPen来配置。如果要再windows下画虚线圆，就用windowsPen+dashedPen来配置，要在unix下画虚线圆，就用unixPen+dashedPen来配置。
所以相对策略模式，桥接模式要表达的内容要更多，结构也更加复杂。
外观模式
定义与使用场景：见例子。又比如，去医院看病，可能要去挂号、门诊、划价、取药，让患者或患者家属觉得很复杂，如果有提供接待人员，只让接待人员来处理，就很方便。
例子：计算机启动，需要先启动CPU，再启动memory，最后启动disk。这三个类之间具有先后关系（依赖关系）。
与工厂模式的区别：工程模式多个类具有共同特征（继承一个共同的接口），是并列的。而外观模式多个类是有先后关系，是串行的，用组合。
贴部分代码：
public class Computer {
//是组合，而非继承。这是与工程模式的显著区别。
private CPU cpu;
private Memory memory;
private Disk disk;
public Computer(){
cpu = new CPU();
memory = new Memory();
disk = new Disk();
}
public void startup(){
System.out.println("start the computer!");
cpu.startup();
memory.startup();
disk.startup();
System.out.println("start computer finished!");
}
public void shutdown(){
System.out.println("begin to close the computer!");
cpu.shutdown();
memory.shutdown();
disk.shutdown();
System.out.println("computer closed!");
}
}
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public class User {
public static void main(String[] args) {
Computer computer = new Computer();
//将计算机的启动过程封装成一个类
computer.startup();
computer.shutdown();
}
}
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生产者-消费者模式
定义与使用场景：生产者把数据放入缓冲区，而消费者从缓冲区取出数据。
例子：缓冲区一般为队列（FIFO），但在生产消费较为频繁时，队列push，pop内存消耗较大，此时可以考虑环形缓冲区（以数组、链表方式实现）。
通过互斥锁防止缓冲区同时读写。通过信号量控制缓冲区大小（满的时候不允许写，空的时候不允许读）
作者：qq_14827935
来源：CSDN
原文：https://blog.csdn.net/qq_14827935/article/details/78618652