java 设计模式学习

设计模式（Design Patterns）

                                  ——可复用面向对象软件的基础

设计模式（Design pattern）是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结。使用设计模式是为了可重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性。 毫无疑问，设计模式于己于他人于系统都是多赢的，设计模式使代码编制真正工程化，设计模式是软件工程的基石，如同大厦的一块块砖石一样。项目中合理的运用设计模式可以完美的解决很多问题，每种模式在现在中都有相应的原理来与之对应，每一个模式描述了一个在我们周围不断重复发生的问题，以及该问题的核心解决方案，这也是它能被广泛应用的原因。本章系Java之美[从菜鸟到高手演变]系列之设计模式，我们会以理论与实践相结合的方式来进行本章的学习，希望广大程序爱好者，学好设计模式，做一个优秀的软件工程师！

一、设计模式的分类

总体来说设计模式分为三大类：

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。

其实还有两类：并发型模式和线程池模式。

 

二、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。—— From Baidu 百科

3、依赖倒转原则（Dependence Inversion Principle）

这个是开闭原则的基础，具体内容：真对接口编程，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。

以上参考 http://www.cnblogs.com/maowang1991/archive/2013/04/15/3023236.html

三、工厂模式，抽象工厂模式，单例模式

1、工厂模式    

实体类的抽象接口

public interface Sender {

public void Send();
}

实体类的实现一

public class MailSender implements Sender {

@Override
public void Send() {

System.out.println("this is mailsender!");
}

}

实体类实现二

public class SmsSender implements Sender {

@Override
public void Send() {
System.out.println("this is sms sender!");

}

}

工厂实体类

public class SendFactory {

public Sender produce (String type){

if("mail".equals(type)){

return new MailSender();
} else if ("sms".equals(type)){

return new SmsSender();
}else{
System.out.println("请输入正确的类型！");
return null;

}



}

 

 

工厂测试类

public class FactoryTest {

public static void main(String[] args) {

SendFactory factory = new SendFactory();
Sender sender = factory.produce("ss");
sender.Send();

}

}

 

二、抽象工厂  

   在上面的例子上把工厂类创建一个抽象工厂，在实现工厂时对应相应的实体类。这样就可以实现扩展的时候不用修改原来的代码，并对应了闭包原则。

 

在提供一个接口：

 

1. public interface Provider {  
2.     public Sender produce();  
3. }  

 

两个工厂类：

 

1. public class SendMailFactory implements Provider {  
2.       
3.     @Override  
4.     public Sender produce(){  
5.         return new MailSender();  
6.     }  
7. }  

 

1. public class SendSmsFactory implements Provider{  
2.   
3.     @Override  
4.     public Sender produce() {  
5.         return new SmsSender();  
6.     }  
7. }  

 

测试类：

 

public class Test {  

 public static void main(String[] args) {  

   Provider provider = new SendMailFactory();  

       Sender sender = provider.produce();  

        sender.Send();  

    }  

}  

四、单例模式

线程安全的单例模式实现有几种思路，个人认为第2种方案最优雅：、饿汉式、借助内部类、普通加锁解决、双重检测，但要注意写法,如果单体模式继续扩展为N元单体模式，那就是对象池模式了

 

1、饿汉式单例

 

 

public class Singleton {
   private final static Singleton INSTANCE = new Singleton();

 

   private Singleton() { }

   public static Singleton getInstance() {
      return INSTANCE;
   }
}

 

2、借助内部类
属于懒汉式单例，因为Java机制规定，内部类SingletonHolder只有在getInstance()方法第一次调用的时候才会被加载（实现了lazy），而且其加载过程是线程安全的。内部类加载的时候实例化一次instance。

 

 

public class Singleton {

   private Singleton() { }

 

   private static class SingletonHolder {
      private final static Singleton INSTANCE = new Singleton();
   }

   public static Singleton getInstance() {
      return SingletonHolder.INSTANCE;
   }
}

 

3、普通加锁解决

 

 

public class Singleton {
   private static Singleton instance = null;

 

   private Singleton() { }

   public static synchronized Singleton getInstance() {
      if(instance == null) {
         instance = new Singleton();
      }

      return instance;
   }
}

 

虽然解决了线程安全问题，但是每个线程调用getInstance都要加锁，我们想要只在第一次调用getInstance时加锁，请看下面的双重检测方案

4、双重检测，但要注意写法

 

 

public class Singleton {
   private static Singleton instance = null;

 

   private Singleton() { }

   public static Singleton getInstance() {
      if(instance == null) {
         synchronzied(Singleton.class) {
            Singleton temp = instance;
            if(temp == null) {
               temp = new Singleton();
               instance = temp
            }
         }
      }

      return instance;
   }
}

由于指令重排序问题，所以不可以直接写成下面这样：
public class Singleton {
   private static Singleton instance = null;

   private Singleton() { }

   public static Singleton getInstance() {
      if(instance == null) {
         synchronzied(Singleton.class) {
            if(instance == null) {
               instance = new Singleton();
            }
         }
      }

      return instance;
   }
}

但是如果instance实例变量用volatile修饰就可以了，volatile修饰的话就可以确保instance = new Singleton();对应的指令不会重排序，如下的单例代码也是线程安全的：
public class Singleton {
   private static volatile Singleton instance = null;

   private Singleton() { }

   public static Singleton getInstance() {
      if(instance == null) {
         synchronzied(Singleton.class) {
            if(instance == null) {
               instance = new Singleton();
            }
         }
      }

      return instance;
   }
}