Java高并发程序设计（七）—— 并行设计模式

一、什么是设计模式

1. 在软件工程中，设计模式（design pattern）是对软件设计中普遍存在（反复出现）的各种问题，所提出的解决方案。这个术语是由埃里希·伽马（Erich Gamma）等人在1990年代从建筑设计领域引入到计算机科学的。

2. Richard Helm，Ralph Johnson，John Vlissides（Gof）

3. 《设计模式：可服用面向对象软件的基础》收录23种模式

4. 架构模式

　　MVC

　　分层

5. 设计模式

　　提炼系统中的组件

6. 代码模式（成例 Idiom）

　　低层次，与编码直接相关

　　如DCL

二、单例模式

1. 单例对象的类必须保证只有一个实例存在。许多时候整个系统只需要拥有一个全局对象，这样有利于我们协调系统整体的行为。

2. 比如：全局信息配置

3. 最简单实现

缺点：何时产生实例，不好控制

如下例：

4. 改进：同步方法，延迟加载

缺点：synchronized影响性能。

5. 改进：延迟加载，静态内部类

三、不变模式

1. 一个类创建后，它的内部状态在整个生命期间都不会发生变化时，就是不变类。

不变类为什么对多线程来讲非常重要？原因是：不变模式不会被修改，换句话说，它是一个只读的应用对象，对于一个只读对象来说，它不需要同步的。而多线程之间，最重要的就是进行各种各样的同步，同步是非常消耗资源的，因此不变模式直接丢到这个并行的系统中，它其实可以很好的工作，并且可以提供非常好的性能。

2. 不变模式不需要同步

所以，我们在实现一些类，在多线程中被频繁的访问，可以把它设计为不变模式。

3. 实现代码

特点：

类被声明为final，确保无子类。

所有字段都必须私有，符合Javabean规范。注意没有set方法，创建后不会改变。

所有字段必须都被声明为final，不允许二次赋值。在对象被创建时，构造函数中赋值。

4. 不变模式案例

四、Future模式

1. Future模式是一种使用非常广泛的模式，它甚至可以继承在JDK的开发包当中。

Future模式的核心思想就是异步调用，比方说，客户端向服务器端调用一个的函数，服务端可能需要做某些事情，把调用满足，可能构造某一个数据，可是这个过程很慢，要很久，做完后把数据返回给服务端，再返回给客户端，然后客户端再去做别的事情。如果是Future模式，客户端向服务端发送请求，这时服务端与之前花了好久才返回的做法不同，服务端立即返回，将来的某一个时间才拿到数据。一段耗时程序的返回，不需要立即去得到它。

2. 简单实现

有一个接口Data，就是要拿到的数据。接着有一个Future Data和一个RealData，实现了Data接口。Future Data不是一个真实的数据，但是它跟真实的数据共享一个接口，因此在使用过程中，使用接口Data接口，来代替数据。被调用者给一个Data就可以，不需要知道是Real Data还是Future Data，Real Data的构建可能很慢，可能等不及，所有拿到的真实的实例是Future Data。接着在未来的某一个阶段，通过FutureData拿到RealData，两者的关系是FutureData聚合一个RealData，如果RealData被射入进去，则FutureData就知道了，数据已经组装完毕。ReadData很慢，所以需要装配起来。在未来某个时间段，在RealData已经装配完成之后，需要装载到FutureData之后。

3. 示例代码