Java常见的几种设计模式
单例模式
简单点说，就是一个应用程序中，某个类的实例对象只有一个，你没有办法去new，因为构造器是被private修饰的，一般通过getInstance()的方法来获取它们的实例。
getInstance()的返回值是一个对象的引用，并不是一个新的实例，所以不要错误的理解成多个对象。单例模式实现起来也很容易，直接看demo吧
public class Singleton { private static Singleton singleton; private Singleton() { } public static Singleton getInstance() { if (singleton == null) { singleton = new Singleton(); } return singleton; } }
按照我的习惯，我恨不得写满注释，怕你们看不懂，但是这个代码实在太简单了，所以我没写任何注释，如果这几行代码你都看不明白的话，那你可以洗洗睡了，等你睡醒了再来看我的博客说不定能看懂。
上面的是最基本的写法，也叫懒汉写法（线程不安全）下面我再公布几种单例模式的写法：
懒汉式写法（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; } }
饿汉式写法
public class Singleton { private static Singleton instance = new Singleton(); private Singleton (){} public static Singleton getInstance() { return instance; } }
静态内部类
public class Singleton { private static class SingletonHolder { private static final Singleton INSTANCE = new Singleton(); } private Singleton (){} public static final Singleton getInstance() { return SingletonHolder.INSTANCE; } }
枚举
public enum Singleton { INSTANCE; public void whateverMethod() { } }
这种方式是Effective Java作者Josh Bloch 提倡的方式，它不仅能避免多线程同步问题，而且还能防止反序列化重新创建新的对象，可谓是很坚强的壁垒啊，不过，个人认为由于1.5中才加入enum特性，用这种方式写不免让人感觉生疏。
双重校验锁
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; } }
总结：我个人比较喜欢静态内部类写法和饿汉式写法，其实这两种写法能够应付绝大多数情况了。其他写法也可以选择，主要还是看业务需求吧。
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。
观察者模式UML图
看不懂图的人端着小板凳到这里来，给你举个栗子：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); }
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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<Person> list = new ArrayList<Person>(); 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(); } }
完美～
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
运行结果
一个三明治就做好了～
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 class 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，很多理论性的东西我不讲，我就算讲了，你们也看不懂。什么真实角色，抽象角色，代理角色，委托角色。。。乱七八糟的，我是看不懂。之前学代理模式的时候，去网上翻一下，资料一大堆，打开链接一看，基本上都是给你分析有什么什么角色，理论一大堆，看起来很费劲，不信的话你们可以去看看，我是看不懂他们在说什么。咱不来虚的，直接用生活中的例子说话。（注意：我这里并不是否定理论知识，我只是觉得有时候理论知识晦涩难懂，喜欢挑刺的人一边去，你是来学习知识的，不是来挑刺的）
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。
代码实现请看：
//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(); //代理拉屎，自己的屎，让别人拉去吧 //void shit(); }
文明社会，代理吃饭，代理拉屎什么的我就不写了，有伤社会风化～～～能明白就好
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"); } }
看到没有，婚庆公司需要做的事情很多，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，听说现在婚庆公司很赚钱的，这就是原因，干的活多，能不赚钱吗？
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(); } }
运行结果如下：
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<stack.pro().length;i++){ String producter = "产品" + i; stack.push(producter); System.out.println("生产了：" + producter); try { Thread.sleep(200); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } } }
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<stack.pro().length;i++){ String consumer = stack.pop(); System.out.println("消费了：" + consumer ); try { Thread.sleep(400); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } } }
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(); } }
测试结果：
生产了:产品0
消费了：产品0
生产了:产品1
生产了:产品2
消费了：产品2
生产了:产品3
消费了：产品3
生产了:产品4
生产了:产品5
生产了:产品6
消费了：产品5
生产了:产品7
消费了：产品6
消费了：产品7
生产了:产品8
生产了:产品9
消费了：产品8
消费了：产品9
消费了：产品4
消费了：产品1
（完）
