常用的设计模式汇总

淩亂°似流年 2022-06-01 11:59 186阅读 0赞

**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。

![SouthEast][]

![Image 1][]

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，28），老王和老李。小美很漂亮，很风骚，老王和老李是两个中年男屌丝，时刻关注着小美的一举一动。有一天，小美说了一句：我老公今天不在家，一个人好无聊啊～～～，这句话被老王和老李听到了，结果乐坏了，蹭蹭蹭，没一会儿，老王就冲到小美家门口了，于是进门了……………………..帕～啪啪啪啪啪～ 在这里，小美是被观察者，老王和老李是观察者，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 {
        //老王和老李通过这个接口可以接收到小美发过来的消息
        void getMessage(String s);
    }

这个接口相当于老王和老李的电话号码，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 = "老王";
    
        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 = "老李";
    
        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("今天家里就我一个人，你们过来吧，谁先过来谁就能得到我!");
             }
         }
    }

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();
    
            //老王和老李在小美那里都注册了一下
            xiao_mei.addPerson(lao_wang);
            xiao_mei.addPerson(lao_li);
    
            //小美向老王和老李发送通知
            xiao_mei.notifyPerson();
        }
    }

运行结果我截图了

![SouthEast 1][]

![Image 1][]

运行结果

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

![SouthEast 2][]

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");
        }
    }

![Image 1][] ![SouthEast 3][]

**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：

![SouthEast 4][] ![Image 1][]

在我们预料中，结果正确，这就是静态代理，动态代理我就不想说了，跟java反射有关。

[SouthEast]: /images/20220601/10a2112fce3c41b4b5931072678eff85.png
[Image 1]: 
[SouthEast 1]: /images/20220601/306caad90e784c88825697b98797ea7e.png
[Java]: https://link.jianshu.com?t=http://lib.csdn.net/base/javaee
[SouthEast 2]: /images/20220601/0a5453ea628848c1b30f167b13446bd8.png
[SouthEast 3]: /images/20220601/946bdae487c3413dabfc9e58b5852cfc.png
[SouthEast 4]: https://img-blog.csdn.net/20180129111405071?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvcXFfMTgzOTU2MDM=/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/SouthEast