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常用的设计模式汇总,超详细!

常用的设计模式汇总,超详细!

作者: java架构进阶 | 来源:发表于2019-04-24 20:39 被阅读0次

    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);
    }
    

    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:

    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反射有关系,网上资料很多,我以后有时间再更新吧。

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