java的23种设计模式.docx
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java的23种设计模式
设计模式（Designpattern）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。
一、设计模式的分类
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、迭代器模式、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。
二、Java的23中设计模式
1、工厂方法模式（FactoryMethod）
工厂方法模式分为三种：
普通工厂模式 多个工厂方法模式 静态工厂方法模式
1.1、普通工厂模式，就是建立一个工厂类，对实现了同一接口的产品类进行实例的创建
例子:
//发送短信和邮件的接口
public interface Sender {
public void Send（）;
}
//发送邮件的实现类
public class MailSender implements Sender {
public void Send（） {
System.out.println（"发送邮件!
"）;
}
}
//发送短信的实现类
public class SmsSender implements Sender {
public void Send（） {
System.out.println（"发送短信!
"）;
}
}
//创建工厂类
public class SendFactory {
//工厂方法
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;
}
}
}
//测试类
public class FactoryTest {
public static void main（String[] args） {
SendFactory factory = new SendFactory（）;
Sender sender = factory.produce（"sms"）;
sender.Send（）;
}
}
1.2、多个工厂方法模式是对普通工厂方法模式的改进，在普通工厂方法模式中，如果传递的字符串出错，则不能正确创建对象，而多个工厂方法模式是提供多个工厂方法，分别创建对象。
//将上面的代码做下修改，改动下SendFactory类就行
//这个就不用根据用户传的字符串类创建对象了
public class SendFactory {
public Sender produceMail（）{
return new MailSender（）;
}
public Sender produceSms（）{
return new SmsSender（）;
}
}
//测试类
public class FactoryTest {
public static void main（String[] args） {
SendFactory factory = new SendFactory（）;
Sender sender = factory.produceMail（）;
sender.Send（）;
}
}
1.3、静态工厂方法模式，将上面的多个工厂方法模式里的方法置为静态的，不需要创建实例，直接调用即可。
public class SendFactory {
public static Sender produceMail（）{
return new MailSender（）;
}
public static Sender produceSms（）{
return new SmsSender（）;
}
}
//测试类
public class FactoryTest {
public static void main（String[] args） {
Sender sender = SendFactory.produceMail（）;
sender.Send（）;
}
}
2、抽象工厂模式（AbstractFactory）
工厂方法模式有一个问题就是，类的创建依赖工厂类，也就是说，如果想要拓展程序，必须对工厂类进行修改，这违背了闭包原则，所以，从设计角度考虑，有一定的问题，如何解决？
就用到抽象工厂模式，创建多个工厂类，这样一旦需要增加新的功能，直接增加新的工厂类就可以了，不需要修改之前的代码。
例子:
//发送短信和邮件的接口
public interface Sender {
public void Send（）;
}
//发送邮件的实现类
public class MailSender implements Sender {
public void Send（） {
System.out.println（"发送邮件!
"）;
}
}
//发送短信的实现类
public class SmsSender implements Sender {
public void Send（） {
System.out.println（"发送短信!
"）;
}
}
//给工厂类一个接口
public interface Provider {
public Sender produce（）;
}
//两个工厂的实现类
发送邮件的工厂实现
public class SendMailFactory implements Provider {
public Sender produce（）{
return new MailSender（）;
}
}
发送短信的工厂实现
public class SendSmsFactory implements Provider{
public Sender produce（） {
return new SmsSender（）;
}
}
//测试类
public class Test {
public static void main（String[] args） {
Provider provider = new SendMailFactory（）;
Sender sender = provider.produce（）;
sender.Send（）;
}
}
注:
这个模式的好处就是，如果你现在想增加一个功能：
发送及时信息，则只需做一个实现类实现Sender接口，同时实现一个Provider工厂类，实现Provider接口，就OK了，无需去改动现成的代码。
这样做，拓展性较好
3、单例模式（Singleton）
单例对象（Singleton）是一种常用的设计模式。
在Java应用中，单例对象能保证在一个JVM中，该对象只有一个实例存在。
这样的模式有几个好处：
1、某些类创建比较频繁，对于一些大型的对象，这是一笔很大的系统开销。
2、省去了new操作符，降低了系统内存的使用频率，减轻GC压力。
3、有些类如交易所的核心交易引擎，控制着交易流程，如果该类可以创建多个的话，系统完全乱了。
例子：
//简单的单例类 饿汉模式
public class Singleton {
/* 持有私有静态实例，防止被引用*/
private static Singleton instance = new Singleton（）;
/* 私有构造方法，防止被实例化 */
private Singleton（） {
}
/* 静态工程方法，返回Singleton实例 */
public static Singleton getInstance（） {
return instance;
}
/* 如果该对象被用于序列化，可以保证对象在序列化前后保持一致 */
private Object readResolve（） {
return instance;
}
}
这个类是可以实现单例模式的，但是存在不少问题,比如在类中不管用户是否要使用该类的对象,就先创建好了一个实例放在内存中。
//简单的单例类懒汉模式
public class Singleton {
/* 持有私有静态实例，防止被引用，此处赋值为null，目的是实现延迟加载 */
private static Singleton instance = null;
/* 私有构造方法，防止被实例化 */
private Singleton（） {
}
/* 静态工程方法，创建实例 */
public static Singleton getInstance（） {
if （instance == null） {
instance = new Singleton（）;
}
return instance;
}
/* 如果该对象被用于序列化，可以保证对象在序列化前后保持一致 */
private Object readResolve（） {
return instance;
}
}
这个类可以满足基本要求，但是，像这样毫无线程安全保护的类，如果我们把它放入多线程的环境下，肯定就会出现问题了，如何解决？
我们首先会想到对getInstance方法加synchronized关键字，如下：
public static synchronized Singleton getInstance（） {
if （instance == null） {
instance = new Singleton（）;
}
return instance;
}
但是，synchronized作为修饰符在方法上使用,在性能上会有所下降，因为每次调用getInstance（），都要对对象上锁，事实上，只有在第一次创建对象的时候需要加锁，之后就不需要了，所以，这个地方需要改进。
我们改成下面这个：
public static Singleton getInstance（） {
if （instance == null） {
synchronized （instance） {
if （instance == null） {
instance = new Singleton（）;
}
}
}
return instance;
}
似乎解决了之前提到的问题，将synchronized关键字加在了方法内部，也就是说当调用的时候是不需要加锁的，只有在instance为null，并创建对象的时候才需要加锁，性能有一定的提升。
但是，这样的情况，还是有可能有问题的。
看下面的情况：
在Java指令中创建对象和赋值操作是分开进行的，也就是说instance=newSingleton（）;语句并非是一个原子操作,在JVM中这句代码大概做了下面3件事情:
1给new的对象分配内存
2调用Singleton的构造函数来初始化成员变量
3将引用instance指向分配的内存空间（执行完这步instance就为非null了）
但是在JVM的即时编译器中存在指令重排序的优化。
也就是说上面的第二步和第三步的顺序是不能保证的，最终的执行顺序可能是1-2-3也可能是1-3-2。
如果是后者，则在3执行完毕、2未执行之前，另外一个线程B抢夺到了CPU的执行权,这时instance已经是非null了（但却没有初始化），所以线程B会直接返回instance，然后使用，结果就会出现问题了（因为对象还没有初始化）。
还有另外一种解决方案:
使用内部类来维护单例的实现，JVM内部的机制能够保证当一个类被加载的时候，这个类的加载过程是线程互斥的（就是加载完毕后别的线程才能使用）。
这样当我们第一次调用getInstance的时候，JVM能够帮我们保证instance只被创建一次，并且会保证把赋值给instance的内存初始化完毕，这样我们就不用担心上面的问题。
同时该方法也只会在第一次调用的时候使用互斥机制，这样就解决了低性能问题。
例如：
public class Singleton {
/* 私有构造方法，防止被实例化 */
private Singleton（） {
}
/* 此处使用一个内部类来维护单例 */
private static class SingletonFactory {
private static Singleton instance = new Singleton（）;
}
/* 获取实例 */
public static Singleton getInstance（） {
return SingletonFactory.instance;
}
/* 如果该对象被用于序列化，可以保证对象在序列化前后保持一致 */
private Object readResolve（） {
return getInstance（）;
}
}
但是如果在构造函数中抛出异常，实例将永远得不到创建，也会出错。
所以说，十分完美的东西是没有的，我们只能根据实际情况，选择最适合自己应用场景的实现方法。
同时，我们还可以使用反射去创建这个类的对象，即使它的构造器是私有的，我们也是可以调用到的。
那么这个时候我们就需要再次修改代码去访问别人反射调用构造器。
例子:
//在构造器中控制一下，构造器只允许调用一次,之后再调用就抛出异常
public class Singleton {
private static boolean flag;
/* 私有构造方法，防止被实例化 */
private Singleton（） {
if（!
flag）{
flag = false;
}else{
throw new RuntimeException（"不能多次创建单例对象"）;
}
}
/* 此处使用一个内部类来维护单例 */
private static class SingletonFactory {
private static Singleton instance = new Singleton（）;
}
/* 获取实例 */
public static Singleton getInstance（） {
return SingletonFactory.instance;
}
/* 如果该对象被用于序列化，可以保证对象在序列化前后保持一致 */
private Object readResolve（） {
return getInstance（）;
}
}
反射的问题处理完了之后，这里还有一个问题，就是如果把单例对象进行序列化然后再反序列化,那么内存中就会出现俩个一样的单例对象，只是内存地址不同。
这种情况我们可以使用readResolve方法来防止。
privateObjectreadResolve（）{.....}
ObjectInputStream会检查对象的class是否定义了readResolve方法。
如果定义了，将由readResolve方法指定返回的对象。
返回对象的类型一定要是兼容的，否则会抛出ClassCastException。
例子:
public abstract class Singleton8 implements Serializable{
private static final long serialVersionUID = 7863921642928237696L;
/* 此处使用一个内部类来维护单例 */
private static class SingletonFactory {
@SuppressWarnings（"serial"）
private static Singleton8 instance = new Singleton8（）{};
}
//测试方式,把单例对象序列化后再反序列化从而获得一个新的对象 就相当于复制了一个单例对象
public Singleton8 copy（） throws Exception{
ByteArrayOutputStream os = new ByteArrayOutputStream（）;
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream（os）;
oos.writeObject（Singleton8.getInstance（））;
InputStream is = new ByteArrayInputStream（os.toByteArray（））;
ObjectInputStream o
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