java 设计模式的好处 java设计模式的特点

今天说说几种常见的设计模式，写个博客，记录一下。

首先，啥叫设计模式呢？ 设计模式是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类编码、代码设计经验的总结。举个例子，把编码比喻成打仗，那么设计模式就是孙子兵法三十六计。设计模式的目的是为了可重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码的可靠性。

单例模式
作用是保证整个应用程序代码中某个实例有且仅有一个。
分为饿汉模式和懒汉模式
区别：饿汉模式的特点是加载类时比较慢，但运行时获取对象的速度比较快，线程安全。
懒汉模式的特点是加载类时比较快，但运行时获取对象的速度比较慢，线程不安全。
创建单例模式的步骤：
1，将构造方法私有化，不允许外边直接创建对象
2，声明类的唯一实例，用private static修饰
3，提供一个用于获取实例的方法，使用public static修饰

常用的单例模式写法：
饿汉式

public class Singleton {
    /**
     * 饿汉式单例
     */
    private final static Singleton instance = new Singleton();
    private Singleton(){

    }
    public static Singleton getInstance(){
        return instance;
    }
}

这是一种饿汉式最简单的写法，在装载类的时候就完成了实例化，可以保证线程的安全，但是如果不使用，就会造成内存浪费。

懒汉式

public class Singleton {
    /**
     * 懒汉单线程单单例
     */
    private static Singleton instance;
    private Singleton(){

    }
    public static Singleton getInstance(){
        if(instance ==null){
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

这是懒汉式的一种简单写法，但是这种写法线程不安全，如果有多个线程同时调用，可能会出现多个实例，所以这种方法只适合单线程的单例。

鉴于以上线程不安全的问题，可以使用synchronized关键字在方法上进行同步，但是每个线程想获取到类的实例都需要执行getInstance方法进行同步，但是这个方法的目的是只实例化一次，后面如果有线程想要获得实例，直接return就可以了，所以这种同步的方法不好，不推荐使用，具体改进可以使用双重检查的单例模式，如下：

public class Singleton {
    /**
     * 懒汉双重检查模式 适合多线程 线程安全
     */
    private static Singleton instance;
    private Singleton(){

    }
    public static Singleton getInstance(){
        if(instance ==null){
            synchronized(Singleton.class){
                if (instance ==null){
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

双重检查模式保证了线程安全，也保证了只实例化一次。

适配器模式
适配器模式将一个类的接口，转换成客户期望的另外一个接口，使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的那些类可以在一起工作。
组合的方式，采用组合方式的适配器称为对象适配器，特点是把被适配者作为一个对象组合到适配器类中，以修改目标接口包装被适配者。
继承的方式，采用继承方式的称为类适配器，特点是通过多重继承不兼容接口，实现对目标接口的匹配，单一的为某个类而实现适配。

适配器模式的作用：
1，透明。通过适配器，客户端可以调用同一接口，因而对客户端来说是透明的。这样做更简单、更直接、更紧凑。
2，重用。复用了现存的类，解决了现存类和复用环境要求不一致的问题。
3，低耦合。将目标类和适配者类解耦，通过引入一个适配器类重用现有的适配者类，而无需修改原有代码（遵循开闭原则）

对象适配器demo，手机充电需要将220V电流转化为5V：
被包装类，即source类：

public class AC220 {
    public int output220V(){
        int output = 220;
        return output;
    }
}

包装类（目标类）：

/**
 *	此是一个接口，定义好抽象输出方法
 */
public interface DC5 {
    int output5V();
}

适配器类：

/**
 * 适配器类需要继承输出接口，传入源类对象，重写输出方法
 */
public class PowerAdapter implements DC5{
		private AC220 mAC220;
		public PowerAdapter(AC220 ac220){
        	this.mAC220 = ac220;
    }
    	@Override
    	public int output5V() {
        	int output = 0;
        	if (mAC220 != null) {
        		output = mAC220.output220V() / 44;
        	}
        	return output;
    }
}

主函数：

public static void main(String[] args) {
		PowerAdapter adapter = new PowerAdapter(new AC220());
	}

策略模式

策略模式将可变的部门从程序中抽象分离出算法接口（通用部分），在该接口下分别封装一系列算法实现并使他们可以互相替换，从而导致客户端程序独立于算法的改变。

策略模式的实现：
1，通过分离变化，对策略对象定义一个公共接口。
2，编写策略类，该类实现了上面的公共接口。（多个功能具体实现）
3，在使用策略对象的类中保存一个对策略对象的引用。
4，在使用策略对象的类中，实现对策略对象的setter和getter方法或者使用构造方法完成赋值。

demo：
定义一个接口（就是抽象策略，比如网银支付，不用管用什么银行支付，只是知道支付这一层就可以），定义一个方法对两个整数进行运算

public interface Strategy {
 	public abstract int calculate(int a,int b);
}

定义具体的算法类，实现两个整数的加减乘除运算：

public class AddStrategy implements Strategy{
    @Override
    public int calculate(int a, int b) {
        return a+b;
    }
}

public class SubstractStrategy implements Strategy{
    @Override
    public int calculate(int a, int b) {
        return a-b;
    }
}

public class MultiplyStrategy implements Strategy {
    @Override
    public int calculate(int a, int b) {
        return a*b;
    }
}

public class DivisionStrategy implements Strategy{
    @Override
    public int calculate(int a, int b) {
        if(b!=0){
         	return a/b;
        }
        else {
            throw new RuntimeException("除数不能为零");
        }
    }
}

定义具体的环境角色，持有Strategy接口的引用，并且有getter和setter方法可以完成策略更换，在环境角色中调用接口的方法完成动作。

public class Context {
    
    private Strategy strategy;
    
    public Context(Strategy strategy) {
        super();
        this.strategy = strategy;
    }

    public Strategy getStrategy() {
        return strategy;
    }

    public void setStrategy(Strategy strategy) {
        this.strategy = strategy;
    }
    
    public int calculate(int a,int b){
        return strategy.calculate(a, b);
    }
}

客户端在调用时，只需向环境角色设置相应的算法类，就可以得到相应的结果。

public class StrategyTest {
    public static void main(String[] args) {
        //加法
        Context add=new Context(new AddStrategy());
        System.out.println(add.calculate(10, 5));
        //减法
        Context sub=new Context(new SubstractStrategy());
        System.out.println(sub.calculate(3, 2));
        //乘法
        Context mul=new Context(new MultiplyStrategy());
        System.out.println(mul.calculate(6, 8));
        //除法
        Context div=new Context(new DivisionStrategy());
        System.out.println(div.calculate(90, 9));    
    }
}

策略模式的优缺点：
优点：
1，使用了组合，使架构更加灵活。
2，富有弹性，可以较好的应对变化（开闭原则）。
3，更好的代码复用性（相对于继承）。
4，消除了大量的条件语句。（在多种情况下，通常switch case、if else，但是策略模式优化了这一点）。
缺点：
1，客户代码需要了解每个策略实现的细节，需要知道每一个实现类的具体实现。
2，增加了很多对象的数目。

策略模式的适用场景：
1，许多相关的类仅仅是行为的差异。
2，运行时选取不同的算法变体。
3，通过条件语句在多个分支中选取一种。

代理模式
定于是为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。代理对象起到中介作用，可去掉功能服务或增加额外的服务。在不修改源代码的基础上，增加删除功能。

静态代理：代理和被代理对象在代理之前是确定的，它们都实现相同的接口或者继承相同的抽象类、父类。并且可以连续代理多个。

demo：
接口Moveable

public interface Moveable {
    void run();
}

目标对象run：

public class Run implements Moveable{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("run run run");
    }
}

代理对象car:

public class Car implements Moveable{

    private Moveable moveable;

    public Car(Moveable moveable){
        this.moveable=moveable;
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("car run");
    }
}

测试类

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Run run = new Run();
        Car car = new Car(run);
        car.run();
    }
}

静态代理总结：
优点：可以做到在不修改目标对象功能的前提下，对目标功能扩展。
缺点：代理对象需要与目标对象实现一样的接口，所以会出现很多代理类，一旦原始接口增加方法，目标对象和代理对象都要维护。

动态代理

动态代理实现步骤：
1，创建一个实现接口InvocationHandler的类，它必须实现invoke方法。
2，创建被代理的类以及接口。
3，调用Proxy的静态方法，创建一个代理类newProxyInstance（ClassLoader loader,Class[] interfaces,InvocationHandler h）
4，通过代理调用方法

demo：
原始接口：

public interface Moveable {
    void run();
}

被代理对象：

public class Run implements Moveable{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("run run run");
    }
}

动态代理类：

public class TimeHandler implements InvocationHandler {

    private Object object;

    public TimeHandler(Object object) {
        this.object = object;
    }

    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        System.out.println("run starting");
        method.invoke(object);
        System.out.println("run ending");
        return null;
    }
}

main方法测试：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        /**
         * 动态代理模式
         */
        //被代理类
        Run run = new Run();
        InvocationHandler h = new TimeHandler(run);
        Class<?> cls = run.getClass();

        /**
         * loader 类加载器
         * interfaces 实现接口
         * h invocationHandler
         */
        Moveable m = (Moveable) Proxy.newProxyInstance(cls.getClassLoader(),
                cls.getInterfaces(),h);
        m.run();
    }
}

cglib代理模式

动态代理与cglib代理的区别：
1，jdk动态代理，只能代理实现了接口的类，没有实现接口的类不能实现jdk动态代理。
2，cglib动态代理针对类来实现代理的，对指定目标类产生一个子类，通过方法拦截技术拦截所有父类方法的调用。
3，cglib动态代理的类不能是static和final，因为那样不能继承。

demo：

首先导入cglib的jar包

目标对象：

public class UserDao {

    public void save() {
        System.out.println("----已经保存数据!----");
    }
}

Cglib代理类：

/**
 * Cglib子类代理工厂
 * 对UserDao在内存中动态构建一个子类对象
 */
public class ProxyFactory implements MethodInterceptor{
    //维护目标对象
    private Object target;
    public ProxyFactory(Object target) {
        this.target = target;
    }
    //给目标对象创建一个代理对象
    public Object getProxyInstance(){
        //1.工具类
        Enhancer en = new Enhancer();
        //2.设置父类
        en.setSuperclass(target.getClass());
        //3.设置回调函数
        en.setCallback(this);
        //4.创建子类(代理对象)
        return en.create();
    }
    @Override
    public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable {
        System.out.println("开始");
        //执行目标对象的方法
        Object returnValue = method.invoke(target, args);
        System.out.println("结束");
        return returnValue;
    }
}

主函数测试：

/**
 * 测试类
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        //目标对象
        UserDao target = new UserDao();

        //代理对象
        UserDao proxy = (UserDao)new ProxyFactory(target).getProxyInstance();

        //执行代理对象的方法
        proxy.save();
    }
}

工厂模式

工厂模式概念：实例化对象，用工厂方法代替new操作。工厂模式包括工厂方法模式和抽象工厂模式，抽象工厂模式是工厂方法模式的拓展。

工厂模式的意图：定义一个接口来创建对象，但是让子类来决定哪些类需要被实例化，工厂方法把实例化的工作推迟到子类中实现。

工厂模式适用场景：
1，有一组类似的对象需要创建。
2，在编码时不能预见需要创建哪种类的实例。
3，系统需要考虑拓展性，不应依赖于产品类实例如何被创建、组合和表达的细节。

工厂模式与java spring框架依赖注入结合的较多，具体表现为controller层、dao层、service层以及具体实现impl，层层调用，但是互不干扰，如需添加新的功能，只需要增加新的方法即可，这里就不举例了。

以上写了几种常见的设计模式，如有问题，请大家留言纠正。