总体来说设计模式分为三大类:

  1. 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。
  2. 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。
  3. 行为型模式,共十一种:策略模式、模板方法模式、观察者模式、迭代子模式、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。

其实还有两类:并发型模式和线程池模式。

说几个常见的

1、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:

  • 单例类只能有一个实例。
  • 单例类必须自己创建自己的唯一实例。
  • 单例类必须给所有其他对象提供这一实例。

在计算机系统中,线程池、缓存、日志对象、对话框、打印机、显卡的驱动程序对象常被设计成单例。这些应用都或多或少具有资源管理器的功能。每台计算机可以有若干个打印机,但只能有一个Printer Spooler,以避免两个打印作业同时输出到打印机中。每台计算机可以有若干通信端口,系统应当集中管理这些通信端口,以避免一个通信端口同时被两个请求同时调用。总之,选择单例模式就是为了避免不一致状态,避免政出多头。

1.1、懒汉式单例

//懒汉式单例类.在第一次调用的时候实例化自己   
public class Singleton {
    private Singleton() {} //私有化构造函数
    private static Singleton single=null;
    //静态工厂方法   
    public static Singleton getInstance() {
         if (single == null) {
             single = new Singleton();
         }
        return single;
    }
}

 Singleton通过将构造方法限定为private避免了类在外部被实例化,在同一个虚拟机范围内,Singleton的唯一实例只能通过getInstance()方法访问。

  (事实上,通过Java反射机制是能够实例化构造方法为private的类的,那基本上会使所有的Java单例实现失效。此问题在此处不做讨论,姑且掩耳盗铃地认为反射机制不存在。)

  但是以上懒汉式单例的实现没有考虑线程安全问题,它是线程不安全的,并发环境下很可能出现多个Singleton实例,要实现线程安全,有以下三种方式,都是对getInstance这个方法改造,保证了懒汉式单例的线程安全,如果你第一次接触单例模式,对线程安全不是很了解,可以先跳过下面这三小条,去看饿汉式单例,等看完后面再回头考虑线程安全的问题:

//方法加锁synchronized 实现线程安全,效率低
public static synchronized Singleton getInstance() {
         if (single == null) {
             single = new Singleton();
         }
        return single;
}//本身对象加锁,双重判断。推荐
public static Singleton getInstance() {
        if (singleton == null) {
            synchronized (Singleton.class) { //本身对象加锁
               if (singleton == null) {
                  singleton = new Singleton();
               }
            }
        }
        return singleton;
    }//静态内部类实现
public class Singleton {
    private static class LazyHolder {
       private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }
    private Singleton (){}
    public static final Singleton getInstance() {
       return LazyHolder.INSTANCE;
    }
}

1.2、饿汉式单例(天生的线程安全)

//饿汉式单例类.在类初始化时,已经自行实例化   
public class Singleton1 {
    private Singleton1() {}
    private static final Singleton1 single = new Singleton1();
    //静态工厂方法   
    public static Singleton1 getInstance() {
        return single;
    }
}

饿汉式在类创建的同时就已经创建好一个静态的对象供系统使用,以后不再改变,所以天生是线程安全的

1.3、饿汉式和懒汉式区别

  从名字上来说,饿汉和懒汉,

  饿汉就是类一旦加载,就把单例初始化完成,保证getInstance的时候,单例是已经存在的了,

  而懒汉比较懒,只有当调用getInstance的时候,才回去初始化这个单例。

  另外从以下两点再区分以下这两种方式:

  1、线程安全:

  饿汉式天生就是线程安全的,可以直接用于多线程而不会出现问题,

  懒汉式本身是非线程安全的,为了实现线程安全有几种写法,分别是上面的1、2、3,这三种实现在资源加载和性能方面有些区别。

  2、资源加载和性能:

  饿汉式在类创建的同时就实例化一个静态对象出来,不管之后会不会使用这个单例,都会占据一定的内存,但是相应的,在第一次调用时速度也会更快,因为其资源已经初始化完成,

  而懒汉式顾名思义,会延迟加载,在第一次使用该单例的时候才会实例化对象出来,第一次调用时要做初始化,如果要做的工作比较多,性能上会有些延迟,之后就和饿汉式一样了。

  至于1、2、3这三种实现又有些区别,

  第1种,在方法调用上加了同步,虽然线程安全了,但是每次都要同步,会影响性能,毕竟99%的情况下是不需要同步的,

  第2种,在getInstance中做了两次null检查,确保了只有第一次调用单例的时候才会做同步,这样也是线程安全的,同时避免了每次都同步的性能损耗

  第3种,利用了classloader的机制来保证初始化instance时只有一个线程,所以也是线程安全的,同时没有性能损耗,所以一般我倾向于使用这一种。

什么是线程安全?

  如果你的代码所在的进程中有多个线程在同时运行,而这些线程可能会同时运行这段代码。如果每次运行结果和单线程运行的结果是一样的,而且其他的变量的值也和预期的是一样的,就是线程安全的。

  或者说:一个类或者程序所提供的接口对于线程来说是原子操作,或者多个线程之间的切换不会导致该接口的执行结果存在二义性,也就是说我们不用考虑同步的问题,那就是线程安全的。

单例模式的双重锁

public class Test {
    private static volatile Test test;
    public static Test getInstance() {
        if(test == null) {
            synchronized (Test.class) {
                if(test == null) {
                    test = new Test();
                }
            }
        }
        return test;
    }
}

如果没有volatile关键字,可能会发生指令重排序。

volatile不保证原子性。既然不能保证原子性,那肯定就是非线程安全的。