設(shè)計模式

一哈踱、設(shè)計模式的的6大原則

總原則－開閉原則

對擴展開放，對修改封閉慢显。在程序需要進行拓展的時候爪模，不能去修改原有的代碼，而是要擴展原有代碼荚藻，實現(xiàn)一個熱插拔的效果屋灌。所以一句話概括就是：為了使程序的擴展性好，易于維護和升級鞋喇。

想要達到這樣的效果声滥，我們需要使用接口和抽象類等，后面的具體設(shè)計中我們會提到這點侦香。

（1）單一職責(zé)原則

一個類最好只有一個功能落塑，不要一個類有2個功能，除非邏輯很簡單

（2）接口隔離原則

每個接口中不存在子類用不到卻必須實現(xiàn)的方法罐韩，如果不然憾赁，就要將接口拆分。使用多個隔離的接口散吵，比使用單個接口（多個接口方法集合到一個的接口）要好龙考。

（3）依賴倒置原則

面向接口編程，依賴于抽象而不依賴于具體矾睦。寫代碼時用到具體類時晦款，不與具體類交互，而與具體類的上層接口交互枚冗。

（4）里氏替換原則

任何基類可以出現(xiàn)的地方缓溅，子類一定可以出現(xiàn)。里氏替換原則是繼承復(fù)用的基石赁温，只有當衍生類可以替換基類坛怪，軟件單位的功能不受到影響時，基類才能真正被復(fù)用股囊，而衍生類也能夠在基類的基礎(chǔ)上增加新的行為袜匿。

里氏代換原則是對“開-閉”原則的補充。實現(xiàn)“開閉”原則的關(guān)鍵步驟就是抽象化稚疹。而基類與子類的繼承關(guān)系就是抽象化的具體實現(xiàn)居灯，所以里氏代換原則是對實現(xiàn)抽象化的具體步驟的規(guī)范。里氏替換原則中，子類對父類的方法盡量不要重寫和重載穆壕。因為父類代表了定義好的結(jié)構(gòu)待牵，通過這個規(guī)范的接口與外界交互，子類不應(yīng)該隨便破壞它喇勋。

當子類繼承父類時，最好不要修改父類的方法偎行，繼承意味著耦合川背，可以通過組合、聚合解耦

（5）迪米特法則 （最少知道原則）

一個類對自己依賴的類知道的越少越好蛤袒。無論被依賴的類多么復(fù)雜熄云，都應(yīng)該將邏輯封裝在方法的內(nèi)部，通過public方法提供給外部妙真。這樣當被依賴的類變化時缴允，才能最小的影響該類。

最少知道原則的另一個表達方式是：只與直接的朋友通信珍德。類之間只要有耦合關(guān)系练般，就叫朋友關(guān)系。耦合分為依賴锈候、關(guān)聯(lián)薄料、聚合、組合等泵琳。我們稱出現(xiàn)為成員變量摄职、方法參數(shù)、方法返回值中的類為直接朋友获列。局部變量谷市、臨時變量則不是直接的朋友。我們要求陌生的類不要作為局部變量出現(xiàn)在類中击孩。

（6）合成復(fù)用原則

盡量使用聚合和組合代替繼承

二迫悠、設(shè)計模式的分類

設(shè)計模式分為三大類：

創(chuàng)建型模式，共五種：

單例模式溯壶、工廠方法模式及皂、抽象工廠模式、建造者模式且改、原型模式

結(jié)構(gòu)型模式验烧，共七種：

適配器模式、裝飾者模式又跛、代理模式碍拆、外觀模式、橋接模式、組合模式感混、享元模式端幼。

行為型模式弧满，共十一種：

策略模式婆跑、模板方法模式、觀察者模式庭呜、迭代子模式滑进、責(zé)任鏈模式、命令模式募谎、備忘錄模式扶关、狀態(tài)模式、訪問者模式数冬、中介者模式节槐、解釋器模式。

PS：其實還有兩類：并發(fā)型模式和線程池模式（多線程相關(guān)）拐纱。

學(xué)習(xí)建議：

設(shè)計模式需要幾個階段的學(xué)習(xí)铜异，沒有大量項目經(jīng)驗的時候?qū)W習(xí)，可能只是了解戳玫，當有了一些項目場景的時候熙掺，才會深刻體會到其中的奧妙。

后面我會一個一個詳細講解每種設(shè)計模式咕宿，每講解一種會把它設(shè)置成鏈接币绩，請收藏

三、設(shè)計模式精講

一府阀、單例模式

單例模式有以下特點：

1. 單例類只能有一個實例缆镣。
2. 單例類必須自己創(chuàng)建自己的唯一實例。
3. 單例類必須給所有其他對象提供這一實例试浙。

單例模式確保某個類只有一個實例董瞻，而且自行實例化并向整個系統(tǒng)提供這個實例。在計算機系統(tǒng)中田巴，線程池钠糊、緩存、日志對象壹哺、對話框抄伍、打印機、顯卡的驅(qū)動程序?qū)ο蟪１辉O(shè)計成單例管宵。這些應(yīng)用都或多或少具有資源管理器的功能截珍。每臺計算機可以有若干個打印機攀甚，但只能有一個Printer Spooler，以避免兩個打印作業(yè)同時輸出到打印機中岗喉。每臺計算機可以有若干通信端口秋度，系統(tǒng)應(yīng)當集中管理這些通信端口，以避免一個通信端口同時被兩個請求同時調(diào)用钱床〖运梗總之，選擇單例模式就是為了避免不一致狀態(tài)诞丽，避免政出多頭

話不多說鲸拥，先上一個流程圖看看單例模式的進化史:

單例模式.png

public class HungrySingleton {

    public static void main(String[] args) {
        //測試
        Singleton instance = Singleton.getInstance();
        Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(instance == instance2); // true
    }
}

//餓漢式

class Singleton {
    
    //1. 構(gòu)造器私有化, 外部不能new
    private Singleton() {
        
    }
    
    //2.一開始創(chuàng)建對象實例
    private final static Singleton instance = new Singleton();
    
    //3. 提供一個公有的靜態(tài)方法僧免，返回實例對象
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
    
}

ps：Singleton通過將構(gòu)造方法限定為private避免了類在外部被實例化，在同一個虛擬機范圍內(nèi)捏浊，Singleton的唯一實例只能通過getInstance()方法訪問懂衩。（事實上，通過Java反射機制是能夠?qū)嵗瘶?gòu)造方法為private的類的金踪，那基本上會使所有的Java單例實現(xiàn)失效浊洞。此問題在此處不做討論，姑且掩耳盜鈴地認為反射機制不存在胡岔。）

優(yōu)點： 餓漢式在類創(chuàng)建的同時就已經(jīng)創(chuàng)建好一個靜態(tài)的對象供系統(tǒng)使用法希，以后不再改變，所以天生是線程安全的

缺點：優(yōu)點正是其缺點靶瘸，由于一開始就加載苫亦，如果沒有使用就會白白占用內(nèi)存，于是有了下面的懶漢式
二怨咪、線程不安全懶漢式

public class NotSafeLazySingleton {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("懶漢式1 屋剑， 線程不安全~");
        Singleton instance = Singleton.getInstance();
        Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(instance == instance2); // true
    }
}

class Singleton {
    private static Singleton instance;
    
    private Singleton() {}
    
    //提供一個靜態(tài)的公有方法，當使用到該方法時诗眨，才去創(chuàng)建 instance唉匾，即懶漢式
    //由于沒有加鎖，大量線程同時訪問可能出現(xiàn)實例化多個對象匠楚，所以線程不安全
    public static Singleton getInstance() {
        if(instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

當大量線程同時訪問getInstance()時巍膘，就可能創(chuàng)建多個實例，所以不可取

三芋簿、線程安全同步方法(鎖方法鎖粒度較大)

public class SynchronizedMethodSingleton {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("懶漢式2 峡懈， 線程安全~");
        Singleton instance = Singleton.getInstance();
        Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(instance == instance2); // true
    }
}

// 懶漢式(線程安全，同步方法)
class Singleton {
    private static Singleton instance;
    
    private Singleton() {}
    
    //提供一個靜態(tài)的公有方法益咬，加入同步處理的代碼逮诲，解決線程安全問題
    //即懶漢式
    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if(instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

由于鎖加在了方法上帜平，高并發(fā)下會降低性能，所以應(yīng)該減小鎖的粒度

四梅鹦、線程安全同步代碼塊(雙重檢驗鎖降低了鎖粒度裆甩，推薦使用)

public class SynchronizedBlockSingleton {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("雙重檢查");
        Singleton instance = Singleton.getInstance();
        Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(instance == instance2); // true
    }

}

// 懶漢式(線程安全，同步代碼塊)
class Singleton {
    //這里加volatile關(guān)鍵字禁止指令重排
    private static volatile Singleton instance;
    
    private Singleton() {}
    
    //提供一個靜態(tài)的公有方法齐唆，加入雙重檢查代碼嗤栓，解決線程安全問題, 同時解決懶加載問題
    //同時保證了效率, 推薦使用
    
    public static Singleton getInstance() {
        if(instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if(instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
            
        }
        return instance;
    }
}

ps:這里instance之所以要用volatile修飾，是為了禁止指令重排箍邮，防止后面線程訪問到前面線程未初始化的對象茉帅，詳情參考以下鏈接：

https://blog.csdn.net/OrangeRawNorthland/article/details/83788412

雙重檢驗鎖盡管降低了鎖粒度，但畢竟還是有鎖锭弊，有鎖就會降低并發(fā)性能堪澎，那么可不可以不加鎖呢？答案是肯定的味滞，那就是使用靜態(tài)內(nèi)部類樱蛤，靜態(tài)內(nèi)部類不會在一開始就加載，會在第一次使用時才加載剑鞍，所以它既解決了餓漢式可能白白占用資源的問題昨凡，又解決了懶漢式為解決線程安全問題加鎖導(dǎo)致的性能問題，可謂是一舉兩得

五蚁署、使用靜態(tài)內(nèi)部類（推薦使用）

public class StaticInnerClassSingleton {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("使用靜態(tài)內(nèi)部類完成單例模式");
        Singleton instance = Singleton.getInstance();
        Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(instance == instance2); // true
    }

}

// 靜態(tài)內(nèi)部類完成便脊， 推薦使用
class Singleton {
    private static volatile Singleton instance;
    
    //構(gòu)造器私有化
    private Singleton() {}
    
    //寫一個靜態(tài)內(nèi)部類,該類中有一個靜態(tài)屬性 Singleton
    private static class SingletonInstance {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton(); 
    }
    
    //提供一個靜態(tài)的公有方法，直接返回SingletonInstance.INSTANCE
    
    public static synchronized Singleton getInstance() {
        return SingletonInstance.INSTANCE;
    }
}

六光戈、枚舉實現(xiàn)單例

public class EnumSingleton {
    public static void main(String[] args) {
        Singleton instance = Singleton.INSTANCE;
        Singleton instance2 = Singleton.INSTANCE;
        System.out.println(instance == instance2);//true
        instance.sayOK();
    }
}

//使用枚舉哪痰，可以實現(xiàn)單例, 推薦
enum Singleton {
    INSTANCE; //屬性
    public void sayOK() {
        System.out.println("ok~");
    }
}

枚舉類實現(xiàn)單例模式是 effective java 作者極力推薦的單例實現(xiàn)模式，因為枚舉類型是線程安全的田度，并且只會裝載一次妒御，設(shè)計者充分的利用了枚舉的這個特性來實現(xiàn)單例模式，枚舉的寫法非常簡單镇饺，而且枚舉類型是所用單例實現(xiàn)中唯一一種不會被破壞的單例實現(xiàn)模式乎莉。（ 其他方法都會通過反射的方式破壞單例 ）

單例模式總結(jié)：

單例模式為一個面向?qū)ο蟮膽?yīng)用程序提供了對象唯一的訪問點，不管它實現(xiàn)何種功能奸笤，整個應(yīng)用程序都會同享一個實例對象 惋啃。

對于單例模式的幾種實現(xiàn)方式，知道餓漢式和懶漢式的區(qū)別监右，線程安全边灭，資源加載的時機，還有懶漢式為了實現(xiàn)線程安全的幾種方式的細微差別健盒。

原創(chuàng)不易绒瘦，覺得寫得不錯的話就點點贊關(guān)注關(guān)注唄称簿，我的微信公眾號：java時光