## Java专题二十：设计模式 [TOC] ### 20.1. 创建型模式 #### 20.1.1. 单例模式（Singleton Pattern） > 确保一个对象只有一个实例对象，并且提供了一个全局访问方法该对象的方法 - 延迟创建实例对象，但`getInstance`方法在多线程中可能会创建2个实例对象，当2个线程执行到`uniqueInstance == null`语句判断`uniqueInstance`是空的，然后都创建了该对象，造成了创建2个实例对象的问题 ~~~ public class Singleton { private static Singleton uniqueInstance; private Singleton() {} public static Singleton getInstance() { if (uniqueInstance == null) { uniqueInstance = new Singleton(); } return uniqueInstance; } } ~~~ - 延迟创建实例对象，且使用同步`synchronized`对方法加锁实现同步，但直接对`getInstance`方法加锁的成本太高，因此有了下面的早期创建实例对象和double-checking锁方法创建实例对象 ~~~ public class Singleton { private static Singleton uniqueInstance; private Singleton() {} public static synchronized Singleton getInstance() { if (uniqueInstance == null) { uniqueInstance = new Singleton(); } return uniqueInstance; } } ~~~ - 早期创建实例对象，不需要使用同步方法 ~~~ public class Singleton { private static Singleton uniqueInstance = new Singleton(); private Singleton() {} public static Singleton getInstance() { return uniqueInstance; } } ~~~ - double-checking锁方法创建实例对象 ~~~ public class Singleton { private volatile static Singleton uniqueInstance; private Singleton() {} public static Singleton getInstance() { if (uniqueInstance == null) { synchronized (Singleton.class) { if (uniqueInstance == null) { uniqueInstance = new Singleton(); } } } return uniqueInstance; } } ~~~ 示例：`java.lang.Runtime`就是使用的早期创建实例对象的方法实现单例模式 ~~~ public class Runtime { private static Runtime currentRuntime = new Runtime(); public static Runtime getRuntime() { return currentRuntime; } private Runtime() {} } ~~~ #### 20.1.2. 建造者模式（Builder Pattern） > 用于构建成一个复杂的对象，将构建与表示分离 示例：`java.lang.StringBuffer`和`java.lang.StringBuilder` ~~~ public final class StringBuilder { public StringBuilder append(String str) { super.append(str); return this; } } ~~~ #### 20.1.3. 原型模式（Prototype Pattern） > 用于创建对象的复制本，一般通过实现接口`Cloneable`，并重写`clone`方法 示例：参考 [Java专题十九：浅拷贝与深拷贝](Java专题十九：浅拷贝与深拷贝.md) #### 20.1.4. 工厂模式（Factory Pattern） > 用于创建多个实例对象 示例：`java.util.concurrent.ThreadFactory`用来创建新的线程 ### 20.2. 结构型模式 #### 20.2.1. 装饰器模式（Decorator Pattern） > 在不改变现有类的前提下，为现有类添加新的功能 示例：在IO包中，`InputStream`相当于现有类，`FileterInputStream`相当于抽象装饰类，`BufferedInputStream`、`DataInputStream`为具体实现装饰类，这些具体实现装饰类在`InputStream`的基础增加了新功能 #### 20.2.2. 适配器模式（Adapter Pattern） > 作为2个不兼容接口的桥梁，使他们可以进行相互转换 示例：`java.io.InputStreamReader`就是一个桥梁，将字节流对象转换成字符流对象，`InputStreamReader(InputStream in)` #### 20.2.3. 代理模式（Proxy Pattern） > 在不修改委托类代码的情况下，可以为委托类的方法增加一些操作，如方法中实际代码前后增加日志输出 示例：参考 [Java专题九（2）：动态代理](Java专题九（2）：动态代理.md) ### 20.3. 行为型模式 #### 20.3.1. 观察者模式（Observer Pattern） > 对象之间存在1对多关系，当被观察对象发生变化时，会通知所有观察者 JDK中自带观察者设计，`java.util.Observable`和`java.util.Observer`，`Observable`是一个类，代表被观察对象，`Observer`是一个接口，代表观察者；使用时被观察对象继承`Observable`类，在发生改变时，主动调用`void setChanged()`说明被观察对象发生改变，然后调用`void notifyObservers(Object arg) `通知观察者变化的内容 示例：现在我们有一个博主类`Blogger`，和一个粉丝类`Fans`，一个博主有很多个粉丝，当博主发表新的文章时，自动通知粉丝 - 被观察者： ~~~ import java.text.SimpleDateFormat; import java.util.*; public class Blogger extends Observable { String name; public Blogger(String name){ this.name = name; } public void publish(String message){ this.setChanged(); Map<String,String> map = new HashMap<String, String>(); map.put("name", name); map.put("message", message); SimpleDateFormat df = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"); String nowTime = df.format(System.currentTimeMillis()); map.put("date", nowTime); this.notifyObservers(map); } } ~~~ - 观察者 ~~~ import java.util.HashMap; import java.util.Map; import java.util.Observable; import java.util.Observer; public class Fans implements Observer{ String name; public Fans(String name){ this.name = name; } @Override public void update(Observable o, Object arg) { Map<String,String> map = (HashMap)arg; System.out.println(name+ "=>observe:"+map); } } ~~~ - 验证代码 ~~~ Blogger blogger = new Blogger("ibu"); Fans fan0 = new Fans("fan0"); Fans fan1 = new Fans("fan1"); blogger.addObserver(fan0); blogger.addObserver(fan1); blogger.publish("Java设计模式"); ~~~ 名为`ibu`的博主发布了一篇名为`Java设计模式`，它的2个粉丝，`fan0`和`fan1`都观察到了这个变化。 ~~~ fan1=>observe:{date=2019-12-03 20:55:25, name=ibu, message=Java设计模式} fan0=>observe:{date=2019-12-03 20:55:25, name=ibu, message=Java设计模式} ~~~ #### 20.3.2. 解释器模式（Interpreter Pattern） > 定义了一个语言的语法，然后可以解析 示例：`java.util.regex.Pattern`定义了正则表达式的语法，详细可参考正则 [Java专题七：正则表达式](Java专题七：正则表达式.md)