💫你好，我是小航，一个正在变秃、变强的准大三党
💫本文主要讲解设计模式，示例Demo采用Java语言演示
💫欢迎大家的关注！
@ TOC
一、设计模式简介
1、什么是设计模式？
在软件工程中，设计模式是对软件设计中普遍存在的各种问题，所提出的解决方案。
换句话说，设计模式是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类的、代码设计的经验总结。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。
2、设计模式原则
1、开闭原则（Open Close Principle）
开闭原则的意思是： 对扩展开放，对修改封闭 。在程序需要进行扩展的时候，不能去修改或影响原有的代码，实现一个热插拔的效果。简言之，是为了使程序的扩展性更好，易于维护和升级。想要达到这样的效果，我们需要使用接口和抽象类。
2、里氏代换原则（Liskov Substitution Principle）
里氏代换原则是面向对象设计的基本原则之一。 里氏代换原则中说，任何基类可以出现的地方，子类一定可以出现。里氏代换原则是继承复用的基石，只有当子类可以替换掉基类，且软件单位的功能不受到影响时，基类才能真正被复用，而且子类也能够在基类的基础上增加新的行为。里氏代换原则是对开闭原则的补充。实现开闭原则的关键步骤就是抽象化，而基类与子类的继承关系就是抽象化的具体实现，所以里氏代换原则是对实现抽象化的具体步骤的规范。里氏替换原则通俗来讲就是:子类可以扩展父类的功能,但不能改变父类原有的功能。
3、依赖倒转原则（Dependence Inversion Principle）
这个原则是开闭原则的基础，核心内容：针对接口编程，高层模块不应该依赖底层模块，二者都应该依赖抽象而不依赖于具体。
4、接口隔离原则（Interface Segregation Principle）
这个原则的意思是：使用多个隔离的接口，比使用单个庞大的接口要好。其目的在于降低耦合度。由此可见，其实设计模式就是从大型软件架构出发，便于升级和维护软件的设计思想。它强调低依赖、低耦合。
5、单一职责原则（Single Responsibility Principle）
类的职责要单一，不能将太多的职责放在一个类中。
可能有的人会觉得单一职责原则和前面的接口隔离原则很相似，其实不然。其一，单一职责原则原注重的是职责；而接口隔离原则注重对接口依赖的隔离。其二，单一职责原则主要约束的是类，其次才是接口和方法，它针对的是程序中的实现和细节；而接口隔离原则主要约束接口，主要针对抽象，针对程序整体框架的构建。
6、最少知道原则（Demeter Principle）
最少知道原则也叫迪米特法则，就是说：一个实体应当尽量少的与其他实体之间发生相互作用，使得系统功能模块相对独立。
一个对象应该对其他对象保持最少的了解。类与类之间的关系越密切，耦合度越大，当一个类发生改变时，对另一个类的影响也越大。如果两个类不必彼此直接通信，那么这两个类就不应当发生直接的相互作用。如果其中一个类需要调用另一个类的某一个方法的话，可以通过第三者转发这个调用。所以在类的设计上，每一个类都应当尽量降低成员的访问权限。
7、合成复用原则（Composite Reuse Principle）
合成复用原则就是在一个新的对象里通过关联关系（组合关系、聚合关系）来使用一些已有的对象，使之成为新对象的一部分；新对象通过委派调用已有对象的方法达到复用功能的目的。简而言之，尽量多使用 组合/聚合 的方式，尽量少使用甚至不使用继承关系。
3、设计模式分类
通常来说设计模式分为三大类：
- 创建型模式，共 5 种：工厂模式、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 7 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 11 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。
下面用图片来整体描述一下设计模式之间的关系：
二、常用设计模式
1、工厂模式
1.1 什么是工厂模式
工厂模式（Factory Pattern）的意义就跟它的名字一样，在面向对象程序设计中，工厂通常是一个用来创建其他对象的对象。工厂模式根据不同的参数来实现不同的分配方案和创建对象。
在工厂模式中，我们在创建对象时不会对客户端暴露创建逻辑，并且是通过使用一个 共同的接口 来指向新创建的对象。例如将工厂比作女娲娘娘，用女娲娘娘来创建 人 这个对象，如果我们需要一个男人对象，女娲娘娘就会为我们创建一个男人；如果我们需要一个女人，女娲娘娘就会为我们生产一个女人。
1.2 工厂模式分类
工厂模式通常分为：
- 普通工厂模式
- 多个工厂方法模式
- 静态工厂方法模式
1.2.1 普通工厂模式
刚刚我们说到，用工厂模式来创建人。先创建一个男人，他每天都“吃饭、睡觉、打豆豆”，然后我们再创建一个女人，她每天也“吃饭、睡觉、打豆豆”。
工厂模式类图
我们以普通工厂模式为例，在 project 目录下新建一个 FactoryTest.java 。示例代码文末会以gitee地址给出。
示例代码如下：
// 定义 Female 和 Male 共同的接口
interface Human {
public void eat(); // 吃饭
public void sleep(); // 睡觉
public void beat(); // 打豆豆
}
// 创建实现类 Male
class Male implements Human {
@Override
public void eat() {
System.out.println("Male can eat.");
}
@Override
public void sleep() {
System.out.println("Male can sleep.");
}
@Override
public void beat() {
System.out.println("Male can beat.");
}
}
// 创建实现类 Female
class Female implements Human {
@Override
public void eat() {
System.out.println("Female can eat.");
}
@Override
public void sleep() {
System.out.println("Female can sleep.");
}
@Override
public void beat() {
System.out.println("Female can beat.");
}
}
// 创建普通工厂类
class HumanFactory {
public Human createHuman(String gender) {
if("male".equals(gender)) {
return new Male();
}else if( "female".equals(gender)) {
return new Female();
}else {
System.out.println("请输入正确的类型！");
return null;
}
}
}
// 工厂测试类
class FactoryTest {
public static void main(String[] args) {
HumanFactory humanFactory = new HumanFactory();
Human female = humanFactory.createHuman("female");
female.eat();
female.sleep();
female.beat();
}
}运行结果：
Female can eat.
Female can sleep.
Female can beat.1.2.2 多个工厂方法模式
普通工厂模式就是上面那样子了，那么多个工厂方法模式又有什么不同呢？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。多个工厂方法模式是提供多个工厂方法，分别创建对象。
将上面的普通工厂模式的 HumanFactory.java 和 FactoryTest.java 修改如下即可：
// 多个工厂方法
class HumanFactory1 {
public Male creatMale() {
return new Male();
}
public Female createFemale() {
return new Female();
}
}
// 工厂测试类
class FactoryTest {
public static void main(String[] args) {
HumanFactory1 humanFactory1 = new HumanFactory1();
Male male = humanFactory1.creatMale();
male.eat();
male.sleep();
male.sleep();
}
}运行结果：
Male can eat.
Male can sleep.
Male can sleep.1.2.3 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。
// 多个工厂方法
class HumanFactory2 {
public static Male creatMale() {
return new Male();
}
public static Female createFemale() {
return new Female();
}
}
// 工厂测试类
class FactoryTest {
public static void main(String[] args) {
Female female = HumanFactory2.createFemale();
female.eat();
female.sleep();
female.beat();
}
}总结：凡是出现了大量的产品需要创建，并且具有共同的接口时，可以通过工厂方法模式进行创建。在以上的三种模式中，第一种如果传入的字符串有误，不能正确创建对象，第三种相对于第二种，不需要实例化工厂类，所以，大多数情况下，我们会选用第三种——静态工厂方法模式。
1.2.4 工厂模式应用
你可能就问了，工厂模式工厂模式的，我咋没见过哪儿用过啊？这这这儿，在 Java 库里面。根据不同的参数， getInstance() 方法会返回不同的 Calendar 对象。
java.util.Calendar - getInstance()
java.util.Calendar - getInstance(TimeZone zone)
java.util.Calendar - getInstance(Locale aLocale)
java.util.Calendar - getInstance(TimeZone zone, Locale aLocale)
java.text.NumberFormat - getInstance()
java.text.NumberFormat - getInstance(Locale inLocale)写 Android 的童鞋们，应该还知道 BitmapFactory , 这也是工厂模式的一种应用。
以上的示例代码整体一览：
/**
* @author xh
*/
// 定义 Female 和 Male 共同的接口
interface Human {
public void eat(); // 吃饭
public void sleep(); // 睡觉
public void beat(); // 打豆豆
}
// 创建实现类 Male
class Male implements Human {
@Override
public void eat() {
System.out.println("Male can eat.");
}
@Override
public void sleep() {
System.out.println("Male can sleep.");
}
@Override
public void beat() {
System.out.println("Male can beat.");
}
}
// 创建实现类 Female
class Female implements Human {
@Override
public void eat() {
System.out.println("Female can eat.");
}
@Override
public void sleep() {
System.out.println("Female can sleep.");
}
@Override
public void beat() {
System.out.println("Female can beat.");
}
}
// 创建普通工厂类
class HumanFactory {
public Human createHuman(String gender) {
if ("male".equals(gender)) {
return new Male();
} else if ("female".equals(gender)) {
return new Female();
} else {
System.out.println("请输入正确的类型！");
return null;
}
}
}
// 多个工厂方法
class HumanFactory1 {
public Male creatMale() {
return new Male();
}
public Female createFemale() {
return new Female();
}
}
// 多个工厂方法
class HumanFactory2 {
public static Male creatMale() {
return new Male();
}
public static Female createFemale() {
return new Female();
}
}
// 工厂测试类
class FactoryTest {
public static void main(String[] args) {
// HumanFactory humanFactory = new HumanFactory();
// Human female = humanFactory.createHuman("female");
// female.eat();
// female.sleep();
// female.beat();
// HumanFactory1 humanFactory1 = new HumanFactory1();
// Male male = humanFactory1.creatMale();
// male.eat();
// male.sleep();
// male.sleep();
Female female = HumanFactory2.createFemale();
female.eat();
female.sleep();
female.beat();
}
}2、抽象工厂模式
2.1 抽象工厂模式定义
抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）是一种软件开发设计模式。抽象工厂模式提供了一种方式，可以将一组具有同一主题的单独的工厂封装起来。如果比较抽象工厂模式和工厂模式，我们不难发现前者只是在工厂模式之上增加了一层抽象的概念。抽象工厂是一个父类工厂，可以创建其它工厂类。所以我们也叫它 “工厂的工厂”。（想想上节课的 “女娲娘娘”，这简直就是 “女娲娘娘的亲娘” 啊...）
2.2 抽象工厂模式类图
“女娲娘娘”只有一个，而我们的工厂却可以有多个，因此在这里用作例子就不合适了。作为“女娲娘娘”生产出来的男人女人们，那就让我们来当一次吃货吧。（吃的东西总可以任性多来一点）
现在，假设我们有 A、B 两个厨房。每个厨房拥有的餐具和食品都不一样，但是用户搭配使用的方式，比如刀子和苹果、杯子和牛奶等等，我们假设是一致的。
抽象工厂模式示例
在 project 中新建 Foodaholic.java
/**
* @author xh
*/
// 抽象食物
interface Food {
public String getFoodName();
}
// 抽象餐具
interface TableWare {
public String getToolName();
}
// 抽象工厂
interface KitchenFactory {
public Food getFood();
public TableWare getTableWare();
}
// 具体食物 Apple 的定义如下
class Apple implements Food{
@Override
public String getFoodName() {
return "apple";
}
}
// 具体餐具 Knife 的定义如下
class Knife implements TableWare {
@Override
public String getToolName() {
return "knife";
}
}
// 以具体工厂 AKitchen 为例
class AKitchen implements KitchenFactory {
@Override
public Food getFood() {
return new Apple();
}
@Override
public TableWare getTableWare() {
return new Knife();
}
}
public class Foodaholic {
public void eat(KitchenFactory k) {
System.out.println("A foodaholic is eating "+
k.getFood().getFoodName()
+ " with " + k.getTableWare().getToolName() );
}
public static void main(String[] args) {
Foodaholic fh = new Foodaholic();
KitchenFactory kf = new AKitchen();
fh.eat(kf);
}
}运行结果：
A foodaholic is eating apple with knife2.3 抽象工厂模式应用
抽象工厂模式特别适合于这样的一种产品结构：产品分为几个系列，在每个系列中，产品的布局都是类似的，在一个系列中某个位置的产品，在另一个系列中一定有一个对应的产品。这样的产品结构是存在的，这几个系列中同一位置的产品可能是互斥的，它们是针对不同客户的解决方案，每个客户都只选择其一。
工厂方法模式、抽象工厂模式区别
工厂方法模式、抽象工厂模式，傻傻分不清楚。
为了解释得更清楚，先介绍两个概念：
- 产品等级结构：比如一个抽象类是食物，其子类有苹果、牛奶等等，则抽象食物与具体食物名称之间构成了一个产品等级结构。食物是抽象的父类，而具体的食物名称是其子类。
- 产品族：在抽象工厂模式中，产品族是指由同一个工厂生产的，位于不同产品等级结构中的一组产品。如 AKitchen 生产的苹果、刀子，苹果属于食物产品等级结构中，而刀子则属于餐具产品等级结构中。而 BKitchen 可能生成另一组产品，如牛奶、杯子。
因此工厂方法模式、抽象工厂模式最大的区别在于：
- 工厂方法模式：针对的是 一个产品等级结构。
- 抽象工厂模式：针对 多个产品等级结构。
吃货们，懂了吧？
3、适配器模式
3.1 适配器模式的定义
顾名思义，适配器模式（Adapter Pattern）当然是用来适配的啦。当你想使用一个已有的类，但是这个类的接口跟你的又不一样，不能拿来直接用，这个时候你就需要一个适配器来帮你了。
这就好像你兴冲冲地跑去香港，买了个港版的 iPhone6，充电器插头拿回家一看，不能用啊。这时候你多么需要买一个转接头适配器...
你去香港旅游，买的 iPhone6 的充电器插头是英标的，它是那种三脚是方形的插头。
而咱们国标的插头是两只脚，即使是三只脚的插头也和英标不一样。
为了方便，这里我们就假设国标插头就只是两只脚的插头吧。（其实我是懒。。）
好的，目标明确，英标三只脚插头充电，国标两只脚插头充电。你家很富，有很多插座可以充电
3.2 适配器模式类图
适配器模式示例代码
在国内的家中只能用国标接口进行充电。
/**
* @author xh
* 国标插头
*/
public interface CnPluginInterface {
void chargeWith2Pins();
}
/**
* @author xh
* 实现国标插座的充电方法
*/
public class CnPlugin implements CnPluginInterface{
@Override
public void chargeWith2Pins() {
System.out.println("charge with CnPlugin");
}
}
/**
* @author xh
* 在国内家中充电
*/
public class Home {
private CnPluginInterface cnPlugin;
public Home() {}
public Home(CnPluginInterface cnPlugin) {
this.cnPlugin = cnPlugin;
}
public void setPlugin(CnPluginInterface cnPlugin) {
this.cnPlugin = cnPlugin;
}
// 充电
public void charge() {
// 国标充电
cnPlugin.chargeWith2Pins();
}
}
/**
* @author xh
*/
public class CnTest {
public static void main(String[] args) {
CnPlugin cnPlugin = new CnPlugin();
Home home = new Home(cnPlugin);
home.charge();
}
}运行结果：
charge with CnPlugin然而，当把 iPhone6 带回来时，因为与家里的插座不匹配，所以需要一个适配器。这个适配器必须满足以下条件：
- 插头必须符合国内标准的接口，否则的话还是没办法插到国内插座中。
- 在调用上面实现的国标接口进行充电时，提供一种机制，将这个调用转到对英标接口的调用 。
这就要求：
- 适配器必须实现原有的旧的接口。
- 适配器对象中持有对新接口的引用，当调用旧接口时，将这个调用委托给实现新接口的对象来处理，也就是在适配器对象中组合一个新接口。
示例代码：
/**
* @author xh
* 英标插头
*/
public interface EnPluginInterface {
void chargeWith3Pins();
}
/**
* @author xh
* 实现英标插座的充电方法
*/
public class EnPlugin implements EnPluginInterface{
@Override
public void chargeWith3Pins() {
System.out.println("charge with EnPlugin");
}
}
/**
* @author xh
* 适配器
*/
public class PluginAdapter implements CnPluginInterface{
private EnPluginInterface enPlugin;
public PluginAdapter(EnPluginInterface enPlugin) {
this.enPlugin = enPlugin;
}
/**
* 这是重点，适配器实现了国标的插头，然后重写国标的充电方法，在国标的充电方法中调用英标的充电方法
*/
@Override
public void chargeWith2Pins() {
enPlugin.chargeWith3Pins();
}
}
/**
* @author xh
* 适配器测试类
*/
public class AdapterTest {
public static void main(String[] args) {
EnPluginInterface enPlugin = new EnPlugin();
Home home = new Home();
PluginAdapter pluginAdapter = new PluginAdapter(enPlugin);
home.setPlugin(pluginAdapter);
home.charge();
}
}运行结果：
charge with EnPlugin这样就实现了对 iphone6 进行充电。
3.3 适配器模式的应用
前面已经说了，当你想使用一个已有的类，但是这个类的接口跟你的又不一样，不能拿来直接用，这个时候你就需要一个适配器来帮你了，其主要作用就是在旧的接口、新的接口之间完成适配。
比如说，做过 Android 的同学肯定写 ListView 的适配器都写吐了吧...
适配器模式的三个特点：
- 适配器对象
实现原有接口 - 适配器对象组合一个实现新接口的对象（这个对象也可以不实现一个接口，只是一个单纯的对象）
- 对适配器原有接口方法的调用被
委托给新接口的实例的特定方法
4、装饰者模式
4.1 装饰者模式定义
装饰者模式（Decorator Pattern，有的也用 Wrapper Pattern）就是动态地把职责附加到已有对象上去，实现功能扩展。这种特性，使得装饰者模式提供了比继承更具有弹性的解决方案。
提到装饰者模式，总让我想起卞之琳的《断章》来：
你站在桥上看风景， 看风景的人在楼上看你。 明月装饰了你的窗子， 你装饰了别人的梦。
多么有意境啊，单身狗读完会不会觉得心好累，没关系，我来拯救你！
4.2 装饰者模式类图
送你一个女朋友怎么样！想她是美国Girl？法国Girl？中国Girl？OK，没问题！你想她是哪个国家的就是哪个国家的。她们有不同的爱好或者习惯，每一个这样的女孩，都可以看作是一个 Java 类。我知道此刻你一定在想，这一个、那一个...那岂不是有很多类？这种方式没有扩展性，每当有一个新类型的女孩，就得又新建一个类，这简直就是类爆炸啊！
装饰者模式示例：
/**
* @author xh
* 抽象类 Girl
*/
abstract class Girl {
String description = "no particular";
public String getDescription() {
return description;
}
}
/**
* @author xh
* 中国Girl
*/
public class ChineseGirl extends Girl {
public ChineseGirl() {
description = "+ChineseGirl";
}
}
/**
* @author xh
* 美国Girl
*/
public class AmericanGirl extends Girl {
public AmericanGirl() {
description = "+AmericanGirl";
}
}
#############
/**
* @author xh
* 装饰者
*/
abstract class GirlDecorator extends Girl {
@Override
public abstract String getDescription();
}
/**
* @author xh
* 给美国Girl加上金发
*/
public class GoldenHair extends GirlDecorator {
private Girl girl;
public GoldenHair(Girl g) {
girl = g;
}
@Override
public String getDescription() {
return girl.getDescription() + "+with golden hair";
}
}
/**
* @author xh
* 加上身材高大的特性
*/
public class Tall extends GirlDecorator {
private Girl girl;
public Tall(Girl g) {
girl = g;
}
@Override
public String getDescription() {
return girl.getDescription() + "+is very tall";
}
}
###########
/**
* @author xh
* 测试
*/
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Girl g1 = new AmericanGirl();
System.out.println(g1.getDescription());
GoldenHair g2 = new GoldenHair(g1);
System.out.println(g2.getDescription());
Tall g3 = new Tall(g2);
System.out.println(g3.getDescription());
// 你也可以一步到位
// Girl g = new Tall(new GoldenHair(new AmericanGirl()));
}
}运行结果：
+AmericanGirl
+AmericanGirl+with golden hair
+AmericanGirl+with golden hair+is very tall4.3 装饰者模式应用
当你需要动态地给一个对象添加功能，实现功能扩展的时候，就可以使用装饰者模式。
Java IO 类中有一个经典的装饰者模式应用， BufferedReader 装饰了 InputStreamReader 。
BufferedReader input = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));- InputStreamReader(InputStream in) - InputSteamReader 读取 bytes 字节内容，然后转换成 characters 流 输出。
- BufferedReader(Reader in) - 从 characters 流 中读取内容并缓存。
装饰者模式、适配器模式区别
- 关于新职责：适配器也可以在转换时增加新的职责，但其主要目的并不在此；而装饰者模式主要目的，就是给被装饰者
增加新职责用的。 - 关于原接口：适配器模式是用
新接口来调用原接口，原接口对新系统来说是不可见或者说不可用的；而装饰者模式原封不动的使用原接口，系统对装饰的对象也通过原接口来完成使用。 - 关于其包裹的对象：
适配器是知道被适配者的详细情况的（就是那个类或那个接口）；而装饰者只知道其接口是什么，至于其具体类型（是基类还是其他派生类）只有在运行期间才知道。
5、观察者模式
5.1 观察者模式定义
一句话，观察者模式（Observer Pattern）就是一种 “发布者-订阅者” 的模式。有时也被称为“模型-视图”模式、“源-监听者”模式等。在这种模式中，由一个目标对象来管理所有依赖与它的观察者对象，并且当这个目标对象自身发生改变时，会主动向它的观察者们发出通知。
5.2 观察者模式类图
比如你最近在追一个美剧《黑袍纠察队》，假设著名在线视频网站某奇艺买下独家版权，在线更新与播放。于是你天天等啊等啊，等它的更新通知一来，你就去看那些最新的视频。
观察者模式示例：
/**
* @author xh
* Subject 主题接口
*/
public interface Subject {
void registerObserver(Observer o);
void removeObserver(Observer o);
void notifyAllObservers();
}
/**
* @author xh
* 观察者接口
*/
public interface Observer {
public void update(Subject s);
}
import java.util.ArrayList;
/**
* @author xh
* 视频网站某奇艺 实现 Subject 接口
*/
public class VideoSite implements Subject {
// 观察者列表
private ArrayList<Observer> userList;
// 更新了的视频列表
private ArrayList<String> videos;
public VideoSite() {
userList = new ArrayList<Observer>();
videos = new ArrayList<String>();
}
@Override
public void registerObserver(Observer o) {
userList.add(o);
}
@Override
public void removeObserver(Observer o) {
userList.remove(o);
}
@Override
public void notifyAllObservers() {
for (Observer o : userList) {
o.update(this);
}
}
public void addVideos(String video) {
this.videos.add(video);
notifyAllObservers();
}
public ArrayList<String> getVideos() {
return videos;
}
@Override
public String toString() {
return videos.toString();
}
}
/**
* @author xh
* 实现观察者，即看视频的美剧迷们
*/
public class VideoFans implements Observer {
private String name;
public VideoFans(String name) {
this.name = name;
}
@Override
public void update(Subject s) {
System.out.println(this.name + ", new videos are available! ");
// print video list
System.out.println(s);
}
}
/**
* @author xh
* 测试
*/
public class PatterTest {
public static void main(String[] args) {
VideoSite vs = new VideoSite();
vs.registerObserver(new VideoFans("LiLei"));
vs.registerObserver(new VideoFans("HanMeimei"));
vs.registerObserver(new VideoFans("XiaoMing"));
// add videos
vs.addVideos("Video 1");
//vs.addVideos("Video 2");
}
}运行结果：
LiLei, new videos are available!
[Video 1]
HanMeimei, new videos are available!
[Video 1]
XiaoMing, new videos are available!
[Video 1]可能有同学会问，为什么打印出了 [Video 1] ，我们来看类 VideoSite 中的 toString() 方法返回的是 ArrayList 的 videos 对象，当 notifyAllObservers() 方法中调用 update()方法，传递 this 参数的时候，相当于传递了 videos 的值。
5.3 观察者模式应用
前面已经说了，观察者模式也可以理解为 “源-监听者” 模式，这种应用就太多了。举个简单的例子就是各种 listener，比如当你有一个按键，你肯定要给这个按键添加监听事件（listener）来完成指定动作吧，这就是一种应用。
6、单例模式
6.1 单例模式定义
单例模式（Singleton Pattern），顾名思义，就是被单例的对象只能有一个实例存在。单例模式的实现方式是，一个类能返回对象的一个引用（永远是同一个）和一个获得该唯一实例的方法（必须是静态方法）。通过单例模式，我们可以保证系统中只有一个实例，从而在某些特定的场合下达到节约或者控制系统资源的目的。
6.2 单例模式类图
在【装饰者模式】中，我们体验了拥有各种不同特性的女朋友的“酸爽”... 不过梦想很丰满，现实很骨感，最后你只能拥有一个老婆。
单例模式示例
1.饿汉模式
最常见、最简单的单例模式写法之一。顾名思义，“饿汉模式” 就是很 “饥渴”，所以一上来就需要给它新建一个实例。但这种方法有一个明显的缺点，那就是不管有没有调用过获得实例的方法（本例中为getWife() ），每次都会新建一个实例。
/**
* @author xh
* 饿汉模式
*/
public class Wife1 {
// 一开始就新建一个实例
private static final Wife1 wife = new Wife1();
// 默认构造方法
private Wife1() {
}
// 获得实例的方法
public static Wife1 getWife() {
return wife;
}
}
2.懒汉模式
最常见、最简单的单例模式之二，跟 “饿汉模式” 是 “好基友”。再次顾名思义，“懒汉模式” 就是它很懒，一开始不新建实例，只有当它需要使用的时候，会先判断实例是否为空，如果为空才会新建一个实例来使用。
/**
* @author xh
* 懒汉模式
*/
public class Wife2 {
// 一开始没有新建实例
private static Wife2 wife;
private Wife2() {
}
// 需要时再新建
public static Wife2 getWife() {
if (wife == null) {
wife = new Wife2();
}
return wife;
}
}3.线程安全的懒汉模式
是不是感觉很简单？但是上面的懒汉模式却存在一个严重的问题。那就是如果有多个线程并行调用getWife() 方法的时候，还是会创建多个实例，单例模式就失效了。
Bug 来了，改改改！
简单，我们在基本的懒汉模式上，把它设为线程同步（ synchronized ）就好了。 synchronized 的作用就是保证在同一时刻最多只有一个线程运行，这样就避免了多线程带来的问题。
/**
* @author xh
* 懒汉模式（线程安全）
*/
public class Wife3 {
private static Wife3 wife;
private Wife3(){};
public static synchronized Wife3 getWife() {
if(wife == null) {
wife = new Wife3();
}
return wife;
}
}4.双重检验锁（double check）
线程安全的懒汉模式解决了多线程的问题，看起来完美了。但是它的效率不高，每次调用获得实例的方法 getWife() 时都要进行同步，但是多数情况下并不需要同步操作（例如我的 wife 实例并不为空可以直接使用的时候，就不需要给 getWife() 加同步方法，直接返回 wife 实例就可以了）。所以只需要在第一次新建实例对象的时候，使用同步方法。
不怕，程序猿总是有办法的。于是，在前面的基础上，又有了 “双重检验锁” 的方法。
/**
* @author xh
* 双重锁的 getWife() 方法
*/
public class Wife4 {
private static Wife4 wife;
private Wife4() {
}
public static Wife4 getWife() {
// 第一个检验锁，如果不为空直接返回实例对象，为空才进入下一步
if (wife == null) {
synchronized (Wife4.class) {
// 第二个检验锁，因为可能有多个线程进入到 if 语句内
if (wife == null) {
wife = new Wife4();
}
}
}
return wife;
}
}你以为这终于圆满了？NO...Too young, too naive! 主要问题在于 wife = new Wife() 这句代码，因为在 JVM（Java 虚拟机）执行这句代码的时候，要做好几件事情，而 JVM 为了优化代码，有可能造成做这几件事情的执行顺序是不固定的，从而造成错误。
这个时候，我们需要给实例加一个 volatile 关键字，它的作用就是防止编译器自行优化代码。最后，我们的“双重检验锁”版本终于出炉了。
/**
* @author xh
* 双重锁的 getWife() 方法
*/
public class Wife4 {
// 防止编译器自行优化代码
private volatile static Wife4 wife;
private Wife4() {
}
public static Wife4 getWife() {
// 第一个检验锁，如果不为空直接返回实例对象，为空才进入下一步
if (wife == null) {
synchronized (Wife4.class) {
// 第二个检验锁，因为可能有多个线程进入到 if 语句内
if (wife == null) {
wife = new Wife4();
}
}
}
return wife;
}
}5.静态内部类
上面的方法，修修补补，实在是太复杂了... 而且 volatile 关键字在某些老版本的 JDK 中无法正常工作。咱们得换一种方法，即 “静态内部类”。这种方式，利用了 JVM 自身的机制来保证线程安全，因为WifeHolder 类是私有的，除了 getWife() 之外没有其它方式可以访问实例对象，而且只有在调用
getWife() 时才会去真正创建实例对象。（这里类似于 “懒汉模式”）
/**
* @author xh
* 静态内部类
*/
public class Wife5 {
private static class WifeHolder {
private static final Wife5 wife = new Wife5();
}
private Wife5() {
}
public static Wife5 getWife() {
return WifeHolder.wife;
}
}6.枚举
如下，代码简直是简单得不能再简单了。我们可以通过 Wife.INSTANCE 来访问实例对象，这比getWife() 要简单得多，而且创建枚举默认就是线程安全的，还可以防止反序列化带来的问题。这么优（niu）雅（bi）的方法，来自于新版 《Effective Java》 这本书。这种方式虽然不常用，但是最为推荐。
/**
* @author xh
* 枚举
*/
public enum Wife6 {
INSTANCE;
// 自定义的其他任意方法
public void whateverMethod() { }
}6.3 单例模式应用
当你只需要一个实例对象的时候，就可以考虑使用单例模式。比如在资源共享的情况下，避免由于多个资源操作导致的性能或损耗等就可以使用单例模式。
三、总结
总结一下，回顾上面的举例：
- 工厂模式：女娲娘娘...
- 抽象工厂模式：厨房、食物、吃货...
- 适配器模式：港版 iphone6、充电头、转接头...
- 装饰者模式：好多各式各样的女朋友...
- 观察者模式：视频网站、美剧...
- 单例模式：媳妇、饿汉、懒汉...
至此，设计模式入门浅谈已经结束。
以上的示例代码，已经上传到gitee上，需者自取：
