设计模式分类及常用设计模式

发布时间：2024-03-15 20:12:52 来源：互联网

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引言对于设计模式，应该明白不同的设计用来解决什么场景问题，对于常用的设计模式能够灵活运用。设计模式分类模式分类有助于更快地学习模式，并且对发现新的模式也

引言

对于设计模式，应该明白不同的设计用来解决什么场景问题，对于常用的设计模式能够灵活运用。

设计模式分类

模式分类有助于更快地学习模式，并且对发现新的模式也有指导作用。

根据两条原则进行分类。

第一是目的准则，即模式是用来完成什么工作的。模式依据其目的分为创建型、结构型、行为型三种。

创建型模式与对象的创建有关；结构型模式处理类或对象的组合；行为型模式对类或对象怎样交互和怎样分配职责进行描述。

第二条是范围准则，指定模式主要是用于类还是用于对象。

类模式处理类和子类之间的关系，这些关系通过继承建立，是静态的，在编译时刻便确定下来了。

对象模式处理对象之间的关系，这些关系在运行时刻是可以变化的，更具动态性。

从某种意义上来说，几乎所有模式都是用继承机制，所以“类模式”只指那些集中于处理类间关系的模式，而大部分模式都属于对象模式的范畴。

	类模式	对象模式
创建型	将对象的部分创建工作延迟到子类	将对象部分的创建工作延迟到另一个对象中
结构型	使用继承机制来组合类	描述了对象的组装方式
行为型	使用继承描述算法和控制流	描述一组对象怎样协作完成单个对象所无法完成的任务

还有其他组织模式的方式。有些模式经常会被绑在一起使用，有些模式是可替代的，有些模式尽管使用意图不同但产生的设计结果是很相似的。

还有一种方式是根据模式的“相关模式”部分所描述的他们怎样互相引用来组织设计模式。

显然存在着许多组织设计模式的方法。从多角度思考模式有助于对他们的功能、差异和应用场合的更深入理解。

创建型

单例模式
工厂方法模式
抽象工厂模式
建造者模式
原型模式

结构型

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

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

下面重点介绍几种常用的设计模式。

常用设计模式

下面结合设计模式的实际应用，来介绍常用的设计模式，如下图所示。在面试时遇到类似问题，记得要将设计模式与实际业务场景进行结合，来体现对设计模式的理解和应用能力。

单例模式

首先是单例模式，这个模式在实际业务中会经常用到，也是设计模式中的主要考察点。这里介绍线程安全的单例模式实现方式。

单例模式常见的实现方式有三种。

第一种是静态初始化方式，也叫作饿汉方式。实现的思路就是在类初始化时完成单例实例的创建，因此不会产生并发问题，在这种方式下不管是否会使用到这个单例，都会创建这个单例。
第二种实现方式是双重检查，也叫作懒汉方式，只有在真正用到这个单例实例的时候才会去创建，如果没有使用就不会创建。这个方式必然会面对多个线程同时使用实例时的并发问题。为了解决并发访问问题，通过 synchronized 或者 lock 进行双重检查，保证只有一个线程能够创建实例。这里要注意内存可见性引起的并发问题，必须使用 volatile 关键字修饰单例变量。
第三种是单例注册表方式，Spring 中 Bean 的单例模式就是通过单例注册表方式实现的。

第二种双重检查, 代码示例 SingletonDoubleCheckedLocking.java

package com.xgcd.singletonPattern;

/**
 * 双重锁/双检锁/双重校验锁
 * <p>
 * 也是懒加载的方式
 * 线程安全
 * 这种方式采用双锁机制，安全且在多线程情况下能保持高性能。
 * getInstance() 的性能对应用程序很关键。
 */
public class SingletonDoubleCheckedLocking {
    // 必须使用 volatile 关键字修饰单例变量
    // 作用: 1.保证可见性。使用 volatile 定义的变量，将会保证对所有线程的可见性。
    //      2.禁止指令重排序优化。
    // 由于 volatile 禁止对象创建时指令之间重排序，所以其他线程不会访问到一个未初始化的对象，从而保证安全性。
    // 注意，volatile禁止指令重排序在 JDK 5 之后才被修复
    private static volatile SingletonDoubleCheckedLocking instance;

    private SingletonDoubleCheckedLocking() {

    }

    public static SingletonDoubleCheckedLocking getInstance() {
        // 多线程程序中,不用让每个线程每次都加锁,而只是在实例未被创建的时候再加锁处理.同时也能保证多线程的安全.这种做法被称为 double-checked locking(双重锁定)
        if (instance == null) {
            synchronized (SingletonDoubleCheckedLocking.class) {
                // 对于instance情况,直接返回instance
                // 当instance为null并且同时有两个线程调用getInstance方法时,他们将都可以通过第一重instance==null的判断
                // 然后由于lock机制,这两个线程则只有一个进入,另一个在外排队等候,必须要其中的一个进入并出来后,另一个才能进入
                // 而此时如果没有了第二重的instance==null的判断,则第一个线程创建了实例,而第二个线程还是可以继续再创建新的实例,这就没有达到单例的目的
                // 所以采用两次instance==null的判断
                if (instance == null) {
                    instance = new SingletonDoubleCheckedLocking();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

volatile关键字: 为什么双重检查锁模式需要 volatile ？

单例注册表与 Spring 实现单例剖析

工厂模式

工厂模式是创建不同类型实例时常用的方式，例如 Spring 中的各种 Bean 是由不同 Bean 工厂类进行创建的。

代理模式

代理模式，主要用在不适合或者不能直接引用另一个对象的场景，可以通过代理模式对被代理对象的访问行为进行控制。Java 的代理模式分为静态代理和动态代理。静态代理指在编译时就已经创建好了代理类，例如在源代码中编写的类；动态代理指在 JVM 运行过程中动态创建的代理类，使用动态代理的方法有 JDK 动态代理、CGLIB、Javassist 等。面试时遇到这个问题可以举个动态代理的例子，比如在 Motan RPC 中，是使用 JDK 的动态代理，通过反射把远程请求进行封装，使服务看上去就像在使用本地的方法。

责任链模式

Chain of Responsibility 使多个对象都有机会处理请求,从而避免请求的发送者和接受者之间的耦合关系. 将这个对象连成一条链, 并沿着这条链传递该请求, 直到有一个对象处理它为止.

责任链模式有点像工厂的流水线，链上每一个节点完成对对象的某一种处理，例如 Netty 框架在处理消息时使用的 Pipeline 就是一种责任链模式。

适配器模式

适配器模式，类似于我们常见的转接头，把两种不匹配的对象来进行适配，也可以起到对两个不同的对象进行解藕的作用。例如我们常用的日志处理框架 SLF4J，如果我们使用了 SLF4J 就可以跟 Log4j 或者 Logback 等具体的日志实现框架进行解藕。通过不同适配器将 SLF4J 与 Log4j 等实现框架进行适配，完成日志功能的使用。