Java內功心法之設計模式學習(二）

在上一篇文章簡單的講解了設計模式的七大原則和UML類圖的使用，這篇文章開始學習23種設計模式。

1、設計模式類型

設計模式分爲三種類型，共 23 種

1) 建立型模式：單例模式、抽象工廠模式、原型模式、建造者模式、工廠模式。

2) 結構型模式：適配器模式、橋接模式、裝飾模式、組合模式、外觀模式、享元模式、代理模式。

3) 行爲型模式：模版方法模式、命令模式、訪問者模式、迭代器模式、觀察者模式、中介者模式、備忘錄模式、解釋器模式（Interpreter 模式）、狀態模式、策略模式、職責鏈模式(責任鏈模式)。

注意：不一樣的書籍上對分類和名稱略有差異。

2、單例設計模式

1.1 單例設計模式介紹

所謂類的單例設計模式，就是採起必定的方法保證在整個的軟件系統中，對某個類只能存在一個對象實例， 而且該類只提供一個取得其對象實例的方法(靜態方法)。

好比 Hibernate 的 SessionFactory，它充當數據存儲源的代理，並負責建立 Session 對象。SessionFactory 並非輕量級的，通常狀況下，一個項目一般只須要一個 SessionFactory 就夠，這是就會使用到單例模式。

1.2 單例設計模式八種方式

單例模式有八種方式：

1) 餓漢式(靜態常量)
2) 餓漢式（靜態代碼塊）
3) 懶漢式(線程不安全)
4) 懶漢式(線程安全，同步方法)
5) 懶漢式(線程安全，同步代碼塊)
6) 雙重檢查
7) 靜態內部類
8) 枚舉

1.2.1 餓漢式（靜態常量）

餓漢式（靜態常量）應用實例
步驟以下：
1) 構造器私有化 (防止 new )
2) 類的內部建立對象
3) 向外暴露一個靜態的公共方法。getInstance
4) 代碼實現

package com.atguigu.singleton.type1;

public class SingletonTest01 {

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

}


//餓漢式(靜態變量) 
class Singleton {
  //1. 構造器私有化,  外部能 new 
  private Singleton() {}

  //2.本類內部建立對象實例
  private final static Singleton instance = new Singleton();

  //3. 提供一個公有的靜態方法，返回實例對象
  public static Singleton getInstance() { 
    return instance;
  }
}

➢ 優缺點說明：
1) 優勢：這種寫法比較簡單，就是在類裝載的時候就完成實例化。避免了線程同步問題。
2) 缺點：在類裝載的時候就完成實例化，沒有達到 Lazy Loading 的效果。若是從始至終從未使用過這個實例，則會形成內存的浪費

3) 這種方式基於 classloder 機制避免了多線程的同步問題，不過，instance 在類裝載時就實例化，在單例模式中大多數都是調用 getInstance 方法， 可是致使類裝載的緣由有不少種，所以不能肯定有其餘的方式（或者其餘的靜態方法）致使類裝載，這時候初始化 instance 就沒有達到 lazy loading 的效果

4) 結論：這種單例模式可用，可能形成內存浪費

1.2.2 懶漢式（線程不安全）

package com.atguigu.singleton.type3;


public class SingletonTest03 {
 
  public static void main(String[] args) {
    System.out.println("懶漢式 1 ， 線程不安全~");
    Singleton instance = Singleton.getInstance(); 
    Singleton instance2 = Singleton.getInstance(); 
    System.out.println(instance == instance2); // true
  
    System.out.println("instance.hashCode=" +  instance.hashCode());   
     System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode());
  }
}


class Singleton {
  private static Singleton instance;
  private Singleton() {}

  // 提供一個靜態的公有方法，當使用到該方法時，纔去建立 instance
  // 即懶漢式
  public static Singleton getInstance() { 
  if(instance == null) {
    instance = new Singleton();
  }
  return instance;
 }
}

➢ 優缺點說明：
1) 起到了 Lazy Loading 的效果，可是隻能在單線程下使用。
2) 若是在多線程下，一個線程進入了 if (singleton == null)判斷語句塊，還將來得及往下執行，另外一個線程也經過了這個判斷語句，這時便會產生多個實例。因此在多線程環境下不可以使用這種方式
3) 結論：在實際開發中，不要使用這種方式

1.2.3 雙重檢查

package com.atguigu.singleton.type6;


public class SingletonTest06 {

  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
    System.out.println("instance.hashCode=" + instance.hashCode());
    
    System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode());
 
}

}

// 懶漢式(線程安全，同步方法) 
class Singleton {
  private static volatile Singleton instance;
  private Singleton() {}

 //提供一個靜態的公有方法，加入雙重檢查代碼，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 synchronized Singleton getInstance() {  

   if(instance == null) {
      synchronized (Singleton.class) { 
      if(instance == null) {
         instance = new Singleton();
      }
   }
  }
   return instance;
 }
}

➢ 優缺點說明：

1) Double-Check 概念是多線程開發中常使用到的，如代碼中所示，咱們進行了兩次 if (singleton == null)檢查，這樣就能夠保證線程安全了。
2) 這樣，實例化代碼只用執行一次，後面再次訪問時，判斷 if (singleton == null)，直接 return 實例化對象，也避免的反覆進行方法同步.
3) 線程安全；延遲加載；效率較高
4) 結論：在實際開發中，推薦使用這種單例設計模式

1.3 單例模式在JDK應用的源碼分析

1) 咱們 JDK 中，java.lang.Runtime 就是經典的單例模式(餓漢式)
2) 代碼分析+Debug 源碼+代碼說明

1.4 單例模式注意事項和細節說明

1) 單例模式保證了 系統內存中該類只存在一個對象，節省了系統資源，對於一些須要頻繁建立銷燬的對象，使用單例模式能夠提升系統性能
2) 當想實例化一個單例類的時候，必需要記住使用相應的獲取對象的方法，而不是使用 new

3) 單例模式使用的場景：須要頻繁的進行建立和銷燬的對象、建立對象時耗時過多或耗費資源過多(即：重量級對象)，但又常常用到的對象、工具類對象、頻繁訪問數據庫或文件的對象(好比數據源、session 工廠等)