目录
一.为什么要学习设计模式？
- 设计模式（Design pattern）代表了最佳的实践，是很多优秀的软件开发人员的经验总结，是解决特定问题的解决方案。它并不是语法规定，也不拘泥于特定语言。 恰当的使用设计模式可以代码的可复用性，可维护性，可扩展性，健壮性及安全性，这些都是系统非常重要的非功能性需求。
- 设计模式的广泛使用起始于1995年，GOF（四人帮）出版的《设计模式：可复用面向对象软件基础》。
二.单例模式
概念
- 保证在内存中只有一个实例。
- 当类加载到内存的时候，不管有没有人用，都会实例出有一个对象。
优点
- 在内存中只有一个对象，节省内存空间；
- 避免频繁的创建销毁对象，可以提高性能；
- 避免对共享资源的多重占用，简化访问；
- 为整个系统提供一个全局访问点。
缺点
- 不适用于变化频繁的对象；
- 滥用单例将带来一些负面问题，如为了节省资源将数据库连接池对象设计为的单例类，可能会导致共享连接池对象的程序过多而出现连接池溢出；
1.饿汉模式
1.1概念
- 当类加载到内存的时候，不管有没有人用，都会实例出有一个对象。
1.2示例
package com.yjx.test; import java.util.Iterator; /** * 单例饥饿模式 * @author zjjt * */ public class SingletonDemo01 { //什么是单例模式：保证在内存中只有一个实例 //系统启动时，加载到内存，后续不需要加载。 //每次new都要分配内存 //我们一旦使用单例时，要考虑线程安全的问题。 //饥饿模式：当类加载到内存的时候，不管有没有人用，都会实例出有一个对象 //1.先私有一个构造函数，复制该类通过new的方式创建实例。 //为什么设置私有化？因为要保证在内存中只有一个实例。 private SingletonDemo01() { } //2.我们先生成一个实例，在本类当中可以实例 //我们使用了静态的，static的在类初次被加载的时候 //会按照static块的顺序来执行每个static块，并且只会执行一次。 //所以我们使用static让他只会实例一次。 private static final SingletonDemo01 dm01=new SingletonDemo01(); //3.静态方法，用于获取已经生成的实例 public static SingletonDemo01 getIstance() { return dm01; } //测试 public static void main(String[] args) { for(int i=0;i<100;i++) { new Thread(()->{ System.out.println(SingletonDemo01.dm01.hashCode()); }).start(); } } }
2.懒汉模式
2.1 概念
- 只有在你需要的时候，进行调用才会实例化。
2.2 示例
下面给大家看下五种不同懒汉模式他们之间的区别。
- 第一种方法：在多线程访问时存在线程问题
首先可以先把线程休眠哪里的代码去掉，去执行该代码是基本上没有出现线程问题，因为在绝对的速度面前线程是安全的。
但是将线程睡眠时间加上，那么就会出现线程问题，所以我们就可以用到另外一种。
package com.yjx.test; /** * 单例懒汉模式：有线程问题 * @author zjjt * */ public class SingletonDemo03 { //懒汉模式 //先私有化构造函数，无法实例化出来 private SingletonDemo03() { //线程休眠 try { Thread.sleep(100); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } private static SingletonDemo03 dm02=null; //我们解决这种问题就使用到synchronized //因为他只允许一个线程先执行，必须要等该线程执行完，后面的才能执行。 public static synchronized SingletonDemo03 getInstance() { //判断如果该类还为null，那么就实例化，如果不为空，就直接返回该。 if(dm02==null) { dm02=new SingletonDemo03(); } return dm02; } //测试： public static void main(String[] args) { for (int i = 0; i < 100; i++) { new Thread(()->{ System.out.println(SingletonDemo03.getInstance().hashCode()); }).start(); } } }线程问题：
- 第二种方法：给它加上同步锁(synchronized)
利：
解决了多线程的安全问题。
弊：
降低了程序的性能。每个线程都要去判断锁机制，那么会增加程序运行的负担，同时只要做判断，CPU都要处理，那么也会消耗CPU的资源。即就是
加同步会降低程序的性能。
package com.yjx.test; /** * 单例懒汉模式 * @author zjjt * */ public class SingletonDemo03 { //懒汉模式 //先私有化构造函数，无法实例化出来 private SingletonDemo03() { try { Thread.sleep(100); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } private static SingletonDemo03 dm03=null; //我们解决这种问题就使用到synchronized //因为他只允许一个线程先执行，必须要等该线程执行完，后面的才能执行。 public static synchronized SingletonDemo03 getInstance() { //判断如果该类还为null，那么就实例化，如果不为空，就直接返回该。 if(dm03==null) { dm03=new SingletonDemo03(); } return dm03; } //测试： public static void main(String[] args) { for (int i = 0; i < 100; i++) { new Thread(()->{ System.out.println(SingletonDemo03.getInstance().hashCode()); }).start(); } } }
- 第三种方法：不在方法上使用同步锁，在方法里面使用同步锁
利：
性能比第二种方法好。因为当一个线程进入同步锁里面，判断完以后，实例化，后面的线程之间返回该对象就可以啦！！！
弊：
也是最为致命的地方在于在我们判断是否为空的时候，假如第一个线程刚好走到判断是否为空和同步锁中间,我在下面代码标注//-----这块位置，突然被第二个线程抢了，于是第二个线程先进了同步锁，判断完了实例化了，然后由于第一个线程已经做完非空判断了，他也会走到同步锁里面，这样子又实例化了，所有这种方法也是存在多线程问题。
package com.yjx.test; /** * 单例懒汉模式：有线程问题 * @author zjjt * */ public class SingletonDemo04 { //懒汉模式 //先私有化构造函数，无法实例化出来 private SingletonDemo04() { try { Thread.sleep(100); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } private static SingletonDemo04 dm04=null; //我们解决这种问题就使用到synchronized（同步锁） //因为他只允许一个线程先执行，必须要等该线程执行完，后面的才能执行。 public static SingletonDemo04 getInstance() { //判断如果该类还为null，那么就实例化，如果不为空，就直接返回该。 if(dm04==null) { //-------- synchronized (SingletonDemo04.class) { dm04=new SingletonDemo04(); } } return dm04; } //测试： public static void main(String[] args) { for (int i = 0; i < 100; i++) { new Thread(()->{ System.out.println(SingletonDemo04.getInstance().hashCode()); }).start(); } } }
- 第四种方法：双重判断
既保证了性能更加好一些，又保证了多线程的安全。
流程：
第一个线程----->第一个判断是否为空---->第二个线程抢了----->进入同步锁---->判断完以后出来实例化完成---->第一个线程才在进入同步锁--->进入第二个判断----->而对象不为空了----->不会进入第二个判断里面，直接返回对象。
package com.yjx.test; /** * 双重判断 * @author zjjt * */ public class SingletonDemo05 { //先私有化构造函数，无法实例化出来 private SingletonDemo05() { try { Thread.sleep(100); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } private static SingletonDemo05 dm02=null; //我们解决这种问题就使用到synchronized（同步锁） //因为他只允许一个线程先执行，必须要等该线程执行完，后面的才能执行。 public static SingletonDemo05 getInstance() { //判断如果该类还为null，那么就实例化，如果不为空，就直接返回该。 if(dm02==null) { //双重判断,当线程走到这里停止，换成了另外一个线程，但是他往下走还是会在判断一遍，所以这种方法更加安全。 synchronized (SingletonDemo05.class) { if(dm02==null) { dm02=new SingletonDemo05(); } } } return dm02; } //测试： public static void main(String[] args) { for (int i = 0; i < 100; i++) { new Thread(()->{ System.out.println(SingletonDemo05.getInstance().hashCode()); }).start(); } } }
- 第五种方法: 静态内部类方法
我们在该方法中创建一个静态内部类，然后在该静态内部类中实例化SingletonDemo07，
我们在测试的时候调用getInstance() 方法，就会执行静态内部类，而静态内部类哪里加上了static，所以只会实例一次。
package com.yjx.test; /** * 静态内部类 * @author zjjt * */ public class SingletonDemo07 { //先私有化构造函数，无法实例化出来 private SingletonDemo07() { try { Thread.sleep(100); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } //静态内部类，只有当我们调用他时，他才会执行。 public static class SingletonDemoHolder{ private final static SingletonDemo07 dm07=new SingletonDemo07(); } public static SingletonDemo07 getInstance() { return SingletonDemoHolder.dm07; } //测试： public static void main(String[] args) { for (int i = 0; i < 100; i++) { new Thread(()->{ System.out.println(SingletonDemo07.getInstance().hashCode()); }).start(); } } }注：以上这五种方法都存在一个问题，就是虽然构造函数被私有化了，但是可以通过反射破话单例的私有化构造函数，所以我们可以使用第六种
- 第六种方法：使用枚举型enum
枚举型是由java之父创建的，枚举型里面压根没有构造函数，所以无法实例出该类。是jvm帮我们初始化的，反射机制也无法破话，因为枚举型没有构造函数。
package com.yjx.test; /** * 枚举类 * @author zjjt * */ public enum SingletonDemo06 { //枚举型是由java之父创建的，枚举型里面压根没有构造函数，所以无法实例出该类。 //是jvm帮我们初始化的 //反射机制也无法，因为枚举型没有构造函数 INSTANCE; public String hello(String name) { return "hello " + name; } //测试 public static void main(String[] args) { for (int i = 0; i < 100; i++) { new Thread(()->{ System.out.println(SingletonDemo06.INSTANCE.hashCode()); }).start(); } } }
三.工厂模式
1.概念
用于产生对象的方法或者式类，称之为工厂。 上面所讲到的单例模式也可以看作为一个特殊的工厂。
2.使用场景
为什么需要工作模式，原来使用new的方式感觉也很简单，且好懂？
使用工厂的原因是我们可以通过工厂模式，来集中控制对象的创建过程，这样可以给设计带来更多的灵活性。
比如：spring的IOC容器就是工厂模式的经典实现。
3.工厂方法
示例
用于生产指定系列的对象。已鸭子为例，鸭子有真的鸭子，橡皮鸭，电子玩具鸭等。如何能方便的创建出各种鸭子，并将创建过程控制起来，以便于以后的维护和扩展？
类图:
Duck是抽象的鸭子类，是所有类型鸭子的父类，每种类型的鸭子都需要继承父类并重写父类中的方法，这里体现了多态。
1.Duck代码如下
package com.yjx.demo; /** * * @author zjjt * */ public abstract class Duck { abstract public void quack(); }
2.RubberDuck代码如下
package com.yjx.demo; /** * 橡皮鸭类 * @author zjjt * */ public class RubberDuck extends Duck{ @Override public void quack() { System.out.println("我是橡皮鸭"); } }3.WildDuck代码如下
package com.yjx.demo; /** * 真鸭子 * @author zjjt * */ public class WildDuck extends Duck{ @Override public void quack() { System.out.println("我是真鸭子"); } }4.DonaldDuck代码如下
package com.yjx.demo; /** * 唐老鸭 * @author zjjt * */ public class DonaldDuck extends Duck{ @Override public void quack() { System.out.println("我是唐老鸭"); } }5.DuckFactory鸭子工厂
package com.yjx.demo; /** * 鸭子工厂 * @author zjjt * */ public class DuckFactory { //先私有化构造函数 private DuckFactory() { } //饿汉模式实例化出一个鸭子工厂 private static DuckFactory df=new DuckFactory(); //定义图中的几种子类的鸭子类，类型用数字区分，可以手动增加 public static final int RUBBER_DUCK=1; public static final int WILDRUBBER_DUCK=2; public static final int DONALD_DUCK=3; /** * 依据鸭子类型得到鸭子实例的方法 */ public static Duck getInstance(int duckType) { switch (duckType) { case RUBBER_DUCK: return new RubberDuck(); case WILDRUBBER_DUCK: return new WildDuck(); case DONALD_DUCK: return new DonaldDuck(); default: return null; } } }6.测试
package com.yjx.demo; /** * 测试 * @author zjjt * */ public class Test { public static void main(String[] args) { Duck rubberDuck=DuckFactory.getInstance(DuckFactory.RUBBER_DUCK); rubberDuck.quack(); Duck wildDuck=DuckFactory.getInstance(DuckFactory.WILDRUBBER_DUCK); wildDuck.quack(); Duck donaldDuck=DuckFactory.getInstance(DuckFactory.DONALD_DUCK); donaldDuck.quack(); } }
今天的学习到此结束啦！！！