设计模式谈

1、单例模式

**定义：**确保某一个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。【是线程安全的】

使用场景：

1、要求生成唯一序列号的环境。

2、在整个项目中需要一个共享访问点或共享数据。例如一个 Web 页面上的计数器，可以不用把每次刷新都记录到数据库中，使用单例模式保持计数器的值，并确保是线程安全的。

3、创建一个对象需要的资源过多。如要访问IO和数据库资源。

4、需要定义大量的静态常量和静态方法。（如工具类）

2、工厂模式

**定义：**定义一个用以创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。

**使用场景：**jdbc连接数据库、硬件访问、降低对象的产生和销毁。

3、抽象工厂模式

**定义：**为创建一组相关或相互依赖的对象提供一个接口，而且无需指定他们的具体类。

使用场景：

1、一个对象族（或是一组没有任何关系的对象）有着相同的约束。

2、涉及到不同的操作系统。

4、模板方法模式

**定义：**定义一个操作中算法的框架，而将一些步骤延迟到子类中。使得子类可以不改变一个算法的框架即可重定义算法的某个具体步骤。

使用场景：

1、多个子类有公共的方法，并且逻辑相同。

2、重要复杂的算法可以把核心方法设计成模板方法，周边的相关细节则由功能则由各个子类具体实现。

3、重构时，模板方法是一个经常使用的方式。把相同的方法抽取到父类中，然后通过钩子函数约束其行为。

5、建造者模式

**定义：**将一个复杂对象的构建与它的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。

使用场景：

1、相同的方法、不同的执行顺序，产生不同的事件结果时，可以使用建造者模式。

2、多个部件或零件可以装配到一个对象中，但是产生的运行结果又不相同时，可以使用建造者模式。

3、产品类非常复杂、或者产品类中的调用顺序不同产生了不同的效能，可以使用建造者模式。

建造者模式与工厂模式的异同：

1、建造者模式最主要的功能是基本方法的调用顺序安排，这些基本方法已经实现了，顺序不同产生的对象也不同。

2、工厂方法重点是创建，创建零件是它的主要职责，组装顺序则不是它关心的。

6、代理模式

**定义：**为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。

普通代理和强制代理：普通代理就是我们要知道代理的存在，通过代理进行访问；强制代理则是调用者直接调用真实角色，而不用关心代理是否存在，其代理的产生是由真实角色决定的。

• 普通代理

  在该模式下，调用者只知代理而不用知道真实的角色是谁，屏蔽了真实角色的变更对高层模块的影响，真实的主题角色想怎么修改就怎么修改，对高层次的模块没有任何的影响，只要你实现了接口所对应的方法，该模式非常适合对扩展性要求较高的场合。

• 强制代理

  强制代理的概念就是要从真实角色查找到代理角色，不允许直接访问真实角色。高层模块只要调用 getProxy 就可以访问真实角色的所有方法，它根本就不需要产生一个代理出来，代理的管理已经由真实角色自己完成。

7、原型模式

定义：用原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷贝这些原型创建新的对象。

原型模式实现了Cloneable接口，重写clone方法。优点如下：

（1）性能优良。

原型模式是在内存二进制流的拷贝，要比直接 new 一个对象性能好很多，特别是要在一个循环体内产生大量的对象时，原型模式可以更好地体现其优点。

（2）逃避构造函数的约束。

这既是它的优点也是缺点，直接在内存中拷贝，构造函数是不会执行的。

使用场景：

1. 资源优化场景

   类初始化需要消耗很多的资源，包括数据、硬件等资源。

2. 对性能和安全有要求的场景

   通过 new 产生一个对象需要非常繁琐的数据准备或访问权限，则可以使用原型模式。

3. 一个对象多个修改者的场景

   一个对象需要提供给其他对象访问，而且各个调用者可能都需要修改其值时，可以考虑使用原型模式拷贝多个对象供调用者使用。

8、装饰者模式

定义：动态地给一个对象添加一些额外的职责。就增加功能来说，装饰模式相比生成子类更为灵活。

使用场景：

1、需要扩展一个类的功能，或给一个类增加附加功能。

2、需要动态地给一个对象增加功能，这些功能可以再动态地撤销。

9、策略模式

定义：定义一组算法，将每个算法都封装起来，并且使它们之间可以互换。

使用场景：

● 多个类只有在算法或行为上稍有不同的场景。

● 算法需要自由切换的场景。

● 需要屏蔽算法规则的场景。

注意事项：具体策略数量超过 4 个，则需要考虑使用混合模式

10、适配器模式

**定义：**将一个类的接口变换成客户端所期待的另一种接口，从而使原本因接口不匹配而无法在一起工作的两个类能够在一起工作。

使用场景：

你有动机修改一个已经投产中的接口时，适配器模式可能是最适合你的模式。比如系统扩展了，需要使用一个已有或新建立的类，但这个类又不符合系统的接口，怎么办？使用适配器模式，这也是我们例子中提到的。

对象适配器和类适配器的区别：

类适配器是类间继承，对象适配器是对象的合成关系，也可以说是类的关联关系，

这是两者的根本区别。（实际项目中对象适配器使用到的场景相对比较多）。

11、迭代器模式

定义：它提供一种方法访问一个容器对象中各个元素，而又不需暴露该对象的内部细节。

12、组合模式

**定义：**将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构，使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。

使用场景：

● 维护和展示部分-整体关系的场景，如树形菜单、文件和文件夹管理。

● 从一个整体中能够独立出部分模块或功能的场景。

**注意：**只要是树形结构，就考虑使用组合模式。

13、观察者模式

**定义：**定义对象间一种一对多的依赖关系，使得每当一个对象改变状态，则所有依赖于它的对象都会得到通知并自动更新。

使用场景：

● 关联行为场景。需要注意的是，关联行为是可拆分的，而不是“组合”关系。

● 事件多级触发场景。

● 跨系统的消息交换场景，如消息队列的处理机制。

注意：

● 广播链的问题

在一个观察者模式中最多出现一个对象既是观察者也是被观察者，也就是说消息最多转发一次（传递两次）。

● 异步处理问题

观察者比较多，而且处理时间比较长，采用异步处理来考虑线程安全和队列的问题。

14、门面模式

**定义：**要求一个子系统的外部与其内部的通信必须通过一个统一的对象进行。门面模式提供一个高层次的接口，使得子系统更易于使用。

使用场景：

1、为一个复杂的模块或子系统提供一个供外界访问的接口。

2、子系统相对独立，外界对子系统的访问只要黑箱操作即可。

3、预防低水平人员带来的风险扩散

注意：

1、一个子系统可以有多个门面

2、门面不参与子系统内的业务逻辑

15、备忘录模式

**定义：**在不破坏封装性的前提下，捕获一个对象的内部状态，并在该对象之外保存这个状态。这样以后就可将该对象恢复到原先保存的状态。

使用场景：

● 需要保存和恢复数据的相关状态场景。

● 提供一个可回滚（rollback）的操作。

● 需要监控的副本场景中。

● 数据库连接的事务管理就是用的备忘录模式。

注意：

●备忘录的生命期

●备忘录的性能

不要在频繁建立备份的场景中使用备忘录模式（比如一个 for 循环中）。

16、享元模式

**定义：**使用共享对象可有效地支持大量的细粒度的对象。

对象的信息分为两个部分：内部状态（intrinsic）与外部状态（extrinsic）。

● 内部状态

内部状态是对象可共享出来的信息，存储在享元对象内部并且不会随环境改变而改变。

● 外部状态

外部状态是对象得以依赖的一个标记，是随环境改变而改变的、不可以共享的状态。

使用场景：

● 系统中存在大量的相似对象。

● 细粒度的对象都具备较接近的外部状态，而且内部状态与环境无关，也就是说对象没有特定身份。

● 需要缓冲池的场景。

注意：

● 享元模式是线程不安全的，只有依靠经验，在需要的地方考虑一下线程安全，在大部分场景下不用考虑。对象池中的享元对象尽量多，多到足够满足为止。

● 性能安全：外部状态最好以 java 的基本类型作为标志，如 String，int，可以提高效率。

17、桥梁模式

**定义：**将抽象和实现解耦，使得两者可以独立地变化。

使用场景：

● 不希望或不适用使用继承的场景

● 接口或抽象类不稳定的场景

● 重用性要求较高的场景

注意：

发现类的继承有 N 层时，可以考虑使用桥梁模式。桥梁模式主要考虑如何拆分抽

象和实现。