Java内功心法之设计模式学习(二）

在上一篇文章简单的讲解了设计模式的七大原则和UML类图的使用，这篇文章开始学习23种设计模式。

一、设计模式类型

设计模式分为三种类型，共 23 种

1) 创建型模式 ：单例模式、抽象工厂模式、原型模式、建造者模式、工厂模式。

2) 结构型模式 ：适配器模式、桥接模式、装饰模式、组合模式、外观模式、享元模式、代理模式。

3) 行为型模式 ：模版方法模式、命令模式、访问者模式、迭代器模式、观察者模式、中介者模式、备忘录模式、解释器模式（Interpreter 模式）、状态模式、策略模式、职责链模式(责任链模式)。

注意：不同的书籍上对分类和名称略有差别。

二、单例设计模式

1.1 单例设计模式介绍

所谓类的单例设计模式，就是采取一定的方法保证在整个的软件系统中，对某个类只能存在一个对象实例， 并且该类只提供一个取得其对象实例的方法(静态方法)。

比如 Hibernate 的 SessionFactory，它充当数据存储源的代理，并负责创建 Session 对象。SessionFactory 并不是轻量级的，一般情况下，一个项目通常只需要一个 SessionFactory 就够，这是就会使用到单例模式。

1.2 单例设计模式八种方式

单例模式有八种方式：

1.2.1 饿汉式（静态常量）

饿汉式（静态常量）应用实例

步骤如下：

1) 构造器私有化 (防止 new )

2) 类的内部创建对象

3) 向外暴露一个静态的公共方法。getInstance

4) 代码实现

package com.atguigu.singleton.type1;

public class SingletonTest01 {

  public static void main(String[] args) {
    //测试
    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());
  }

}


//饿汉式(静态变量) 
class Singleton {
  //1. 构造器私有化,  外部能 new 
  private Singleton() {}

  //2.本类内部创建对象实例
  private final static Singleton instance = new Singleton();

  //3. 提供一个公有的静态方法，返回实例对象
  public static Singleton getInstance() { 
    return instance;
  }
}

➢ 优缺点说明：

1) 优点：这种写法比较简单，就是在类装载的时候就完成实例化。避免了线程同步问题。

2) 缺点：在类装载的时候就完成实例化，没有达到 Lazy Loading 的效果。如果从始至终从未使用过这个实例，则会造成内存的浪费

3) 这种方式基于 classloder 机制避免了多线程的同步问题，不过，instance 在类装载时就实例化，在单例模式中大多数都是调用 getInstance 方法， 但是导致类装载的原因有很多种，因此不能确定有其他的方式（或者其他的静态方法）导致类装载，这时候初始化 instance 就没有达到 lazy loading 的效果

4) 结论：这种单例模式可用，可能造成内存浪费

1.2.2 懒汉式（线程不安全）

package com.atguigu.singleton.type3;


public class SingletonTest03 {
 
  public static void main(String[] args) {
    System.out.println("懒汉式 1 ， 线程不安全~");
    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() {}

  // 提供一个静态的公有方法，当使用到该方法时，才去创建 instance
  // 即懒汉式
  public static Singleton getInstance() { 
  if(instance == null) {
    instance = new Singleton();
  }
  return instance;
 }
}

➢ 优缺点说明：

1) 起到了 Lazy Loading 的效果，但是只能在单线程下使用。

2) 如果在多线程下，一个线程进入了 if (singleton == null)判断语句块，还未来得及往下执行，另一个线程也通过了这个判断语句，这时便会产生多个实例。所以在多线程环境下不可使用这种方式

3) 结论：在实际开发中，不要使用这种方式

1.2.3 双重检查

package com.atguigu.singleton.type6;


public class SingletonTest06 {

  public static void main(String[] args) {
    System.out.println("双重检查");
    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());
 
}

}

// 懒汉式(线程安全，同步方法) 
class Singleton {
  private static volatile Singleton instance;
  private Singleton() {}

 //提供一个静态的公有方法，加入双重检查代码，解决线程安全问题, 同时解决懒加载问题
//同时保证了效率, 推荐使用


public static synchronized Singleton getInstance() {  

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