Java專題二十：設計模式 · JavaCook

## Java專題二十：設計模式 [TOC] ### 20.1. 創建型模式 #### 20.1.1. 單例模式（Singleton Pattern） > 確保一個對象只有一個實例對象，并且提供了一個全局訪問方法該對象的方法 - 延遲創建實例對象，但`getInstance`方法在多線程中可能會創建2個實例對象，當2個線程執行到`uniqueInstance == null`語句判斷`uniqueInstance`是空的，然后都創建了該對象，造成了創建2個實例對象的問題 ~~~ public class Singleton { private static Singleton uniqueInstance; private Singleton() {} public static Singleton getInstance() { if (uniqueInstance == null) { uniqueInstance = new Singleton(); } return uniqueInstance; } } ~~~ - 延遲創建實例對象，且使用同步`synchronized`對方法加鎖實現同步，但直接對`getInstance`方法加鎖的成本太高，因此有了下面的早期創建實例對象和double-checking鎖方法創建實例對象 ~~~ public class Singleton { private static Singleton uniqueInstance; private Singleton() {} public static synchronized Singleton getInstance() { if (uniqueInstance == null) { uniqueInstance = new Singleton(); } return uniqueInstance; } } ~~~ - 早期創建實例對象，不需要使用同步方法 ~~~ public class Singleton { private static Singleton uniqueInstance = new Singleton(); private Singleton() {} public static Singleton getInstance() { return uniqueInstance; } } ~~~ - double-checking鎖方法創建實例對象 ~~~ public class Singleton { private volatile static Singleton uniqueInstance; private Singleton() {} public static Singleton getInstance() { if (uniqueInstance == null) { synchronized (Singleton.class) { if (uniqueInstance == null) { uniqueInstance = new Singleton(); } } } return uniqueInstance; } } ~~~ 示例：`java.lang.Runtime`就是使用的早期創建實例對象的方法實現單例模式 ~~~ public class Runtime { private static Runtime currentRuntime = new Runtime(); public static Runtime getRuntime() { return currentRuntime; } private Runtime() {} } ~~~ #### 20.1.2. 建造者模式（Builder Pattern） > 用于構建成一個復雜的對象，將構建與表示分離示例：`java.lang.StringBuffer`和`java.lang.StringBuilder` ~~~ public final class StringBuilder { public StringBuilder append(String str) { super.append(str); return this; } } ~~~ #### 20.1.3. 原型模式（Prototype Pattern） > 用于創建對象的復制本，一般通過實現接口`Cloneable`，并重寫`clone`方法示例：參考 [Java專題十九：淺拷貝與深拷貝](Java專題十九：淺拷貝與深拷貝.md) #### 20.1.4. 工廠模式（Factory Pattern） > 用于創建多個實例對象示例：`java.util.concurrent.ThreadFactory`用來創建新的線程 ### 20.2. 結構型模式 #### 20.2.1. 裝飾器模式（Decorator Pattern） > 在不改變現有類的前提下，為現有類添加新的功能示例：在IO包中，`InputStream`相當于現有類，`FileterInputStream`相當于抽象裝飾類，`BufferedInputStream`、`DataInputStream`為具體實現裝飾類，這些具體實現裝飾類在`InputStream`的基礎增加了新功能 #### 20.2.2. 適配器模式（Adapter Pattern） > 作為2個不兼容接口的橋梁，使他們可以進行相互轉換示例：`java.io.InputStreamReader`就是一個橋梁，將字節流對象轉換成字符流對象，`InputStreamReader(InputStream in)` #### 20.2.3. 代理模式（Proxy Pattern） > 在不修改委托類代碼的情況下，可以為委托類的方法增加一些操作，如方法中實際代碼前后增加日志輸出示例：參考 [Java專題九（2）：動態代理](Java專題九（2）：動態代理.md) ### 20.3. 行為型模式 #### 20.3.1. 觀察者模式（Observer Pattern） > 對象之間存在1對多關系，當被觀察對象發生變化時，會通知所有觀察者 JDK中自帶觀察者設計，`java.util.Observable`和`java.util.Observer`，`Observable`是一個類，代表被觀察對象，`Observer`是一個接口，代表觀察者；使用時被觀察對象繼承`Observable`類，在發生改變時，主動調用`void setChanged()`說明被觀察對象發生改變，然后調用`void notifyObservers(Object arg) `通知觀察者變化的內容示例：現在我們有一個博主類`Blogger`，和一個粉絲類`Fans`，一個博主有很多個粉絲，當博主發表新的文章時，自動通知粉絲 - 被觀察者： ~~~ import java.text.SimpleDateFormat; import java.util.*; public class Blogger extends Observable { String name; public Blogger(String name){ this.name = name; } public void publish(String message){ this.setChanged(); Map<String,String> map = new HashMap<String, String>(); map.put("name", name); map.put("message", message); SimpleDateFormat df = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"); String nowTime = df.format(System.currentTimeMillis()); map.put("date", nowTime); this.notifyObservers(map); } } ~~~ - 觀察者 ~~~ import java.util.HashMap; import java.util.Map; import java.util.Observable; import java.util.Observer; public class Fans implements Observer{ String name; public Fans(String name){ this.name = name; } @Override public void update(Observable o, Object arg) { Map<String,String> map = (HashMap)arg; System.out.println(name+ "=>observe:"+map); } } ~~~ - 驗證代碼 ~~~ Blogger blogger = new Blogger("ibu"); Fans fan0 = new Fans("fan0"); Fans fan1 = new Fans("fan1"); blogger.addObserver(fan0); blogger.addObserver(fan1); blogger.publish("Java設計模式"); ~~~ 名為`ibu`的博主發布了一篇名為`Java設計模式`，它的2個粉絲，`fan0`和`fan1`都觀察到了這個變化。 ~~~ fan1=>observe:{date=2019-12-03 20:55:25, name=ibu, message=Java設計模式} fan0=>observe:{date=2019-12-03 20:55:25, name=ibu, message=Java設計模式} ~~~ #### 20.3.2. 解釋器模式（Interpreter Pattern） > 定義了一個語言的語法，然后可以解析示例：`java.util.regex.Pattern`定義了正則表達式的語法，詳細可參考正則 [Java專題七：正則表達式](Java專題七：正則表達式.md)