單例模式: 線程池 就是單例模式的實現.
策略模式: QQ會員充值 根據不同等級的客戶 打折不同8折,9折
代理模式:AOP底層動態代理實現
模板模式:redistemplate,jdbctemplte
適配器模式:字節流向字符流的轉換 inputstream 適配reader 成inputstreamreader
裝飾模式: fileinputstream 和bufereinputstream 都實現inputstream接口 但是 bufereinputstream 是在fileinputstream 基礎上進行增強
觀察者模式: 監聽器就是觀察者模式的實現 根據監聽對象屬性變化 作出響應
適配器模式將某個類的接口轉換成客戶端期望的另一個接口表示，目的是消除由於接口不匹配所造成的類的兼容性問題。主要分為三類：類的適配器模式、對象的適配器模式、接口的適配器模式。首先，我們來看看類的適配器模式，先看類圖：
核心思想就是：有一個Source類，擁有一個方法，待適配，目標接口時Targetable，通過Adapter類，將Source的功能擴展到Targetable里，看代碼：
- public class Source {
- public void method1() {
- System.out.println("this is original method!");
- }
- }
- public interface Targetable {
- /* 與原類中的方法相同 */
- public void method1();
- /* 新類的方法 */
- public void method2();
- }
- public class Adapter extends Source implements Targetable {
- @Override
- public void method2() {
- System.out.println("this is the targetable method!");
- }
- }
Adapter類繼承Source類，實現Targetable接口，下面是測試類：
- public class AdapterTest {
- public static void main(String[] args) {
- Targetable target = new Adapter();
- target.method1();
- target.method2();
- }
- }
輸出：
this is original method!
this is the targetable method!
這樣Targetable接口的實現類就具有了Source類的功能。
對象的適配器模式
基本思路和類的適配器模式相同，只是將Adapter類作修改，這次不繼承Source類，而是持有Source類的實例，以達到解決兼容性的問題。看圖：
只需要修改Adapter類的源碼即可：
- public class Wrapper implements Targetable {
- private Source source;
- public Wrapper(Source source){
- super();
- this.source = source;
- }
- @Override
- public void method2() {
- System.out.println("this is the targetable method!");
- }
- @Override
- public void method1() {
- source.method1();
- }
- }
測試類：
- public class AdapterTest {
- public static void main(String[] args) {
- Source source = new Source();
- Targetable target = new Wrapper(source);
- target.method1();
- target.method2();
- }
- }
輸出與第一種一樣，只是適配的方法不同而已。
第三種適配器模式是接口的適配器模式，接口的適配器是這樣的：有時我們寫的一個接口中有多個抽象方法，當我們寫該接口的實現類時，必須實現該接口的所有方法，這明顯有時比較浪費，因為並不是所有的方法都是我們需要的，有時只需要某一些，此處為了解決這個問題，我們引入了接口的適配器模式，借助於一個抽象類，該抽象類實現了該接口，實現了所有的方法，而我們不和原始的接口打交道，只和該抽象類取得聯系，所以我們寫一個類，繼承該抽象類，重寫我們需要的方法就行。看一下類圖：
這個很好理解，在實際開發中，我們也常會遇到這種接口中定義了太多的方法，以致於有時我們在一些實現類中並不是都需要。看代碼：
- public interface Sourceable {
- public void method1();
- public void method2();
- }
抽象類Wrapper2：
- public abstract class Wrapper2 implements Sourceable{
- public void method1(){}
- public void method2(){}
- }
- public class SourceSub1 extends Wrapper2 {
- public void method1(){
- System.out.println("the sourceable interface's first Sub1!");
- }
- }
- public class SourceSub2 extends Wrapper2 {
- public void method2(){
- System.out.println("the sourceable interface's second Sub2!");
- }
- }
- public class WrapperTest {
- public static void main(String[] args) {
- Sourceable source1 = new SourceSub1();
- Sourceable source2 = new SourceSub2();
- source1.method1();
- source1.method2();
- source2.method1();
- source2.method2();
- }
- }
測試輸出：
the sourceable interface's first Sub1!
the sourceable interface's second Sub2!
達到了我們的效果！
講了這么多，總結一下三種適配器模式的應用場景：
類的適配器模式：當希望將一個類轉換成滿足另一個新接口的類時，可以使用類的適配器模式，創建一個新類，繼承原有的類，實現新的接口即可。
對象的適配器模式：當希望將一個對象轉換成滿足另一個新接口的對象時，可以創建一個Wrapper類，持有原類的一個實例，在Wrapper類的方法中，調用實例的方法就行。
接口的適配器模式：當不希望實現一個接口中所有的方法時，可以創建一個抽象類Wrapper，實現所有方法，我們寫別的類的時候，繼承抽象類即可。
11、普通工廠模式，就是建立一個工廠類，對實現了同一接口的一些類進行實例的創建。首先看下關系圖：
舉例如下：（我們舉一個發送郵件和短信的例子）
首先，創建二者的共同接口：
- public interface Sender {
- public void Send();
- }
其次，創建實現類：
- public class MailSender implements Sender {
- @Override
- public void Send() {
- System.out.println("this is mailsender!");
- }
- }
- public class SmsSender implements Sender {
- @Override
- public void Send() {
- System.out.println("this is sms sender!");
- }
- }
最后，建工廠類：
- public class SendFactory {
- public Sender produce(String type) {
- if ("mail".equals(type)) {
- return new MailSender();
- } else if ("sms".equals(type)) {
- return new SmsSender();
- } else {
- System.out.println("請輸入正確的類型!");
- return null;
- }
- }
- }
我們來測試下：
- public class FactoryTest {
- public static void main(String[] args) {
- SendFactory factory = new SendFactory();
- Sender sender = factory.produce("sms");
- sender.Send();
- }
- }
輸出：this is sms sender!
22、多個工廠方法模式，是對普通工廠方法模式的改進，在普通工廠方法模式中，如果傳遞的字符串出錯，則不能正確創建對象，而多個工廠方法模式是提供多個工廠方法，分別創建對象。關系圖：
將上面的代碼做下修改，改動下SendFactory類就行，如下：
- return new MailSender();
- }
- public Sender produceSms(){
- return new SmsSender();
- }
- }
測試類如下：
- public class FactoryTest {
- public static void main(String[] args) {
- SendFactory factory = new SendFactory();
- Sender sender = factory.produceMail();
- sender.Send();
- }
- }
輸出：this is mailsender!
33、靜態工廠方法模式，將上面的多個工廠方法模式里的方法置為靜態的，不需要創建實例，直接調用即可。
- public class SendFactory {
- public static Sender produceMail(){
- return new MailSender();
- }
- public static Sender produceSms(){
- return new SmsSender();
- }
- }
- public class FactoryTest {
- public static void main(String[] args) {
- Sender sender = SendFactory.produceMail();
- sender.Send();
- }
- }
輸出：this is mailsender!
總體來說，工廠模式適合：凡是出現了大量的產品需要創建，並且具有共同的接口時，可以通過工廠方法模式進行創建。在以上的三種模式中，第一種如果傳入的字符串有誤，不能正確創建對象，第三種相對於第二種，不需要實例化工廠類，所以，大多數情況下，我們會選用第三種——靜態工廠方法模式。
3、單例模式（Singleton）
單例對象（Singleton）是一種常用的設計模式。在Java應用中，單例對象能保證在一個JVM中，該對象只有一個實例存在。這樣的模式有幾個好處：
1、某些類創建比較頻繁，對於一些大型的對象，這是一筆很大的系統開銷。
2、省去了new操作符，降低了系統內存的使用頻率，減輕GC壓力。
3、有些類如交易所的核心交易引擎，控制着交易流程，如果該類可以創建多個的話，系統完全亂了。（比如一個軍隊出現了多個司令員同時指揮，肯定會亂成一團），所以只有使用單例模式，才能保證核心交易服務器獨立控制整個流程。
首先我們寫一個簡單的單例類：
- public class Singleton {
- /* 持有私有靜態實例，防止被引用，此處賦值為null，目的是實現延遲加載 */
- private static Singleton instance = null;
- /* 私有構造方法，防止被實例化 */
- private Singleton() {
- }
- /* 靜態工程方法，創建實例 */
- public static Singleton getInstance() {
- if (instance == null) {
- instance = new Singleton();
- }
- return instance;
- }
- /* 如果該對象被用於序列化，可以保證對象在序列化前后保持一致 */
- public Object readResolve() {
- return instance;
- }
- }
這個類可以滿足基本要求，但是，像這樣毫無線程安全保護的類，如果我們把它放入多線程的環境下，肯定就會出現問題了，如何解決？我們首先會想到對getInstance方法加synchronized關鍵字，如下：
- public static synchronized Singleton getInstance() {
- if (instance == null) {
- instance = new Singleton();
- }
- return instance;
- }
但是，synchronized關鍵字鎖住的是這個對象，這樣的用法，在性能上會有所下降，因為每次調用getInstance()，都要對對象上鎖，事實上，只有在第一次創建對象的時候需要加鎖，之后就不需要了，所以，這個地方需要改進。我們改成下面這個：
- public static Singleton getInstance() {
- if (instance == null) {
- synchronized (instance) {
- if (instance == null) {
- instance = new Singleton();
- }
- }
- }
- return instance;
- }
似乎解決了之前提到的問題，將synchronized關鍵字加在了內部，也就是說當調用的時候是不需要加鎖的，只有在instance為null，並創建對象的時候才需要加鎖，性能有一定的提升。但是，這樣的情況，還是有可能有問題的，看下面的情況：在Java指令中創建對象和賦值操作是分開進行的，也就是說instance = new Singleton();語句是分兩步執行的。但是JVM並不保證這兩個操作的先后順序，也就是說有可能JVM會為新的Singleton實例分配空間，然后直接賦值給instance成員，然后再去初始化這個Singleton實例。這樣就可能出錯了，我們以A、B兩個線程為例：
a>A、B線程同時進入了第一個if判斷
b>A首先進入synchronized塊，由於instance為null，所以它執行instance = new Singleton();
c>由於JVM內部的優化機制，JVM先畫出了一些分配給Singleton實例的空白內存，並賦值給instance成員（注意此時JVM沒有開始初始化這個實例），然后A離開了synchronized塊。
d>B進入synchronized塊，由於instance此時不是null，因此它馬上離開了synchronized塊並將結果返回給調用該方法的程序。
e>此時B線程打算使用Singleton實例，卻發現它沒有被初始化，於是錯誤發生了。
所以程序還是有可能發生錯誤，其實程序在運行過程是很復雜的，從這點我們就可以看出，尤其是在寫多線程環境下的程序更有難度，有挑戰性。我們對該程序做進一步優化：
- private static class SingletonFactory{
- private static Singleton instance = new Singleton();
- }
- public static Singleton getInstance(){
- return SingletonFactory.instance;
- }
實際情況是，單例模式使用內部類來維護單例的實現，JVM內部的機制能夠保證當一個類被加載的時候，這個類的加載過程是線程互斥的。這樣當我們第一次調用getInstance的時候，JVM能夠幫我們保證instance只被創建一次，並且會保證把賦值給instance的內存初始化完畢，這樣我們就不用擔心上面的問題。同時該方法也只會在第一次調用的時候使用互斥機制，這樣就解決了低性能問題。這樣我們暫時總結一個完美的單例模式：
- public class Singleton {
- /* 私有構造方法，防止被實例化 */
- private Singleton() {
- }
- /* 此處使用一個內部類來維護單例 */
- private static class SingletonFactory {
- private static Singleton instance = new Singleton();
- }
- /* 獲取實例 */
- public static Singleton getInstance() {
- return SingletonFactory.instance;
- }
- /* 如果該對象被用於序列化，可以保證對象在序列化前后保持一致 */
- public Object readResolve() {
- return getInstance();
- }
- }
其實說它完美，也不一定，如果在構造函數中拋出異常，實例將永遠得不到創建，也會出錯。所以說，十分完美的東西是沒有的，我們只能根據實際情況，選擇最適合自己應用場景的實現方法。也有人這樣實現：因為我們只需要在創建類的時候進行同步，所以只要將創建和getInstance()分開，單獨為創建加synchronized關鍵字，也是可以的：
- public class SingletonTest {
- private static SingletonTest instance = null;
- private SingletonTest() {
- }
- private static synchronized void syncInit() {
- if (instance == null) {
- instance = new SingletonTest();
- }
- }
- public static SingletonTest getInstance() {
- if (instance == null) {
- syncInit();
- }
- return instance;
- }
- }
考慮性能的話，整個程序只需創建一次實例，所以性能也不會有什么影響。
補充：采用"影子實例"的辦法為單例對象的屬性同步更新
- public class SingletonTest {
- private static SingletonTest instance = null;
- private Vector properties = null;
- public Vector getProperties() {
- return properties;
- }
- private SingletonTest() {
- }
- private static synchronized void syncInit() {
- if (instance == null) {
- instance = new SingletonTest();
- }
- }
- public static SingletonTest getInstance() {
- if (instance == null) {
- syncInit();
- }
- return instance;
- }
- public void updateProperties() {
- SingletonTest shadow = new SingletonTest();
- properties = shadow.getProperties();
- }
- }
通過單例模式的學習告訴我們：
1、單例模式理解起來簡單，但是具體實現起來還是有一定的難度。
2、synchronized關鍵字鎖定的是對象，在用的時候，一定要在恰當的地方使用（注意需要使用鎖的對象和過程，可能有的時候並不是整個對象及整個過程都需要鎖）。
到這兒，單例模式基本已經講完了，結尾處，筆者突然想到另一個問題，就是采用類的靜態方法，實現單例模式的效果，也是可行的，此處二者有什么不同？
首先，靜態類不能實現接口。（從類的角度說是可以的，但是那樣就破壞了靜態了。因為接口中不允許有static修飾的方法，所以即使實現了也是非靜態的）
其次，單例可以被延遲初始化，靜態類一般在第一次加載是初始化。之所以延遲加載，是因為有些類比較龐大，所以延遲加載有助於提升性能。
再次，單例類可以被繼承，他的方法可以被覆寫。但是靜態類內部方法都是static，無法被覆寫。
最后一點，單例類比較靈活，畢竟從實現上只是一個普通的Java類，只要滿足單例的基本需求，你可以在里面隨心所欲的實現一些其它功能，但是靜態類不行。從上面這些概括中，基本可以看出二者的區別，但是，從另一方面講，我們上面最后實現的那個單例模式，內部就是用一個靜態類來實現的，所以，二者有很大的關聯，只是我們考慮問題的層面不同罷了。兩種思想的結合，才能造就出完美的解決方案，就像HashMap采用數組+鏈表來實現一樣，其實生活中很多事情都是這樣，單用不同的方法來處理問題，總是有優點也有缺點，最完美的方法是，結合各個方法的優點，才能最好的解決問題！
7、裝飾模式（Decorator）
顧名思義，裝飾模式就是給一個對象增加一些新的功能，而且是動態的，要求裝飾對象和被裝飾對象實現同一個接口，裝飾對象持有被裝飾對象的實例，關系圖如下：
Source類是被裝飾類，Decorator類是一個裝飾類，可以為Source類動態的添加一些功能，代碼如下：
- public interface Sourceable {
- public void method();
- }
- public class Source implements Sourceable {
- @Override
- public void method() {
- System.out.println("the original method!");
- }
- }
- public class Decorator implements Sourceable {
- private Sourceable source;
- public Decorator(Sourceable source){
- super();
- this.source = source;
- }
- @Override
- public void method() {
- System.out.println("before decorator!");
- source.method();
- System.out.println("after decorator!");
- }
- }
測試類：
- public class DecoratorTest {
- public static void main(String[] args) {
- Sourceable source = new Source();
- Sourceable obj = new Decorator(source);
- obj.method();
- }
- }
輸出：
before decorator!
the original method!
after decorator!
裝飾器模式的應用場景：
1、需要擴展一個類的功能。
2、動態的為一個對象增加功能，而且還能動態撤銷。（繼承不能做到這一點，繼承的功能是靜態的，不能動態增刪。）
缺點：產生過多相似的對象，不易排錯！
8、代理模式（Proxy）
其實每個模式名稱就表明了該模式的作用，代理模式就是多一個代理類出來，替原對象進行一些操作，比如我們在租房子的時候回去找中介，為什么呢？因為你對該地區房屋的信息掌握的不夠全面，希望找一個更熟悉的人去幫你做，此處的代理就是這個意思。再如我們有的時候打官司，我們需要請律師，因為律師在法律方面有專長，可以替我們進行操作，表達我們的想法。先來看看關系圖：
根據上文的闡述，代理模式就比較容易的理解了，我們看下代碼：
- public interface Sourceable {
- public void method();
- }
- public class Source implements Sourceable {
- @Override
- public void method() {
- System.out.println("the original method!");
- }
- }
- public class Proxy implements Sourceable {
- private Source source;
- public Proxy(){
- super();
- this.source = new Source();
- }
- @Override
- public void method() {
- before();
- source.method();
- atfer();
- }
- private void atfer() {
- System.out.println("after proxy!");
- }
- private void before() {
- System.out.println("before proxy!");
- }
- }
測試類：
- public class ProxyTest {
- public static void main(String[] args) {
- Sourceable source = new Proxy();
- source.method();
- }
- }
輸出：
before proxy!
the original method!
after proxy!
代理模式的應用場景：
如果已有的方法在使用的時候需要對原有的方法進行改進，此時有兩種辦法：
1、修改原有的方法來適應。這樣違反了“對擴展開放，對修改關閉”的原則。
2、就是采用一個代理類調用原有的方法，且對產生的結果進行控制。這種方法就是代理模式。
使用代理模式，可以將功能划分的更加清晰，有助於后期維護！
13、策略模式（strategy）
策略模式定義了一系列算法，並將每個算法封裝起來，使他們可以相互替換，且算法的變化不會影響到使用算法的客戶。需要設計一個接口，為一系列實現類提供統一的方法，多個實現類實現該接口，設計一個抽象類（可有可無，屬於輔助類），提供輔助函數，關系圖如下：
圖中ICalculator提供同意的方法，
AbstractCalculator是輔助類，提供輔助方法，接下來，依次實現下每個類：
首先統一接口：
- public interface ICalculator {
- public int calculate(String exp);
- }
輔助類：
- public abstract class AbstractCalculator {
- public int[] split(String exp,String opt){
- String array[] = exp.split(opt);
- int arrayInt[] = new int[2];
- arrayInt[0] = Integer.parseInt(array[0]);
- arrayInt[1] = Integer.parseInt(array[1]);
- return arrayInt;
- }
- }
三個實現類：
- public class Plus extends AbstractCalculator implements ICalculator {
- @Override
- public int calculate(String exp) {
- int arrayInt[] = split(exp,"\\+");
- return arrayInt[0]+arrayInt[1];
- }
- }
- public class Minus extends AbstractCalculator implements ICalculator {
- @Override
- public int calculate(String exp) {
- int arrayInt[] = split(exp,"-");
- return arrayInt[0]-arrayInt[1];
- }
- }
- public class Multiply extends AbstractCalculator implements ICalculator {
- @Override
- public int calculate(String exp) {
- int arrayInt[] = split(exp,"\\*");
- return arrayInt[0]*arrayInt[1];
- }
- }
簡單的測試類：
- public class StrategyTest {
- public static void main(String[] args) {
- String exp = "2+8";
- ICalculator cal = new Plus();
- int result = cal.calculate(exp);
- System.out.println(result);
- }
- }
輸出：10
策略模式的決定權在用戶，系統本身提供不同算法的實現，新增或者刪除算法，對各種算法做封裝。因此，策略模式多用在算法決策系統中，外部用戶只需要決定用哪個算法即可。
14、模板方法模式（Template Method）
解釋一下模板方法模式，就是指：一個抽象類中，有一個主方法，再定義1...n個方法，可以是抽象的，也可以是實際的方法，定義一個類，繼承該抽象類，重寫抽象方法，通過調用抽象類，實現對子類的調用，先看個關系圖：
就是在AbstractCalculator類中定義一個主方法calculate，calculate()調用spilt()等，Plus和Minus分別繼承AbstractCalculator類，通過對AbstractCalculator的調用實現對子類的調用，看下面的例子：
- public abstract class AbstractCalculator {
- /*主方法，實現對本類其它方法的調用*/
- public final int calculate(String exp,String opt){
- int array[] = split(exp,opt);
- return calculate(array[0],array[1]);
- }
- /*被子類重寫的方法*/
- abstract public int calculate(int num1,int num2);
- public int[] split(String exp,String opt){
- String array[] = exp.split(opt);
- int arrayInt[] = new int[2];
- arrayInt[0] = Integer.parseInt(array[0]);
- arrayInt[1] = Integer.parseInt(array[1]);
- return arrayInt;
- }
- }
- public class Plus extends AbstractCalculator {
- @Override
- public int calculate(int num1,int num2) {
- return num1 + num2;
- }
- }
測試類：
- public class StrategyTest {
- public static void main(String[] args) {
- String exp = "8+8";
- AbstractCalculator cal = new Plus();
- int result = cal.calculate(exp, "\\+");
- System.out.println(result);
- }
- }
我跟蹤下這個小程序的執行過程：首先將exp和"\\+"做參數，調用AbstractCalculator類里的calculate(String,String)方法，在calculate(String,String)里調用同類的split()，之后再調用calculate(int ,int)方法，從這個方法進入到子類中，執行完return num1 + num2后，將值返回到AbstractCalculator類，賦給result，打印出來。正好驗證了我們開頭的思路。
15、觀察者模式（Observer）
包括這個模式在內的接下來的四個模式，都是類和類之間的關系，不涉及到繼承，學的時候應該 記得歸納，記得本文最開始的那個圖。觀察者模式很好理解，類似於郵件訂閱和RSS訂閱，當我們瀏覽一些博客或wiki時，經常會看到RSS圖標，就這的意思是，當你訂閱了該文章，如果后續有更新，會及時通知你。其實，簡單來講就一句話：當一個對象變化時，其它依賴該對象的對象都會收到通知，並且隨着變化！對象之間是一種一對多的關系。先來看看關系圖：
我解釋下這些類的作用：MySubject類就是我們的主對象，Observer1和Observer2是依賴於MySubject的對象，當MySubject變化時，Observer1和Observer2必然變化。AbstractSubject類中定義着需要監控的對象列表，可以對其進行修改：增加或刪除被監控對象，且當MySubject變化時，負責通知在列表內存在的對象。我們看實現代碼：
一個Observer接口：
- public interface Observer {
- public void update();
- }
兩個實現類：
- public class Observer1 implements Observer {
- @Override
- public void update() {
- System.out.println("observer1 has received!");
- }
- }
- public class Observer2 implements Observer {
- @Override
- public void update() {
- System.out.println("observer2 has received!");
- }
- }
Subject接口及實現類：
- public interface Subject {
- /*增加觀察者*/
- public void add(Observer observer);
- /*刪除觀察者*/
- public void del(Observer observer);
- /*通知所有的觀察者*/
- public void notifyObservers();
- /*自身的操作*/
- public void operation();
- }
- public abstract class AbstractSubject implements Subject {
- private Vector<Observer> vector = new Vector<Observer>();
- @Override
- public void add(Observer observer) {
- vector.add(observer);
- }
- @Override
- public void del(Observer observer) {
- vector.remove(observer);
- }
- @Override
- public void notifyObservers() {
- Enumeration<Observer> enumo = vector.elements();
- while(enumo.hasMoreElements()){
- enumo.nextElement().update();
- }
- }
- }
- public class MySubject extends AbstractSubject {
- @Override
- public void operation() {
- System.out.println("update self!");
- notifyObservers();
- }
- }
測試類：
- public class ObserverTest {
- public static void main(String[] args) {
- Subject sub = new MySubject();
- sub.add(new Observer1());
- sub.add(new Observer2());
- sub.operation();
- }
- }
輸出：
update self!
observer1 has received!
observer2 has received!
這些東西，其實不難，只是有些抽象，不太容易整體理解，建議讀者：根據關系圖，新建項目，自己寫代碼（或者參考我的代碼）,按照總體思路走一遍，這樣才能體會它的思想，理解起來容易！