设计模式
2020-09-10 13:42:56 0 举报AI智能生成
总结了常用的设计模式特点及应用场景
作者其他创作
大纲/内容
设计模式
创建型
单例模式
一个类只允许创建一个对象（或者实例）
意义
处理资源访问冲突
表示全局唯一类
实现
饿汉式
饿汉式的实现方式，在类加载的期间，就已经将 instance 静态实例初始化好了，所以，instance 实例的创建是线程安全的。不过，这样的实现方式不支持延迟加载实例。
懒汉式
懒汉式相对于饿汉式的优势是支持延迟加载。这种实现方式会导致频繁加锁、释放锁，以及并发度低等问题，频繁的调用会产生性能瓶颈。
双重检测
双重检测实现方式既支持延迟加载、又支持高并发的单例实现方式。只要 instance 被创建之后，再调用 getInstance() 函数都不会进入到加锁逻辑中。所以，这种实现方式解决了懒汉式并发度低的问题。
静态内部类
利用 Java 的静态内部类来实现单例。这种实现方式，既支持延迟加载，也支持高并发，实现起来也比双重检测简单。
存在的问题
单例对 OOP 特性的支持不友好
单例会隐藏类之间的依赖关系
单例对代码的扩展性不友好
单例对代码的可测试性不友好
单例不支持有参数的构造函数
工厂模式
当创建逻辑比较复杂，是一个“大工程”的时候，我们就考虑使用工厂模式，封装对象的创建过程，将对象的创建和使用相分离
简单工厂
工厂方法
抽象工厂
建造者模式(Builder 模式)
与工厂模式区别
工厂模式是用来创建不同但是相关类型的对象（继承同一父类或者接口的一组子类），由给定的参数来决定创建哪种类型的对象
建造者模式是用来创建一种类型的复杂对象，可以通过设置不同的可选参数，“定制化”地创建不同的对象
原型模式
如果对象的创建成本比较大，而同一个类的不同对象之间差别不大（大部分字段都相同），在这种情况下，我们可以利用对已有对象（原型）进行复制（或者叫拷贝）的方式来创建新对象，以达到节省创建时间的目的
实现方式
浅拷贝
浅拷贝只会复制对象中基本数据类型数据和引用对象的内存地址，不会递归地复制引用对象，以及引用对象的引用对象
深拷贝
深拷贝得到的是一份完完全全独立的对象。所以，深拷贝比起浅拷贝来说，更加耗时，更加耗内存空间。
结构型
代理模式
在不改变原始类（或叫被代理类）的情况下，通过引入代理类来给原始类附加功能
应用场景
代理模式常用在业务系统中开发一些非功能性需求，比如：监控、统计、鉴权、限流、事务、幂等、日志
附加功能与业务功能解耦，放到代理类统一处理，让程序员只需要关注业务方面的开发
静态代理
基于组合
我们让代理类和原始类实现同样的接口
优点在于更加灵活，对于接口的所有子类都可以代理，缺点在于不需要扩展的方法也需要进行代理
基于继承
如果原始类并没有定义接口，并且原始类代码并不是我们开发维护的。在这种情况下，我们可以通过让代理类继承原始类的方法来实现代理模式。
优点在于只需要针对需要扩展的方法进行代理，缺点在于只能针对单一父类进行代理
问题:静态代理需要针对每个类都创建一个代理类，并且每个代理类中的代码都有点像模板式的“重复”代码，增加了维护成本和开发成本
动态代理
我们不事先为每个原始类编写代理类，而是在运行的时候动态地创建原始类对应的代理类，然后在系统中用代理类替换掉原始类
桥接模式
一个类存在两个（或多个）独立变化的维度，我们通过组合的方式，让这两个（或多个）维度可以独立进行扩展
装饰器模式
装饰器模式主要解决继承关系过于复杂的问题，通过组合来替代继承
装饰器类和原始类继承同样的父类，这样我们可以对原始类“嵌套”多个装饰器类
装饰器类是对功能的增强，这也是装饰器模式应用场景的一个重要特点
适配器模式
这个模式就是用来做适配的，它将不兼容的接口转换为可兼容的接口，让原本由于接口不兼容而不能一起工作的类可以一起工作
类适配器
类适配器使用继承关系来实现
对象适配器
对象适配器使用组合关系来实现
封装有缺陷的接口设计
统一多个类的接口设计
替换依赖的外部系统
兼容老版本接口
适配不同格式的数据
门面模式
门面模式，也叫外观模式；为子系统提供一组统一的接口，定义一组高层接口让子系统更易用。
解决易用性问题
解决性能问题
组合模式
将一组对象组织（Compose）成树形结构，以表示一种“部分 - 整体”的层次结构
组合模式，将一组对象组织成树形结构，将单个对象和组合对象都看做树中的节点，以统一处理逻辑，并且它利用树形结构的特点，递归地处理每个子树，依次简化代码实现
使用组合模式的前提在于，你的业务场景必须能够表示成树形结构。所以，组合模式的应用场景也比较局限，它并不是一种很常用的设计模式
享元模式
所谓“享元”，顾名思义就是被共享的单元。享元模式的意图是复用对象，节省内存，前提是享元对象是不可变对象
当一个系统中存在大量重复对象的时候，我们就可以利用享元模式，将对象设计成享元，在内存中只保留一份实例，供多处代码引用，这样可以减少内存中对象的数量，以起到节省内存的目的
享元模式的代码实现非常简单，主要是通过工厂模式，在工厂类中，通过一个 Map 或者 List 来缓存已经创建好的享元对象，以达到复用的目的
在单例模式中，一个类只能创建一个对象，而在享元模式中，一个类可以创建多个对象，每个对象被多处代码引用共享
4 种设计模式的区别
代理模式：代理模式在不改变原始类接口的条件下，为原始类定义一个代理类，主要目的是控制访问，而非加强功能，这是它跟装饰器模式最大的不同
桥接模式：桥接模式的目的是将接口部分和实现部分分离，从而让它们可以较为容易、也相对独立地加以改变
装饰器模式：装饰者模式在不改变原始类接口的情况下，对原始类功能进行增强，并且支持多个装饰器的嵌套使用
适配器模式：适配器模式是一种事后的补救策略。适配器提供跟原始类不同的接口，而代理模式、装饰器模式提供的都是跟原始类相同的接口
行为型
观察者模式
在对象之间定义一个一对多的依赖，当一个对象状态改变的时候，所有依赖的对象都会自动收到通知
同步阻塞的实现方式
异步非阻塞的实现方式
进程内的实现方式
跨进程的实现方式
模板模式
模板方法模式在一个方法中定义一个算法骨架，并将某些步骤推迟到子类中实现
模板方法模式可以让子类在不改变算法整体结构的情况下，重新定义算法中的某些步骤
模板模式有两大作用：复用和扩展
策略模式
定义一族算法类，将每个算法分别封装起来，让它们可以互相替换。策略模式可以使算法的变化独立于使用它们的客户端
最常见的应用场景是，利用它来避免冗长的 if-else 或 switch 分支判断
它解耦的是策略的定义、创建、使用这三部分
策略类的定义比较简单，包含一个策略接口和一组实现这个接口的策略类
策略的创建由工厂类来完成，封装策略创建的细节
客户端代码如何选择使用哪个策略，有两种确定方法：编译时静态确定和运行时动态确定
职责链模式
将请求的发送和接收解耦，让多个接收对象都有机会处理这个请求。将这些接收对象串成一条链，并沿着这条链传递这个请求，直到链上的某个接收对象能够处理它为止
职责链模式有两种常用的实现。一种是使用链表来存储处理器，另一种是使用数组来存储处理器，后面一种实现方式更加简单。
状态模式
状态机又叫有限状态机，它有 3 个部分组成：状态、事件、动作。其中，事件也称为转移条件。事件触发状态的转移及动作的执行
分支逻辑法
查表法
迭代器模式
一个完整的迭代器模式，一般会涉及容器和容器迭代器两部分内容
为了达到基于接口而非实现编程的目的，容器又包含容器接口、容器实现类，迭代器又包含迭代器接口、迭代器实现类。容器中需要定义 iterator() 方法，用来创建迭代器。迭代器接口中需要定义 hasNext()、currentItem()、next() 三个最基本的方法
访问者模式
允许一个或者多个操作应用到一组对象上，解耦操作和对象本身
访问者模式难以理解，应用场景有限，不是特别必需
备忘录模式
在不违背封装原则的前提下，捕获一个对象的内部状态，并在该对象之外保存这个状态，以便之后恢复对象为先前的状态
主要是用来防丢失、撤销、恢复等
命令模式
命令模式将请求（命令）封装为一个对象，这样可以使用不同的请求参数化其他对象（将不同请求依赖注入到其他对象），并且能够支持请求（命令）的排队执行、记录日志、撤销等（附加控制）功能
命令模式的主要作用和应用场景，是用来控制命令的执行，比如，异步、延迟、排队执行命令、撤销重做命令、存储命令、给命令记录日志等等
解释器模式
解释器模式为某个语言定义它的语法（或者叫文法）表示，并定义一个解释器用来处理这个语法
它的代码实现的核心思想，就是将语法解析的工作拆分到各个小类中，以此来避免大而全的解析类。一般的做法是，将语法规则拆分一些小的独立的单元，然后对每个单元进行解析，最终合并为对整个语法规则的解析
中介模式
中介模式定义了一个单独的（中介）对象，来封装一组对象之间的交互。将这组对象之间的交互委派给与中介对象交互，来避免对象之间的直接交互
中介模式的设计思想跟中间层很像，通过引入中介这个中间层，将一组对象之间的交互关系（或者依赖关系）从多对多（网状关系）转换为一对多（星状关系）。原来一个对象要跟 n 个对象交互，现在只需要跟一个中介对象交互，从而最小化对象之间的交互关系，降低了代码的复杂度，提高了代码的可读性和可维护性。
观察者模式和中介模式都是为了实现参与者之间的解耦，简化交互关系。两者的不同在于应用场景上。在观察者模式的应用场景中，参与者之间的交互比较有条理，一般都是单向的，一个参与者只有一个身份，要么是观察者，要么是被观察者。而在中介模式的应用场景中，参与者之间的交互关系错综复杂，既可以是消息的发送者、也可以同时是消息的接收者
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