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设计模式.md

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有一些重要的设计原则在开篇和大家分享下，这些原则将贯通全文：

  1. 面向接口编程，而不是面向实现。这个很重要，也是优雅的、可扩展的代码的第一步，这就不需要多说了吧。
  2. 职责单一原则。每个类都应该只有一个单一的功能，并且该功能应该由这个类完全封装起来。
  3. 对修改关闭，对扩展开放。对修改关闭是说，我们辛辛苦苦加班写出来的代码，该实现的功能和该修复的 bug 都完成了，别人可不能说改就改；对扩展开放就比较好理解了，也就是说在我们写好的代码基础上，很容易实现扩展。

创建型模式比较简单，但是会比较没有意思，结构型和行为型比较有意思。

每个代理模式的代码都必须自己手动完成一遍。

创建型模式

创建型模式的作用就是创建对象，说到创建一个对象，最熟悉的就是 new 一个对象，然后 set 相关属性。但是，在很多场景下，我们需要给客户端提供更加友好的创建对象的方式，尤其是那种我们定义了类，但是需要提供给其他开发者用的时候。

工厂模式分为简单工厂模式，工厂模式，抽象工厂模式

在工厂模式中，我们在创建对象时不会对客户端暴露创建逻辑，并且是通过使用一个共同的接口来指向新创建的对象。本质就是使用工厂方法代替new操作。

简单工厂模式

public class FoodFactory {

    public static Food makeFood(String name) {
        if (name.equals("兰州拉面")) {
            Food noodle = new LanZhouNoodle();
            System.out.println("兰州拉面"+noodle+"出锅啦");
            return noodle;
        } else if (name.equals("黄焖鸡")) {
            Food chicken = new HuangMenChicken();
            System.out.println("黄焖鸡"+ chicken +"出锅啦");
            return chicken;
        } else {
            System.out.println("不知道你做的什么哦~");
            return null;
        }
    }
}

其中，LanZhouNoodle 和 HuangMenChicken 都继承自 Food。

public class Cook {
    public static void main(String[] args) {
        Food food = FoodFactory.makeFood("黄焖鸡");
        FoodFactory.makeFood("jaja");
    }
}

简单地说，简单工厂模式通常就是这样，一个工厂类 XxxFactory，里面有一个静态方法，根据我们不同的参数，返回不同的派生自同一个父类（或实现同一接口）的实例对象。

我们强调职责单一原则，一个类只提供一种功能，FoodFactory 的功能就是只要负责生产各种 Food。

在此例中可以看出，Cook 类在使用 FoodFactory 时就不需要 new 任何一个对象，这就是简单工厂模式的好处，封装了 new 的部分，做到的代码易用性。

工厂模式

简单工厂模式很简单，如果它能满足我们的需要，我觉得就不要折腾了。之所以需要引入工厂模式，是因为我们往往需要使用两个或两个以上的工厂。

public interface FoodFactory {
    Food makeFood(String name);
}
public class ChineseFoodFactory implements FoodFactory {

    @Override
    public Food makeFood(String name) {
        if (name.equals("A")) {
            return new ChineseFoodA();
        } else if (name.equals("B")) {
            return new ChineseFoodB();
        } else {
            return null;
        }
    }
}
public class AmericanFoodFactory implements FoodFactory {

    @Override
    public Food makeFood(String name) {
        if (name.equals("A")) {
            return new AmericanFoodA();
        } else if (name.equals("B")) {
            return new AmericanFoodB();
        } else {
            return null;
        }
    }
}

其中，ChineseFoodA、ChineseFoodB、AmericanFoodA、AmericanFoodB 都派生自 Food。

客户端调用：

public class APP {
    public static void main(String[] args) {
        // 先选择一个具体的工厂
        FoodFactory factory = new ChineseFoodFactory();
        // 由第一步的工厂产生具体的对象，不同的工厂造出不一样的对象
        Food food = factory.makeFood("A");
    }
}

虽然都是调用 makeFood("A") 制作 A 类食物，但是，不同的工厂生产出来的完全不一样。

第一步，我们需要选取合适的工厂，然后第二步基本上和简单工厂一样。

核心在于，我们需要在第一步选好我们需要的工厂。比如，我们有 LogFactory 接口，实现类有 FileLogFactory 和 KafkaLogFactory，分别对应将日志写入文件和写入 Kafka 中，显然，我们客户端第一步就需要决定到底要实例化 FileLogFactory 还是 KafkaLogFactory，这将决定之后的所有的操作。

抽象工厂模式

当涉及到产品族的时候，就需要引入抽象工厂模式了。 一个经典的例子是造一台电脑 。

当涉及到这种产品族的问题的时候，就需要抽象工厂模式来支持了。我们不再定义 CPU 工厂、主板工厂、硬盘工厂、显示屏工厂等等，我们直接定义电脑工厂，每个电脑工厂负责生产所有的设备，这样能保证肯定不存在兼容问题。

当然，抽象工厂的问题也是显而易见的，比如我们要加个显示器，就需要修改所有的工厂，给所有的工厂都加上制造显示器的方法。这有点违反了对修改关闭，对扩展开放这个设计原则。

单例模式

简单点说，就是一个应用程序中，某个类的实例对象只有一个，你没有办法去new，因为构造器是被private修饰的，一般通过getInstance()的方法来获取它们的实例。

getInstance()的返回值是一个对象的引用，并不是一个新的实例，所以不要错误的理解成多个对象。

特点

  • 类构造器私有
  • 持有自己类型的属性
  • 对外提供获取实例的静态方法

饿汉式写法

public class Singleton {  
   private static Singleton instance = new Singleton();  
   private Singleton (){}  
   public static Singleton getInstance() {  
   return instance;  
   }  
}

弊端：因为类加载的时候就会创建对象，所以有的时候还不需要使用对象，就会创建对象，造成内存的浪费；

饱汉模式最容易出错：

public class Singleton {
    // 首先，也是先堵死 new Singleton() 这条路
    private Singleton() {}
    // 和饿汉模式相比，这边不需要先实例化出来，注意这里的 volatile，它是必须的
    private static volatile Singleton instance = null;

    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            // 加锁
            synchronized (Singleton.class) {
                // 这一次判断也是必须的，不然会有并发问题
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

双重检查，指的是两次检查 instance 是否为 null。

volatile 在这里是需要的，希望能引起读者的关注。

很多人不知道怎么写，直接就在 getInstance() 方法签名上加上 synchronized，这就不多说了，性能太差。

嵌套类最经典，以后大家就用它吧：

public class Singleton {

    private Singleton() {}
    // 主要是使用了 嵌套类可以访问外部类的静态属性和静态方法 的特性
    private static class Holder {
        private static Singleton instance = new Singleton();
    }
    public static Singleton getInstance() {
        return Holder.instance;
    }
}

注意，很多人都会把这个嵌套类说成是静态内部类，严格地说，内部类和嵌套类是不一样的，它们能访问的外部类权限也是不一样的。

最后，我们说一下枚举，枚举很特殊，它在类加载的时候会初始化里面的所有的实例，而且 JVM 保证了它们不会再被实例化，所以它天生就是单例的。

TODO:

建造者模式

原型模式

结构型模式

前面创建型模式介绍了创建对象的一些设计模式，这节介绍的结构型模式旨在通过改变代码结构来达到解耦的目的，使得我们的代码容易维护和扩展。

代理模式

第一个要介绍的代理模式是最常使用的模式之一了，用一个代理来隐藏具体实现类的实现细节，通常还用于在真实的实现的前后添加一部分逻辑。

既然说是代理，那就要对客户端隐藏真实实现，由代理来负责客户端的所有请求。当然，代理只是个代理，它不会完成实际的业务逻辑，而是一层皮而已，但是对于客户端来说，它必须表现得就是客户端需要的真实实现。

理解代理这个词，这个模式其实就简单了。 下面上代码理解。 代理接口：

//要有一个代理接口让实现类和代理实现类来实现。
public interface FoodService {
    Food makeChicken();
}

被代理的实现类：

public class FoodServiceImpl implements FoodService {
    @Override
    public Food makeChicken() {
        Food f = new Chicken();
        f.setChicken("1kg");
        f.setSpicy("1g");
        f.setSalt("3g");
        System.out.println("鸡肉加好佐料了");
        return f;
    }
}

被代理实现类就只需要做自己该做的事情就好了，不需要管别的。

代理实现类：

public class FoodServiceProxy implements FoodService {
    // 内部一定要有一个真实的实现类，当然也可以通过构造方法注入
    private FoodService foodService = new FoodServiceImpl();
    
    @Override
    public Food makeChicken() {
        System.out.println("开始制作鸡肉");
        
        // 如果我们定义这句为核心代码的话，那么，核心代码是真实实现类做的，
        // 代理只是在核心代码前后做些“无足轻重”的事情
        Food food = foodService.makeChicken();
        
        System.out.println("鸡肉制作完成啦，加点胡椒粉");
        food.addCondiment("pepper");
        System.out.println("上锅咯");
        return food;
    }
}

客户端调用，注意，我们要用代理来实例化接口：

// 这里用代理类来实例化
FoodService foodService = new FoodServiceProxy();
foodService.makeChicken();

所谓代理模式，就是对被代理方法包装或者叫增强， 在面向切面编程（AOP）中，其实就是动态代理的过程。比如 Spring 中，我们自己不定义代理类，但是 Spring 会帮我们动态来定义代理，然后把我们定义在 @Before、@After、@Around 中的代码逻辑动态添加到代理中。

待续。。。

行为型模式

模板模式

在含有继承结构的代码中，模板方法模式是非常常用的。

父类定义了骨架（调用哪些方法及顺序），某些特定方法由子类实现

模板方法只负责定义第一步应该要做什么，第二步应该做什么，第三步应该做什么，至于怎么做，由子类来实现。

好处：代码复用，减少重复代码。除了子类要实现的特定方法，其他方法及方法调用顺序都在父类中预先写好

缺点： 每一个不同的实现都需要一个子类来实现，导致类个数增加，使系统更加庞大

模板模式的关键点：

　　　　1、使用抽象类定义模板类，并在其中定义所有的基本方法、模板方法，钩子方法，不限数量，以实现功能逻辑为主。其中基本方法使用final修饰，其中要调用基本方法和钩子方法，基本方法和钩子方法可以使用protected修饰，表明可被子类修改。

　　　　2、定义实现抽象类的子类，重写其中的模板方法，甚至钩子方法，完善具体的逻辑。

　　使用场景：

　　　　1、在多个子类中拥有相同的方法，而且逻辑相同时，可以将这些方法抽出来放到一个模板抽象类中。

　　　　2、程序主框架相同，细节不同的情况下，也可以使用模板方法。

架构方法介绍

模板方法使得子类可以在不改变算法结构的情况下，重新定义算法中的某些步骤。其主要分为两大类：模版方法和基本方法，而基本方法又分为：抽象方法（Abstract Method），具体方法（Concrete Method），钩子方法（Hook Method）。

四种方法的基本定义（前提：在抽象类中定义）：

（1）抽象方法：由抽象类声明，由具体子类实现，并以abstract关键字进行标识。

（2）具体方法：由抽象类声明并且实现，子类并不实现或者做覆盖操作。其实质就是普遍适用的方法，不需要子类来实现。

（3）钩子方法：由抽象类声明并且实现，子类也可以选择加以扩展。通常抽象类会给出一个空的钩子方法，也就是没有实现的扩展。它和具体方法在代码上没有区别，不过是一种意识的区别；而它和抽象方法有时候也是没有区别的，就是在子类都需要将其实现的时候。而不同的是抽象方法必须实现，而钩子方法可以不实现。也就是说钩子方法为你在实现某一个抽象类的时候提供了可选项，相当于预先提供了一个默认配置。

（4）模板方法：定义了一个方法，其中定义了整个逻辑的基本骨架。

public abstract class AbstractTemplate {
    // 这就是模板方法
    public void templateMethod() {
        init();
        apply(); // 这个是重点
        end(); // 可以作为钩子方法
    }
	//这是具体方法
    protected void init() {
        System.out.println("init 抽象层已经实现，子类也可以选择覆写");
    }

    // 这是抽象方法，留给子类实现
    protected abstract void apply();
	//这是钩子方法，可定义一个默认操作，或者为空
    protected void end() {
    }
}