本笔记为设计模式核心学习笔记，为笔者快速复习和回顾设计模式时使用，更详细的教程请查看更专业的设计模式教程。 地址
GoF提出的设计模式有23种，按照目的准则分类，有三大类：
保证一个类仅有一个实例，提供一个访问它的全局访问点。
单例模式共有5种写法：
public class Singleton {
private static Singleton instance = new Singleton;
private Singleton () {
}
public static Singleton getInstance() {
return instance;
}
}
public class Singletion {
private static Singleton instance;
private Singleton () {
}
public static synchronized Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
public class Singleton {
private static volatile Singleton instance;
private Singleton {
}
public static Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
synchronized (Singleton.class) {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
}
}
return instance;
}
}
假设线程A执行到instance = new Singleton()语句，看起来只有一行代码，但实际上它并不是原子操作，这句代码最终会被编译成多条汇编指令，它大致做了3件事：
1）给instance的实例分配内存。
2）调用Singleton()构造函数，初始化成员字段。
3）将instance对象指向分配的内存空间（此时instance就不是null了）。
但是，由于Java编译器允许处理器乱序执行，以及JDK1.5之前JMM中的Cache、寄存器到主内存回写顺序的规定，上面的2和3的顺序是无法保证的，也就是说，执行顺序可能是1-2-3也可能是1-3-2。如果是后者，并且在3执行完毕、2未执行之前，被切换到线程B上，这时候instance因为已经在线程A内执行过了3，instance已经是非空了，所以，线程B直接取走instance，再使用时就会出错，这就是DCL失效问题，而且这种难以跟踪难以重现的错误可能会隐藏很久。
在JDK1.5之后，SUN官方已经注意到这种问题，调整了JVM，具体化了volatile关键字，因此，如果JDK1.5或之后的版本，只需要将instance的定义改成private volatile static Singleton instance = null就可以保证instance对象每次都是从主内存中读取，就可以使用DCL的写法来完成单例模式。当然，volatile或多或少也会影响到性能，但考虑到程序的正确性，这点牺牲也是值得的。
DCL优点：资源利用率高，第一次执行getInstance时单例对象才会被实例化，效率高。
缺点：第一次加载稍慢，也由于JMM的原因导致偶尔会失败。在高并发环境下也有一定的缺陷，虽然发生概率很小。DCL模式是使用最多的单例实现方式，它能够在需要时才实例化对象，并且能在绝大多数场景下保证对象的唯一性，除非你的代码在并发场景比较复杂或低于JDK1.6版本下使用，否则，这种方式一般能够满足要求。
public class Singleton() {
private Singleton() {
}
public static Singleton getInstance() {
return SingletonHolder.sInstance;
}
private static class SingletonHolder {
private static final Singleton sInstance = new Singleton();
}
}
public enum Singleton {
INSTANCE;
public void doSomeThing() {
}
}
注意：上面的几种单例模式创建的单例对象被反序列化时会重新创建实例，可以重写readReslove方法返回当前的单例对象。
也称为静态工厂方法模式，由一个工厂对象决定创建出哪一种产品类的实例。
简单工厂模式中有如下角色：
1、抽象产品类
public abstract class Computer {
public abstarct void start();
}
2、具体产品类
public class LenovaComputer extends Computer {
@Override
public void start() {
...
}
}
public class HpComputer extends Computer {
@Override
public void start() {
...
}
}
public class AsusComputer extends Computer {
@Override
public void start() {
...
}
}
3、工厂类
public class ComputerFactory {
public static Computer createComputer(String type) {
Computer mComputer = null;
switch (type) {
case "lenovo":
mComputer = new LenovoComputer();
break;
case "hp":
mComputer = new HpComputer();
break;
case "asus":
mComputer = new AsusComputer();
break;
}
return mComputer;
}
}
定义一个用于创建对象的接口，使类的实例化延迟到子类。
工厂方法有以下角色：
抽象产品类和具体产品类同简单工厂一样。
3、抽象工厂类
public abstract class ComputerFactory {
public abstract T createComputer(Class clz);
}
4、具体工厂类
public class GDComputerFactory extends ComputerFactory {
@Override
public T createComputer(Class clz) {
Computer computer = null;
String classname = clz.getName();
try {
computer = (Computer) Class.forName(classname).newInstance();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return (T) computer;
}
}
将一个复杂对象的构建和它的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。
建造者有以下角色：
1、产品类
public class Computer {
private String mCpu;
private Stiring mMainboard;
private String mRam;
public void setmCpu(String mCpu) {
this.mCpu = mCpu;
}
public void setmMainboard(String mMainboard) {
this.mMainboard = mMainboard;
}
public void setmRam(String mRam) {
this.mRam = mRam;
}
}
2、抽象建造者
public abstract class Builder {
public abstract void buildCpu(String cpu);
public abstract void buildMainboard(String mainboard);
public abstract void buildRam(String ram);
public abstract Computer create();
}
3、具体建造者
public class MoonComputerBuilder extends Builder {
private Computer mComputer = new Computer();
@Override
public void buildCpu(String cpu) {
mComputer.setmCpu(cpu);
}
@Override
public void buildMainboard(String mainboard) {
mComputer.setmMainboard(mainboard);
}
@Override
public void buildRam(String ram) {
mComputer.setmRam(ram);
}
@Override
public Computer create() {
return mComputer;
}
}
4、导演类
public class Director {
Builder mBuilder = null;
public Director (Builder builder) {
this.mBuilder = builder;
}
public Computer createComputer(String cpu, String mainboard, String ram) {
this.mBuilder.buildCpu(cpu);
this.mBuilder.buildMainboard(mainboard);
this.mBuilder.buildRam(ram);
return mBuilder.create();
}
}
为其它对象提供一种代理以控制这个对象的访问。
代理模式中有以下角色：
1、抽象主题类
public interface IShop {
void buy();
}
2、真实主题类
public class JsonChao implements IShop {
@Override
public void buy() {
...
}
}
3、代理类
public class Purchasing implements IShop {
private IShop mShop;
public Purchasing(IShop shop) {
this.mShop = shop;
}
@Override
public void buy() {
mShop.buy();
}
}
4、客户端类
public class Clent {
public static void main(String[] args) {
IShop jsonChao = new JsonChao();
IShop purchasing = new Purchasing(jsonChao);
purchasing.buy();
}
}
在代码运行时通过反射来动态地生成代理类的对象，并确定到底来代理谁。
改写静态代理的代理类和客户端类，如下所示：
1、动态代理类
public class DynamicPurchasing implements InvocationHandler {
private Object obj;
public DynamicPurchasing(Object obj) {
this.obj = obj;
}
@Overrdie
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
return method.invoke(obj, args);
}
}
2、客户端类
public class Clent {
public static void main(String[] args) {
IShop jsonChao = new JsonChao();
DynamicPurchasing mDynamicPurchasing = new DynamicPurchasing(jsonChao);
ClassLoader cl = jsonChao.getClass.getClassLoader();
IShop purchasing = Proxy.newProxyInstance(cl, new Class[]{IShop.class}, mDynamicPurchasing);
purchasing.buy();
}
}
动态地给一个对象添加一些额外的职责。
装饰模式有以下角色：
1、抽象组件
public abstract class Swordsman {
public abstract void attackMagic();
}
2、具体组件
public class YangGuo extends Swordsman {
@Override
public void attackMagic() {
...
}
}
3、抽象装饰者
抽象装饰者必须持有抽象组件的引用，以便扩展功能。
public abstract class Master extends Swordsman {
private Swordsman swordsman;
public Master(Swordsman swordsman) {
this.swordman = swordman;
}
@Override
public void attackMagic() {
swordsman.attackMagic();
}
}
4、具体装饰者
public class HongQiGong extends Master {
public HongQiGong(Swordsman swordsman) {
this.swordsman = swordsman;
}
public void teachAttackMagic() {
...
}
@Override
public void attackMagic() {
super.attackMagic();
teackAttackMagic();
}
}
5、使用
YangGuo mYangGuo = new YangGuo();
HongQiGong mHongQiGong = new HongQiGong(mYangGuo);
mHongQiGong.attackMagic();
一个子系统的内部和外部通信必须通过一个统一的对象进行。即提供一个高层的接口，方便子系统更易于使用。
外观模式有以下角色：
1、子系统类（这个有三个子系统）
public class ZhaoShi {
public void TaiJiQuan() {
...
}
public void QiShanQuan() {
...
}
public void ShengHuo() {
...
}
}
public class NeiGong {
public void JiuYang() {
...
}
public void QianKun() {
...
}
}
public class JingMai {
public void JingMai() {
...
}
}
2、外观类
public class ZhangWuJi {
private ZhaoShi zhaoShi;
private JingMai jingMai;
pirvate Neigong neiGong;
public ZhangWuJi() {
zhaoShi = new ZhaoShi();
jingMai = new JingMai();
neiGong = new NeiGong();
}
public void qianKun() {
jingMai.JingMai();
neiGong.QianKun();
}
public void qiShang() {
jingMai.JingMai();
neiGong.JiuYang();
zhaoShi.QiShangQuan();
}
}
3、使用
ZhangWuJi zhangWuJi = new ZhangWuJi();
zhangWuJi.QianKun();
zhangWuJi.QiShang();
使用共享对象有效支持大量细粒度（性质相似）的对象。
额外的两个概念：
享元模式有以下角色：
1、抽象享元角色
public interface IGoods {
public void showGoodsPrice(String name);
}
2、具体享元角色
public class Goods implements IGoods {
private String name;
private String price;
Goods (String name) {
this.name = name;
}
@Override
public void showGoodsPrice(String name) {
...
}
}
3、享元工厂
public class GoodsFactory {
private static Map pool = new HashMap();
public static Goods getGoods(String name) {
if (pool.containsKey(name)) {
return pool.get(name);
} else {
Goods goods = new Goods(name);
pool.put(name, goods);
return goods;
}
}
}
4、使用
Goods goods1 = GoodsFactory.getGoods("Android进阶之光");
goods1.showGoodsPrice("普通版");
Goods goods2 = GoodsFactory.getGoods("Android进阶之光");
goods1.showGoodsPrice("普通版");
Goods goods3 = GoodsFactory.getGoods("Android进阶之光");
goods1.showGoodsPrice("签名版");
goods1为新创建的对象，后面的都是从对象池中取出的缓存对象。
将一个接口转换为另一个需要的接口。
适配器有以下角色：
1、要转换的接口（火鸡）
public interface Turkey {
public void gobble();
public void fly();
}
2、要转换的接口的实现类
public class WildTurkey implements Turkey {
@Override
public void gobble() {
...
}
@Override
public void fly() {
...
}
}
3、转换后的接口（鸭子）
public interface Duck {
public void quack();
public void fly();
}
4、转换后的接口的实现类。
public class MallardDuck implements Duck {
@Override
public void quack() {
...
}
@Overrdie
public void fly() {
...
}
}
5、适配器类
public class TurkeyAdapter implements Duck {
Turkey turkey;
public TurkeyAdapter(Turkey turkey) {
this.turkey = turkey;
}
@Override
public void quack() {
turkey.gobble();
}
@Override
public void fly() {
// 火鸡没有鸭子飞的远，因此多飞几次，达到适配鸭子fly的作用
for(int i;i < 5;i++) {
turkey.fly();
}
}
}
6、使用
WildTurkey wildTurkey = new WildTurkey();
TurkeyAdapter turkeyAdapter = new TurkeyAdapter(wildTurkey);
turkeyAdapter.quack();
turkeyAdapter.fly();
定义一系列的算法，将每一个算法都封装起来，并且可相互替换。这使得算法可以独立于调用者而单独变化。
策略模式有以下角色：
1、抽象策略角色
public interface FightingStrategy {
public void fighting();
}
2、具体策略角色
public class WeakRivalStrategy implements FightingStrategy {
@Override
public void fighting() {
...
}
}
public class CommonRivalStrategy implements FightingStrategy {
@Override
public void fighting() {
...
}
}
public class StrongRivalStrategy implements FightingStrategy {
@Override
public void fighting() {
...
}
}
3、上下文角色
public class Context {
private FightingStrategy mFightingStrategy;
public void Context(FightingStrategy fightingStrategy) {
this.mFightingStrategy = fightingStrategy;
}
public void fighting() {
mFightingStrategy.fighting();
}
}
4、使用
Context context;
context = new Context(new WeakRivalStrategy());
context.fighting();
context = new Context(new CommonRivalStategy());
context.fighting();
context = new Context(new StrongRivalStategy());
context.fighting();
定义了一套算法框架，将某些步骤交给子类去实现。使得子类不需改变框架结构即可重写算法中的某些步骤。
模板方法模式有以下角色：
1、抽象类
public abstract class AbstractSwordsman {
public final void fighting() {
neigong();
// 这个是具体方法
jingmai();
if (hasWeapons()) {
weapons();
}
moves();
hook();
}
protected void hook() { };
protected void abstract neigong();
protected void abstract weapons();
protected void abstract moves();
public void jingmai() {
...
}
protected boolean hasWeapons() {
return ture;
}
}
2、具体实现类
public class ZhangWuJi extends AbstractSwordsman {
@Override
public void neigong() {
...
}
@Override
public void weapons() {
// 没有武器，不做处理
}
@Override
public void moves() {
...
}
@Override
public boolean hasWeapons() {
return false;
}
}
punlc class ZhangSanFeng extends AbstractSwordsman {
@Override
public void neigong() {
...
}
@Override
public void weapons() {
...
}
@Override
public void moves() {
...
}
@Override
public void hook() {
// 额外处理
...
}
}
3、使用
ZhangWuJi zhangWuJi = new ZhangWuJi();
zhangWuJi.fighting();
ZhangSanFeng zhangSanFeng = new ZhangSanFeng();
zhangSanFeng.fighting();
定义对象间的一种1对多的依赖关系，每当这个对象的状态改变时，其它的对象都会接收到通知并被自动更新。
观察者模式有以下角色：
1、抽象观察者
public interface observer {
public void update(String message);
}
2、具体观察者
public class WeXinUser implements observer {
private String name;
public WeXinUser(String name) {
this.name = name;
}
@Override
public void update(String message) {
...
}
}
3、抽象被观察者
public interface observable {
public void addWeXinUser(WeXinUser weXinUser);
public void removeWeXinUser(WeXinUser weXinUser);
public void notify(String message);
}
4、具体被观察者
public class Subscription implements observable {
private List mUserList = new ArrayList();
@Override
public void addWeXinUser(WeXinUser weXinUser) {
mUserList.add(weXinUser);
}
@Override
public void removeWeXinUser(WeXinUser weXinUser) {
mUserList.remove(weXinUser);
}
@Override
public void notify(String message) {
for(WeXinUser weXinUser : mUserList) {
weXinUser.update(message);
}
}
}
5、使用
Subscription subscription = new Subscription();
WeXinUser hongYang = new WeXinUser("HongYang");
WeXinUser rengYuGang = new WeXinUser("RengYuGang");
WeXinUser liuWangShu = new WeXinUser("LiuWangShu");
subscription.addWeiXinUser(hongYang);
subscription.addWeiXinUser(rengYuGang);
subscription.addWeiXinUser(liuWangShu);
subscription.notify("New article coming");