java常用的设计模式总结归纳

java设计模式有23种，他们分别是：

• 创建型模式：单例模式、抽象工厂模式、建造者模式、工厂模式、原型模式。
• 结构型模式：适配器模式、桥接模式、装饰器模式、组合模式、外观模式、享元模式、代理模式。
• 行为型模式：模版方法模式、命令模式、迭代器模式、观察者模式、中介者模式、备忘录模式、解释器模式、状态模式、策略模式、职责链模式(责任链模式)、访问者模式。

在这里我们只介绍6种常用的设计模式：

1.单例模式

这种模式涉及到一个单一的类，该类负责创建自己的对象，同时确保只有单个对象被创建。这个类提供了一种访问其唯一的对象的方式，可以直接访问，不需要实例化该类的对象。

注意：

• 1、单例类只能有一个实例。
• 2、单例类必须自己创建自己的唯一实例。
• 3、单例类必须给所有其他对象提供这一实例。

单例模式有好多种，什么饿汉模式和懒汉模式，下面介绍的这种方式采用双锁机制，安全且在多线程情况下能保持高性能。

public class Singleton {  
    private volatile static Singleton singleton;  
    private Singleton (){}  
    public static Singleton getSingleton() {  
    if (singleton == null) {  
        synchronized (Singleton.class) {  
        if (singleton == null) {  
            singleton = new Singleton();  
        }  
        }  
    }  
    return singleton;  
    }  
}

2.工厂模式

工厂模式（Factory Pattern）是 Java 中最常用的设计模式之一。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。

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。

实现步骤如下：

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①、创建一个接口

public interface Shape {
   void draw();
}

②、创建实现接口的实现类

public class Rectangle implements Shape {
 
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Inside Rectangle::draw() method.");
   }
}

public class Square implements Shape {
 
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Inside Square::draw() method.");
   }
}

public class Circle implements Shape {
 
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Inside Circle::draw() method.");
   }
}

③、创建一个工厂，生成基于给定信息的实体类的对象。

public class ShapeFactory {
    
   //使用 getShape 方法获取形状类型的对象
   public Shape getShape(String shapeType){
      if(shapeType == null){
         return null;
      }        
      if(shapeType.equalsIgnoreCase("CIRCLE")){
         return new Circle();
      } else if(shapeType.equalsIgnoreCase("RECTANGLE")){
         return new Rectangle();
      } else if(shapeType.equalsIgnoreCase("SQUARE")){
         return new Square();
      }
      return null;
   }
}

④、使用该工厂，通过传递类型信息来获取实体类的对象。

public class FactoryPatternDemo {
 
   public static void main(String[] args) {
      ShapeFactory shapeFactory = new ShapeFactory();
 
      //获取 Circle 的对象，并调用它的 draw 方法
      Shape shape1 = shapeFactory.getShape("CIRCLE");
 
      //调用 Circle 的 draw 方法
      shape1.draw();
 
      //获取 Rectangle 的对象，并调用它的 draw 方法
      Shape shape2 = shapeFactory.getShape("RECTANGLE");
 
      //调用 Rectangle 的 draw 方法
      shape2.draw();
 
      //获取 Square 的对象，并调用它的 draw 方法
      Shape shape3 = shapeFactory.getShape("SQUARE");
 
      //调用 Square 的 draw 方法
      shape3.draw();
   }
}

⑤、 执行程序，输出结果：

Inside Circle::draw() method.
Inside Rectangle::draw() method.
Inside Square::draw() method.

3.适配器模式

适配器模式（Adapter Pattern）是作为两个不兼容的接口之间的桥梁。这种类型的设计模式属于结构型模式，它结合了两个独立接口的功能。

这种模式涉及到一个单一的类，该类负责加入独立的或不兼容的接口功能。举个真实的例子，读卡器是作为内存卡和笔记本之间的适配器。您将内存卡插入读卡器，再将读卡器插入笔记本，这样就可以通过笔记本来读取内存卡。

我们通过下面的实例来演示适配器模式的使用。其中，音频播放器设备只能播放 mp3 文件，通过使用一个更高级的音频播放器来播放 vlc 和 mp4 文件。

步骤如下：

①、为媒体播放器和更高级的媒体播放器创建接口。

public interface MediaPlayer {
   public void play(String audioType, String fileName);
}

public interface AdvancedMediaPlayer { 
   public void playVlc(String fileName);
   public void playMp4(String fileName);
}

②、创建实现了 AdvancedMediaPlayer 接口的实体类。

public class VlcPlayer implements AdvancedMediaPlayer{
   @Override
   public void playVlc(String fileName) {
      System.out.println("Playing vlc file. Name: "+ fileName);      
   }
 
   @Override
   public void playMp4(String fileName) {
      //什么也不做
   }
}

public class Mp4Player implements AdvancedMediaPlayer{
 
   @Override
   public void playVlc(String fileName) {
      //什么也不做
   }
 
   @Override
   public void playMp4(String fileName) {
      System.out.println("Playing mp4 file. Name: "+ fileName);      
   }
}

③、创建实现了 MediaPlayer 接口的适配器类。

public class MediaAdapter implements MediaPlayer {
 
   AdvancedMediaPlayer advancedMusicPlayer;
 
   public MediaAdapter(String audioType){
      if(audioType.equalsIgnoreCase("vlc") ){
         advancedMusicPlayer = new VlcPlayer();       
      } else if (audioType.equalsIgnoreCase("mp4")){
         advancedMusicPlayer = new Mp4Player();
      }  
   }
 
   @Override
   public void play(String audioType, String fileName) {
      if(audioType.equalsIgnoreCase("vlc")){
         advancedMusicPlayer.playVlc(fileName);
      }else if(audioType.equalsIgnoreCase("mp4")){
         advancedMusicPlayer.playMp4(fileName);
      }
   }
}

④、创建实现了 MediaPlayer 接口的实体类。

public class AudioPlayer implements MediaPlayer {
   MediaAdapter mediaAdapter; 
 
   @Override
   public void play(String audioType, String fileName) {    
 
      //播放 mp3 音乐文件的内置支持
      if(audioType.equalsIgnoreCase("mp3")){
         System.out.println("Playing mp3 file. Name: "+ fileName);         
      } 
      //mediaAdapter 提供了播放其他文件格式的支持
      else if(audioType.equalsIgnoreCase("vlc") 
         || audioType.equalsIgnoreCase("mp4")){
         mediaAdapter = new MediaAdapter(audioType);
         mediaAdapter.play(audioType, fileName);
      }
      else{
         System.out.println("Invalid media. "+
            audioType + " format not supported");
      }
   }   
}

⑤、使用 AudioPlayer 来播放不同类型的音频格式。

public class AdapterPatternDemo {
   public static void main(String[] args) {
      AudioPlayer audioPlayer = new AudioPlayer();
 
      audioPlayer.play("mp3", "beyond the horizon.mp3");
      audioPlayer.play("mp4", "alone.mp4");
      audioPlayer.play("vlc", "far far away.vlc");
      audioPlayer.play("avi", "mind me.avi");
   }
}

⑥、执行程序，输出结果：

Playing mp3 file. Name: beyond the horizon.mp3
Playing mp4 file. Name: alone.mp4
Playing vlc file. Name: far far away.vlc
Invalid media. avi format not supported

4.装饰器模式

装饰器模式（Decorator Pattern）允许向一个现有的对象添加新的功能，同时又不改变其结构。这种类型的设计模式属于结构型模式，它是作为现有的类的一个包装。

这种模式创建了一个装饰类，用来包装原有的类，并在保持类方法签名完整性的前提下，提供了额外的功能。

装饰模式为已有类动态附加额外的功能就像LOL、王者荣耀等类Dota游戏中，英雄升级一样。每次英雄升级都会附加一个额外技能点学习技能。具体的英雄就是ConcreteComponent，技能栏就是装饰器Decorator，每个技能就是ConcreteDecorator；

//Component 英雄接口 
public interface Hero {
    //学习技能
    void learnSkills();
}
//ConcreteComponent 具体英雄盲僧
public class BlindMonk implements Hero {
    
    private String name;
    
    public BlindMonk(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void learnSkills() {
        System.out.println(name + "学习了以上技能！");
    }
}
//Decorator 技能栏
public class Skills implements Hero{
    
    //持有一个英雄对象接口
    private Hero hero;
    
    public Skills(Hero hero) {
        this.hero = hero;
    }

    @Override
    public void learnSkills() {
        if(hero != null)
            hero.learnSkills();
    }    
}
//ConreteDecorator 技能：Q
public class Skill_Q extends Skills{
    
    private String skillName;

    public Skill_Q(Hero hero,String skillName) {
        super(hero);
        this.skillName = skillName;
    }

    @Override
    public void learnSkills() {
        System.out.println("学习了技能Q:" +skillName);
        super.learnSkills();
    }
}
//ConreteDecorator 技能：W
public class Skill_W extends Skills{

    private String skillName;

    public Skill_W(Hero hero,String skillName) {
        super(hero);
        this.skillName = skillName;
    }

    @Override
    public void learnSkills() {
        System.out.println("学习了技能W:" + skillName);
        super.learnSkills();
    }
}
//ConreteDecorator 技能：E
public class Skill_E extends Skills{
    
    private String skillName;
    
    public Skill_E(Hero hero,String skillName) {
        super(hero);
        this.skillName = skillName;
    }

    @Override
    public void learnSkills() {
        System.out.println("学习了技能E:"+skillName);
        super.learnSkills();
    }
}
//ConreteDecorator 技能：R
public class Skill_R extends Skills{    
    
    private String skillName;
    
    public Skill_R(Hero hero,String skillName) {
        super(hero);
        this.skillName = skillName;
    }
    
    @Override
    public void learnSkills() {
        System.out.println("学习了技能R:" +skillName );
        super.learnSkills();
    }
}
//客户端：召唤师
public class Player {
    public static void main(String[] args) {
        //选择英雄
        Hero hero = new BlindMonk("李青");
        
        Skills skills = new Skills(hero);
        Skills r = new Skill_R(skills,"猛龙摆尾");
        Skills e = new Skill_E(r,"天雷破/摧筋断骨");
        Skills w = new Skill_W(e,"金钟罩/铁布衫");
        Skills q = new Skill_Q(w,"天音波/回音击");
        //学习技能
        q.learnSkills();
    }
}

输出：

学习了技能Q:天音波/回音击
学习了技能W:金钟罩/铁布衫
学习了技能E:天雷破/摧筋断骨
学习了技能R:猛龙摆尾
李青学习了以上技能！

5.外观模式

外观模式（Facade Pattern）隐藏系统的复杂性，并向客户端提供了一个客户端可以访问系统的接口。这种类型的设计模式属于结构型模式，它向现有的系统添加一个接口，来隐藏系统的复杂性。

这种模式涉及到一个单一的类，该类提供了客户端请求的简化方法和对现有系统类方法的委托调用。

我们将创建一个 Shape 接口和实现了 Shape 接口的实体类。下一步是定义一个外观类 ShapeMaker。

ShapeMaker 类使用实体类来代表用户对这些类的调用。FacadePatternDemo，我们的演示类使用 ShapeMaker 类来显示结果。

①、创建一个接口。

public interface Shape {
   void draw();
}

②、 创建实现接口的实体类。

public class Rectangle implements Shape {
 
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Rectangle::draw()");
   }
}

public class Square implements Shape {
 
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Square::draw()");
   }
}

public class Circle implements Shape {
 
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Circle::draw()");
   }
}

③、创建一个外观类。

public class ShapeMaker {
   private Shape circle;
   private Shape rectangle;
   private Shape square;
 
   public ShapeMaker() {
      circle = new Circle();
      rectangle = new Rectangle();
      square = new Square();
   }
 
   public void drawCircle(){
      circle.draw();
   }
   public void drawRectangle(){
      rectangle.draw();
   }
   public void drawSquare(){
      square.draw();
   }
}

④、使用该外观类画出各种类型的形状。

public class FacadePatternDemo {
   public static void main(String[] args) {
      ShapeMaker shapeMaker = new ShapeMaker();
 
      shapeMaker.drawCircle();
      shapeMaker.drawRectangle();
      shapeMaker.drawSquare();      
   }
}

⑤、执行程序，输出结果：

Circle::draw()
Rectangle::draw()
Square::draw()

6.观察者模式

       当对象间存在一对多关系时，则使用观察者模式（Observer Pattern）。比如，当一个对象被修改时，则会自动通知它的依赖对象。观察者模式属于行为型模式。

观察者模式，我理解的就是观察者订阅被观察者的状态，当被观察者状态改变的时候会通知所有订阅的观察者的过程。所以以下这种写法会让大家更加容易理解一些。

观察者接口：

public abstract class Observer {    
    public abstract void update(String msg);
}

第一个观察者：

public class F_Observer extends Observer {
    public void update(String msg) {
        System.out.println(F_Observer.class.getName() + " : " + msg);
    }
}

第二个观察者：

public class S_Observer extends Observer {
    public void update(String msg) {
        System.out.println(S_Observer.class.getName() + " : " + msg);
    }
}

第三个观察者：

public class T_Observer extends Observer {
    public void update(String msg) {
        System.out.println(T_Observer.class.getName() + " : " + msg);
    }
}

被观察者：

public class Subject {        
    private List<Observer> observers = new ArrayList<>();    //状态改变    
    public void setMsg(String msg) {        
        notifyAll(msg);    
    }   
     //订阅    
    public void addAttach(Observer observer) {        
        observers.add(observer);    
    }    
    //通知所有订阅的观察者    
    private void notifyAll(String msg) {        
        for (Observer observer : observers) {            
            observer.update(msg);        
        }   
    }
}

使用方法：

public class Main {    
    public static void main(String[] args) {        
        F_Observer fObserver = new F_Observer();        
        S_Observer sObserver = new S_Observer();        
        T_Observer tObserver = new T_Observer();                
        Subject subject = new Subject();        
        subject.addAttach(fObserver);        
        subject.addAttach(sObserver);        
        subject.addAttach(tObserver);                
        subject.setMsg("msg change");    
    }
}