前言
java設計模式有23種，他們分別是：
創建型模式：單例模式、抽象工廠模式、建造者模式、工廠模式、原型模式。
結構型模式：適配器模式、橋接模式、裝飾器模式、組合模式、外觀模式、享元模式、代理模式。
行爲型模式：模版方法模式、命令模式、迭代器模式、觀察者模式、中介者模式、備忘錄模式、解釋器模式、狀態模式、策略模式、職責鏈模式(責任鏈模式)、訪問者模式。
在這裏我們只介紹6種常用的設計模式：
1.單例模式
這種模式涉及到一個單一的類，該類負責創建自己的對象，同時確保只有單個對象被創建。這個類提供了一種訪問其唯一的對象的方式，可以直接訪問，不需要實例化該類的對象。
注意：
1、單例類只能有一個實例。
2、單例類必須自己創建自己的唯一實例。
3、單例類必須給所有其他對象提供這一實例。
單例模式有好多種，什麼餓漢模式和懶漢模式，下面介紹的這種方式採用雙鎖機制，安全且在多線程情況下能保持高性能。
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.工廠模式
工廠模式（Factory Pattern）是 Java 中最常用的設計模式之一。這種類型的設計模式屬於創建型模式，它提供了一種創建對象的最佳方式。
在工廠模式中，我們在創建對象時不會對客戶端暴露創建邏輯，並且是通過使用一個共同的接口來指向新創建的對象。
實現步驟如下：
①、創建一個接口
public interface Shape {
void draw();
}
②、創建實現接口的實現類
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、創建一個工廠，生成基於給定信息的實體類的對象。
public class ShapeFactory {
//使用 getShape 方法獲取形狀類型的對象
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、使用該工廠，通過傳遞類型信息來獲取實體類的對象。
public class FactoryPatternDemo {
public static void main(String[] args) {
ShapeFactory shapeFactory = new ShapeFactory();
//獲取 Circle 的對象，並調用它的 draw 方法
Shape shape1 = shapeFactory.getShape("CIRCLE");
//調用 Circle 的 draw 方法
shape1.draw();
//獲取 Rectangle 的對象，並調用它的 draw 方法
Shape shape2 = shapeFactory.getShape("RECTANGLE");
//調用 Rectangle 的 draw 方法
shape2.draw();
//獲取 Square 的對象，並調用它的 draw 方法
Shape shape3 = shapeFactory.getShape("SQUARE");
//調用 Square 的 draw 方法
shape3.draw();
}
}
⑤、執行程序，輸出結果：
Inside Circle::draw() method.
Inside Rectangle::draw() method.
Inside Square::draw() method.
3.適配器模式
適配器模式（Adapter Pattern）是作爲兩個不兼容的接口之間的橋樑。這種類型的設計模式屬於結構型模式，它結合了兩個獨立接口的功能。
這種模式涉及到一個單一的類，該類負責加入獨立的或不兼容的接口功能。舉個真實的例子，讀卡器是作爲內存卡和筆記本之間的適配器。您將內存卡插入讀卡器，再將讀卡器插入筆記本，這樣就可以通過筆記本來讀取內存卡。
我們通過下面的實例來演示適配器模式的使用。其中，音頻播放器設備只能播放 mp3 文件，通過使用一個更高級的音頻播放器來播放 vlc 和 mp4 文件。
步驟如下：
①、爲媒體播放器和更高級的媒體播放器創建接口。
public interface MediaPlayer {
public void play(String audioType, String fileName);
}
public interface AdvancedMediaPlayer {
public void playVlc(String fileName);
public void playMp4(String fileName);
}
②、創建實現了 AdvancedMediaPlayer 接口的實體類。
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) {
//什麼也不做
}
}
public class Mp4Player implements AdvancedMediaPlayer{
@Override
public void playVlc(String fileName) {
//什麼也不做
}
@Override
public void playMp4(String fileName) {
System.out.println("Playing mp4 file. Name: "+ fileName);
}
}
③、創建實現了 MediaPlayer 接口的適配器類。
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、創建實現了 MediaPlayer 接口的實體類。
public class AudioPlayer implements MediaPlayer {
MediaAdapter mediaAdapter;
@Override
public void play(String audioType, String fileName) {
//播放 mp3 音樂文件的內置支持
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 來播放不同類型的音頻格式。
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、執行程序，輸出結果：
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.裝飾器模式
裝飾器模式（Decorator Pattern）允許向一個現有的對象添加新的功能，同時又不改變其結構。這種類型的設計模式屬於結構型模式，它是作爲現有的類的一個包裝。
這種模式創建了一個裝飾類，用來包裝原有的類，並在保持類方法簽名完整性的前提下，提供了額外的功能。
裝飾模式爲已有類動態附加額外的功能就像LOL、王者榮耀等類Dota遊戲中，英雄升級一樣。每次英雄升級都會附加一個額外技能點學習技能。具體的英雄就是ConcreteComponent，技能欄就是裝飾器Decorator，每個技能就是ConcreteDecorator；
//Component 英雄接口
public interface Hero {
//學習技能
void learnSkills();
}
//ConcreteComponent 具體英雄盲僧
public class BlindMonk implements Hero {
private String name;
public BlindMonk(String name) {
this.name = name;
}
@Override
public void learnSkills() {
System.out.println(name + "學習了以上技能！");
}
}
//Decorator 技能欄
public class Skills implements Hero{
//持有一個英雄對象接口
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("學習了技能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("學習了技能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("學習了技能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("學習了技能R:" +skillName );
super.learnSkills();
}
}
//客戶端：召喚師
public class Player {
public static void main(String[] args) {
//選擇英雄
Hero hero = new BlindMonk("李青");
Skills skills = new Skills(hero);
Skills r = new Skill_R(skills,"猛龍擺尾");
Skills e = new Skill_E(r,"天雷破/摧筋斷骨");
Skills w = new Skill_W(e,"金鐘罩/鐵布衫");
Skills q = new Skill_Q(w,"天音波/迴音擊");
//學習技能
q.learnSkills();
}
}
輸出：
學習了技能Q:天音波/迴音擊
學習了技能W:金鐘罩/鐵布衫
學習了技能E:天雷破/摧筋斷骨
學習了技能R:猛龍擺尾
李青學習了以上技能！
5.外觀模式
外觀模式（Facade Pattern）隱藏系統的複雜性，並向客戶端提供了一個客戶端可以訪問系統的接口。這種類型的設計模式屬於結構型模式，它向現有的系統添加一個接口，來隱藏系統的複雜性。
這種模式涉及到一個單一的類，該類提供了客戶端請求的簡化方法和對現有系統類方法的委託調用。
我們將創建一個 Shape 接口和實現了 Shape 接口的實體類。下一步是定義一個外觀類 ShapeMaker。
ShapeMaker 類使用實體類來代表用戶對這些類的調用。FacadePatternDemo，我們的演示類使用 ShapeMaker 類來顯示結果。
①、創建一個接口。
public interface Shape {
void draw();
}
②、創建實現接口的實體類。
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、創建一個外觀類。
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、使用該外觀類畫出各種類型的形狀。
public class FacadePatternDemo {
public static void main(String[] args) {
ShapeMaker shapeMaker = new ShapeMaker();
shapeMaker.drawCircle();
shapeMaker.drawRectangle();
shapeMaker.drawSquare();
}
}
⑤、執行程序，輸出結果：
Circle::draw()
Rectangle::draw()
Square::draw()
6.觀察者模式
當對象間存在一對多關係時，則使用觀察者模式（Observer Pattern）。比如，當一個對象被修改時，則會自動通知它的依賴對象。觀察者模式屬於行爲型模式。
觀察者模式，我理解的就是觀察者訂閱被觀察者的狀態，當被觀察者狀態改變的時候會通知所有訂閱的觀察者的過程。所以以下這種寫法會讓大家更加容易理解一些。
觀察者接口：
public abstract class Observer {
public abstract void update(String msg);
}
第一個觀察者：
public class F_Observer extends Observer {
public void update(String msg) {
System.out.println(F_Observer.class.getName() + " : " + msg);
}
}
第二個觀察者：
public class S_Observer extends Observer {
public void update(String msg) {
System.out.println(S_Observer.class.getName() + " : " + msg);
}
}
第三個觀察者：
public class T_Observer extends Observer {
public void update(String msg) {
System.out.println(T_Observer.class.getName() + " : " + msg);
}
}
被觀察者：
public class Subject {
private List<Observer> observers = new ArrayList<>(); //狀態改變
public void setMsg(String msg) {
notifyAll(msg);
}
//訂閱
public void addAttach(Observer observer) {
observers.add(observer);
}
//通知所有訂閱的觀察者
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");
}
}