设计模式第三周总结「架构师训练营第 1 期」

设计原则比较抽像，设计模式则比较细化，让人可以照着模板套用，当然这些模式有些比较常用，有些也比较难理解。

面向对象需要以管理者的视角，这件事需要哪些人完成，这些人的职责是什么，怎么分工协作的。设计模式一般都是为了解藕，划分角色，理清职责，按需增加中间类或是上下文类，类与类之间可能是依赖，关联，聚合，组合关系。控制代码的复杂度，减少代码复杂度，新增功能最好是增加类（开闭原则），修改代码时最小化，集中化（复用后可以集中化，有中间层也集中化，划分清楚角色也集中化）。写代码，你需要以需要哪些类一起完成业务功能，如果功能简单并且较稳定，两行代码就完成了，就不用过多考虑了。

不需要太纠结与标准的UML模式图不一样，你可以理解为有标准的实现，有变种的实现或是叫做被本土化了。一切都是为了解决问题出发，对于不常用，也难理解的可以暂时不做过多关注。

写代码要想着复用，想着扩展点，抽公共方法，变成类，变成接口或是抽像类，一般可以分为定义算法，在哪里创建，客户端怎么使用，其中算法中包含接口与抽像类，他们是怎么组织在一起的，他们之间是怎么交互的，怎么形成一个整体对外提供方法。

可以把设计模式给放大一下思考，把它认为是一个组件或是一个模块，或是一个C/S架构的系统。

常用java或框架使用什么设计模式

Java

工厂模式calendar中不同时区判断的初始化，Integer.valueOf方法

模板模式Servlet模板中service方法，doPost doGet自已重写

装饰器模式inputstream fileInputStream,FileInputReader

动态代理Proxy.newInstace,InvokeHandler接口

享元模式Integer,Long -128到127数值时会存到缓存中

迭代器模式List Iterator迭代器

Spring

代理模式，spring aop,实现事务功能

单例，controller,service,dao都是单例

模板方法，jdbcTemplate,restTemplate

jdbcTemplate的模板方法并不体现在有抽像类，还是体现在回调方法

Execute(sql)里面从DataSourceUtils中获取连接，取出statement,执行statementCallback方法中的doInStatement(statement stmt)，将stmt.execute(sql)方法给独立出来，可能需要扩展

工厂模式，BeanFactory

观察者模式，事件驱动，aplicationContext中的事件

适配器模式，spring mvc的视图输出json,string,xml等用了适配器

委派模式，dispatchServlet

Mybatis

工厂模式sqlSessionFactory

模板模式BaseExecutor sql执行逻辑

建造者模式sqlSessionFactoryBuilder

单例模式ErrorContext线程级别

适配器模式日志处理，可以使用log4j log4j2 commonlog

代理模式mapperProxyFactory

装饰器模式缓存基本存储，还有先进先出，最近最少使用，同步缓存

Netty

单例模式ReadTimeoutException与MqttEncoder饿汉模式

模板模式abstractBoostrap与它的子类serverBootstrap bootstrap

责任链模式pipeline

构建者模式serverBootstrap bootstrap的实例化

什么时候用设计模式

写web业务开发的人员，更多的在业务层面，controller,service ,dao，然后是一些工具方法，使用消息中间件或是缓存，我们创建对象new Object(),或是仅几个入参，构造函数一般不处理业务，我们印象中经常写的是PO，VO类，业务中也多使用if else或是switch判断业务。

你写的类中，如果业务复杂，代码量比较大，但是没有用到接口与抽像，那扩展性与复用性就不太好。

写业务功能时，可以使用设计模式，例如不同会员的折扣，不同活动中商品的优惠，支付方式等，消除if else与switch语句等。

写非具体业务功能场景，例如写应用中间件（tomcat,mq,cache,oss对象文件存储），写基础框架(http调用框架feign，rpc框架dubbo,网络通信netty, ioc容器，spring mvc,mybatis,hibernate,sharding jdbc)，写服务治理中间件（注册中心eureka，网关zuul，限流熔断hytrixs，监控或度量promethus，分布式事务seata， 调用链路zipkin）

比较精通设计模式的人，在需求与扩展都思考过后，进行模式设计，比较符合先设计与开发的思想，这样正常来说比较节约时间

系统需要重构了，进入重构代码阶段，考虑职责，复用，类怎么组织与扩展

新手可以编写完成代码，再思考代码调整，让代码易读，减少重复，可扩展

设计模式分类

GOF设计模式23种可以分类为创建型，结构型，行为型

l 创建型

工厂模式可以分为三种，简单工厂，标准工厂模式，抽像工厂模式

分离对象的创建与使用，类的创建为单独一个类，对于不复杂的对象创建没有必要使用工厂模式

简单工厂

不在GOF设计模式中，但开发过程中比较常用

简单工厂又叫静态工厂

单独一个类负责对象的创建，这个方法经常根据入参，进行if else的判断，可以使用map缓存起来，或是使用配置文件配置，结合反射来实现

当然如果创建的对象的逻辑比较简单，判断比较少，也没有必要解决if else的问题

标准工厂模式

将单独一个类的工厂，变成接口与多个工厂实现类，在使用时，进行if else判断，好处是扩展方便，在使用端一样违背开闭原则

当然使用端可以使用Map方式缓存，即查表或字典表消除if else

抽像工厂模式

工厂接口定义是目标的单一分类，如果出现二种分类方式，则用标准工厂模式不好解决，在工厂模式的基础，工厂接口类中的一个接口声明变成多个接口，即多种分类维度，一个维度一个接口，比较少用，不需要过多关注

单例模式

饿汉式

懒汉式

懒汉式对于锁的粒度的控制可以考虑双重检查

静态内部类

枚举方式

构建者模式

工厂模式是创建符合业务需要的对象，构建者模式考虑一个对象的定制化创建。

通过方法名的方式更清楚需要设置哪些参数，必填的参数放到构造方法中，最终创建对象通过build方法，对于一些参数的校验，或是参数之间有依赖关系校验都可以放到build方法中，例如大小参数合法设置比较，例如一个设置了true，另外一个则不能设置为true。表现为链式调用，另外初始化后，可以让某些属性不能再进行set设置，则相应set属性方法不需要暴露。

原型模式

二进制数据复制，不需要从头开始初始化对象，初始化对象有什么步骤？

对象的深与浅克隆，对于类中的有引用对象，则面要在clone方法中重新赋值，否则克隆出来的新旧对象实例还是使用同一个引用对象

l 结构型

类对象组织方式，组装，或组合关系。这里的组合关系，并不是组合模式。

装饰模式

有相同接口或抽像类，增强功能

代理模式

增加一些非核心业务功能，或是叫附加功能，与业务核心功能解藕，例如分库分表路由，监控，统计，鉴权，事务，日志，缓存等

静态代理与动态代理，静态则手工为需要代理的类新建一个对应的代理类，动态代理则是动态自动创建代理类，使用jdk提供的动态代理 自定义proxyFactory代理工厂生成类中获取代理实例方法中使用Proxy.newProxyInstance，关注第三个参数实现InvokeHandler接口 或是第三方的cglib，字节码增加，子类代理，自定义proxyFactory代理工厂类实现MethodIntercer,获取代理实例方法中使用Enhancer,设置父类，设置回调本身代理工厂类中的interceptor方法。

Spring aop面向切面的原理，也是为了与核心业务解藕，使用也是动态代理模式

门面模式

聚合层，对外提供一个接口，这个接口调用多个子接口

适配器模式

转换接口功能，让功能符合要求，例如手机电源适配器，220V的电压变成5V

桥接模式

不常用 



组合模式

处理树形结构的数据，父子结构，组织数据时，使用递归方式，例如awt中的视图窗口元素的组织，文件管理，目录下有子目录与文件，需要计算目录与文件个数

享元模式

创建对象实例，先判断缓存中是否存在，没有创建后会放进缓存中

l 行为型

类或对象交互，有交互则一定有不同角色，例如发送者与接收者，发布者与订阅者，分发者与监听者，事件发射者与事件监听者等

模板模式

定义一系列算法，有的实现，有的推迟到子类实现

状态模式

状态机由有状态，事件，动作三部分组成

事件触发状态转移与动作执行，当然动作不是必要条件

策略模式

控制策略算法的复杂度，需要一个上文类或是中间类决定使用哪个策略算法。这个中间类可以是工厂模式实现，也可以是简单的关联。

由算法定义，创建，使用三部分组成

算法定义：声明接口类与不同的实现算法

创建:需要区分策略算法是法有状态，如果有则是策略算法类中有成员变量，则不能放到map中缓存，传入参数，经过if else比较，或是通过map查表法消除if else

使用：非运行时静态使用策略，策略算法选则是固定的，则是基于接口编程或是体现面向对象多态性。运行时动态确认策略算法，可能是因为配置文件（配置文件修改后可以动态加载，不需要修改代码也可以确认不同策略算法），系统环境变量，一些计算判断条件。

场景：1不同会员购买商品不同优惠2工作流引擎，节点的流转3对不同大小数据集进行排序，快排，归并，堆排序等4不同的订单类型，普通，团购，秒杀，促销订单等，不同的业务逻辑

职责链模式

一个请求需要依次经过多个处理器处理，可以某个处理器处理完后不再往后传递，也可以所有的处理器都处理一遍

备忘录模式

记录历史对象实例，上一步，下一步，数据版本控制

命令模式

比较不常用

将函数封装成为对象，目的是将函数做为参数传递给其它函数

中介模式

不常用

观察者模式解藕参与者，并且是单向的

访问者解决对象与对象多对多的关系，关系变更为星形，多对一，参与者的身份可以是多个，既是发送者，也是接收者

观察者模式

角色有观察者与被观察者，这两个词比较绕，可以用主题与订阅者这两个角色比较好理解

主题的职责：添加删除订阅者（有订阅者清单），通知所有订阅者

订阅者的职责：接收消息通知

当然可以认为引入了一个mq的消息中间件，发布订阅的模式，一个系统发布一条消息后，有不同的子系统根据这条消息处理自已的业务

与生产者消费者的区别，生产者与消费者更关注数据内容本身，主题订阅更关注通知订阅者了。

迭代器模式

解藕容器数据结构的基本操作与遍历操作

解释器模式

不常用

访问者模式

不常用

性能有关的设计模式

单例模式。对象的实例化是比较大的开销的

原型模式。通过在内存中二进制拷贝，可以节约一个新的实例化的时间

享元模式。缓存对象，String,Integer,Long(小于-127至128数字时缓存)，mybatis,连接池中key对象管理

消除if else if else的方式

第一种为判断条件为字符串等固定值

1策略模式+工厂模式，将使用端的if else转移到了工厂类中

2按需使用map缓存实例化策略算法对象

3如果不能缓存，可以使用map缓存class类，然后通过反射每次调用实例化

第二种为判断条件为比较大小有范围等其它条件判断方式

1将比较方式为再抽像一层单独一个范围控制类，这个类定义比较方法与使用哪个策略

2使用List存储这个新抽像的范围控制类

3比较时遍历所有，判断符合条件调用具体算法，这样只有一层if else

当然可以不需要再抽像一层，策略算法中定义使用范围的方法，这样灵活度稍微低了一点

第三种为使用状态模式

第四种为使用职责链模式

不修改代码，已有系统可以识别新算法的方式

1注解，在新增加的类上加注解，使用相同注解类的地方则可以识别出来

2使用配置文件配置

微内核则是这样用的，dubbo新增算法和使用哪个实现类是使用注解与spi机制