设计模式总结¶

系统总结一下

创建型模式¶

单例模式¶

定义：这个顾名思义，就是全局只使用一个实例，一般使用在需要资源复用的情况，比如数据库连接，线程池等等。

实现：常见的构建方式，有懒汉式和饿汉式两种。

单例和全局静态变量的区别？ * 如果简单使用且生命周期都是等同于整个程序，则没有区别 * 如果想更细粒度的维护实例的生命周期，更好的封装实例的使用方式，则使用单例模式

工厂模式¶

其注重的是剥离创建实例的逻辑，将创建实例的逻辑从业务逻辑中抽离出来，通过工厂类来创建实例。

定义：一种封装对象创建过程的方式，使得客户端代码无需关心具体对象的创建逻辑，只需要通过统一的接口来获取对象。核心就是将对象的创建逻辑和使用逻辑分离。其遵循开闭原则，增加新的产品类的时候，不需要修改使用逻辑的代码，只需要扩展工厂逻辑就可以。

常见类型：

简单工厂：根据参数来来决定返回对应对象。
标准工厂：先定义一个创建对象的接口，通过实现类来决定如何创建对象。使用逻辑中可以通过参数控制具体要得到哪个工厂的实现类，然后通过工厂的实现类来创建对象。
抽象工厂：维护一个或多个工厂，每个工厂负责创建一个产品系列。

建造者模式¶

其注重的是创建一个复杂对象，将多个部件的创建过程和装配过程分开，将复杂对象的创建和对象的使用分离。

定义：它用于将复杂对象的构建过程与其表示分离，使得同样的构建逻辑可以创建不同的表示。

核心组成：

Product，也就是内部要创建的对象。
Builder，负责创建Product的各个部分，并定义返回Product的接口。
Director，负责调用Builder的接口，完成产品的创建。
Client，负责创建Builder，并调用Director的接口，完成产品的创建。

也就是说，使用方式就是Client调用Director内部封装的Builder使用逻辑，从而完成内部对象的构建过程，最终返回的是一个构建完整的对象实例。

结构型模式¶

门面模式¶

经典例子就是日志系统

定义：它为复杂的子系统提供一个统一的高层接口，使得子系统的使用变得更加简单。

核心组成：

Client类，通过接口调用Facade类的客户端代码，无需了解子系统的实现细节
Facade类，为子系统提供接口，并定义子系统的访问方式
SubSystem类，子系统接口的具体实现类

扩展：如果子系统接口实现类需要动态加载，则可以和SPI机制/直接反射结合，后者将符合要求的，实现Facade类接口的实现类加载到JVM中，然后供Client通过接口来调用。也就是说，当有动态扩展需求的时候，门面模式通常和SPI/反射使用。

装饰器模式¶

定义：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。

核心组成：

Component：抽象组件类
ConcreteComponent：具体组件类，这个就是将要被添加功能的对象
Decorator：装饰器基类。必须持有一个Component对象 & 必须实现Component接口
ConcreteDecorator：具体装饰器类。继承Decorator类 & 覆盖Component接口方法
Client：客户端，想要给组件增强功能的时候，只需要一行代码，将组件包一层修饰器即可，由于修饰器继承了抽象组件类，所以Client调用此时的修饰实例，内部就执行的是被增强(修饰)的组件的接口方法。

适配器模式¶

定义：将一个类的接口转换成客户希望的另外一个接口，使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的那些类可以一起工作。

核心组成：

Target：目标接口，定义客户所期待的接口。
Adaptee：被适配者，定义被适配的接口。
Adapter：适配器，将Adaptee接口转换成Target接口。
Client：客户，使用Target接口，无需关注实际调用的是适配器还是原始实现。

核心思想：就是通过中间层将不兼容的接口进行兼容。

代理模式¶

定义：代理模式，也叫委托模式，为一个对象提供一个替身（代理），以控制对这个对象的访问。

核心组成：

Subject：抽象功能类，定义接口
RealSubject：具体功能类，实现接口。
Proxy：代理类，持有被代理的功能实例。
Client:客户端应用代码，通过代理类调用被代理的功能实例。

常见场景

远程代理，比如RPC中的远程对象
虚拟代理，实现lazy效果

享元模式¶

定义：是一种结构性设计模式，它的核心目的是通过共享技术来减少创建对象的数量，从而降低内存使用和提升性能，特别适用于大量细粒度对象的场景。

核心组成：享元模式将对象的状态分为内部状态和外部状态。内部状态可以共享状态，独立于具体的场景。而外部状态依赖具体场景，不可以共享，需要通过客户端传入。

Flyweight: 抽象类或者接口，定义了对象的行为
ConcreteFlyweight: 具体享元类，继承抽象享元类，实现抽象享元类定义的接口
FlyweightFactory: 享元工厂类，创建享元对象，并管理对象，确保对象唯一
Client: 使用享元对象的客户端

适用场景：单个对象创建成本高，且可复用性强，于是将内部状态和外部状态分离开，比如起多个POD(一组worker)，然后每个task进来，都带有自己的外部状态，给POD注入自己的状态，同时复用镜像的状态为自己工作。

行为类模式¶

策略模式¶

定义：它允许你定义一系列算法或行为，并将它们封装在独立的类中，使得它们可以互换使用，从而让对象在运行时能够动态地改变其行为。

核心组成：

Strategy：策略接口，定义了算法的抽象方法。
ConcreteStrategy：具体策略类，实现了策略接口，定义了具体的算法。
Context：上下文类，持有策略对象，通过策略对象执行算法。通常这里就可以使用set方法来动态设置策略对象,之后再调用execute方法来执行算法。

和门面模式的区别？都是接口的使用方式，但是策略模式注重行为的切换，而门面模式则更注重对结构的封装。

SPI/反射等动态调用，只要是接口实现类需要被加载，都可以被使用，并不关注到底是门面模式，还是策略模式。

模版模式¶

定义：定义一个算法的骨架，而将一些步骤延迟到子类中实现。模板方法使得子类可以在不改变算法结构的前提下，重新定义算法中的某些步骤。

核心组成：

抽象类：定义抽象方法，定义算法的骨架，将一些步骤的实现延迟到子类中。
具体类：实现抽象方法，提供算法的实现。

这个是最简单，最常用的行为类模式了

迭代器模式¶

定义：迭代器模式允许对象控制对集合对象中元素的访问，并控制访问的顺序。

核心组成：

迭代器接口，定义如何遍历和访问集合中的元素。
集合接口，定义集合对象如何创建迭代器。
具体实现类，首先在内部通常定义具体迭代器类，实现迭代器接口，并实现具体的遍历和访问逻辑。然后定义如何创建迭代器，返回具体迭代器类的实例。

责任链模式¶

这个在Netty中见到过，大数计算引擎中的底层RPC框架常常使用Netty来实现。

定义：将请求的发送者和接收者解耦，并让多个对象都有机会处理这个请求。这些对象形成一条链，请求沿着这条链传递，直到被处理或终止。

核心组成：

Handler：处理者，定义了处理请求的接口。
ConcreteHandler：具体的处理者，继承Handler，实现处理请求的接口。这里可以自己处理，也可以传递给下一个Handler处理。
Client：客户端。首先创建请求，然后创建Handler Chain，最后将请求发送到第一个Handler即可。

常见场景：就是创建一个处理链，处理请求。中间做多级过滤，拦截等。

访问者模式¶

这个只在语法解析部分看到过，用于遍历和访问AST树节点。比如SparkSQL的g4文件生成的语法树的遍历。

定义：在不修改已有类结构的前提下，为对象结构中的元素增加新的操作逻辑。

核心组成：

Visitor 抽象访问者，定义对每一种节点的访问方法
ConcreteVisitor 具体访问者，实现对每种节点的访问方法
Element 抽象元素，定义一个接口，用于接受访问者访问
ConcreteElement 具体元素，实现抽象元素中的接口，提供访问者访问的方法
ObjectStructure 抽象对象结构，定义一个接口，用于管理元素，并定义一个接口，用于接受访问者开始访问
Client,首先创建对象结构，通常为树形。然后创建不同功能的访问者，分别访问对象树，产生不同的访问效果，收集到不同的信息。举一个简单的例子：比如一个有三角形和圆形的树，访问者有求面积和求周长的访问者。则计算面积的访问者，访问到三角形的时候(被该节点使用accept方法接收进去，允许其使用visit方法收集当前节点信息)，会使用三角形的面积公式，访问圆形的时候，会使用圆形的面积公式。