Spring的设计模式及设计模式的应用

布满荆棘的人生 2023-10-08 17:03 39阅读 0赞

## 一，设计模式知识体系 ##

### **1，作用**： ###

提高代码的可复用性、可维护性、稳健性、安全性和可读性

### **2，优点**： ###

（1）可以提高程序员的思维能力、编程能力和设计能力。  
（2）使程序设计标准化、代码编制工程化，提高软件开发效率，缩短软件开发周期。  
（3）使设计的代码可重用性高、可读性强、可靠性高、灵活性好、可维护性强。

### **3，遵循原则**： ###

**开闭原则**：对扩展开放(对提供方)，对修改关闭(对使用方)  
**里氏代换原则**：所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象。(子类中尽量不要重写父类的方法)  
**依赖倒转原则**:面向接口编程。抽象(抽象类)不应该依赖细节(实现类)，细节应该依赖抽象  
**接口隔离原则**：一个类对另一个类的依赖 应该建立在最小的接口上  
**迪米特法则**：最少知道原则，即一个类对自己依赖的类知道的 越少越好  
**合成复用原则**：尽量使用合成（一个对象创建后，另一个对象同时创建好了）/聚合（set方法）的方式，而不是使用继承。

### 4，设计模式分类 ###

**模式的分类：根据目的来，创建型模式、结构型模式、行为型模式**  
**创建型模式**(5种，单例、原型、工厂方法、抽象工厂、建造者)；  
**结构型模式**(7种，代理、适配器、桥接、装饰、外观、享元、组合)；  
**行为型模式**(11种，模板方法、策略、命令、职责链、状态、观察者、中介者、迭代器、访问者、备忘录、解释器)

## 二，几种设计模式详解及应用 ##

### 创建型——单例模式 ###

**概念**：单例模式创建的对象：一个类有且仅有一个可共享的实例  
**作用**：单例模式便解决了频繁创建对象、销毁对象的问题，减少系统资源占用  
**实现方式**：饿汉式(类加载时创建)；懒汉式(使用时创建)；双重检验锁(volatile+synchronized)；  
枚举式(避免多线程同步问题；可防止通过反射和反序列化来重新创建新的对象)  
**枚举防反射的原因**：Java虚拟机会保证枚举类型不能被反射并且构造函数只被执行一次  
**Spring的单例模式**： @Repository、@Component、@Configuration @Service注解作用下的类默认都是单例模式；可通过注解@scope(“prototype”)开启多例。  
**项目里单例模式的应用**：Redis配置、权限配置、Filter过滤、ES配置、webMvcConfig(注册拦截器，可配置免登录接口或用注解@LoginNotRequired加到接口)、swagger等  
**单例的线程安全问题**：有状态对象(Stateful Bean)，就是有实例变量的对象 ，可以保存数据，是非线程安全的。  
**单例的线程安全问题解决**：ThreadLocal：ThreadLocal会为每一个线程提供一个独立的变量副本，从而隔离了多个线程对数据的访问冲突。

### 创建型——原型模式 ###

**概念**：通过原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷贝这些原型创建新的对象。（创建性模式）原型模式的核心在于拷贝原型对象  
**作用**：简化的创建结构，提高新实例的创建效率，可以动态增加或减少产品类，可以使用深克隆的方式保存对象的状态  
**实现方式**：  
浅copy：springframework的BeanUtils.copyProperties(a, b); a拷贝到b  
浅copy：apache的BeanUtils.copyProperties(a, b); b拷贝到a  
浅copy：实现Cloneable接口，调用clone方法  
深copy：实现Cloneable接口，重写clone方法  
深copy：实现Serializable接口，读取二进制流  
**深克隆和浅克隆的区别**：(引用数据类型)深克隆copy的值，浅克隆copy的是地址  
**项目里原型模式的应用**：循环中频繁创建对象，多线程邮件群发  
资源、性能优化场景，如当有大量消息需要处理时，已此减少硬件资源消耗  
**此外**：原型模式一般会和工厂模式一起使用，通过原型对象的clone方法去创建出新的对象，再由工厂方法提供给调用者，

### 创建型——建造者模式 ###

**概念**：封装一个复杂对象的构建过程，并可以按步骤构造。  
**作用**：提供辅助的静态建造器Builder(静态内部类),可在里面set实体类属性,与JavaBean不同的是,建造者是先set,在通过build实例化实体类,既可以提高代码的阅读性,也可防止对象没有实例化就被调用; 不会造成不一致性, 同时解决了Javabean模式的线程安全问题。  
**应用实例**：loombok的@Builder注解（静态内部类），StringBuilder

### 创建型——工厂模式(简单，工厂，抽象) ###

**简单工厂**：定义一个创建对象的接口，将对象的创建和本身的业务逻辑分离，降低系统的耦合度，不符合“开闭原则”，每次添加新产品就需要修改工厂类  
**工厂方法**：定义一个创建对象的接口。每增加新产品，只需增加该产品以及对应的具体实现工厂类，由具体工厂类决定要实例化的产品是哪个，对扩展开放对修改关闭符合开闭原则  
**抽象工厂**：用于创建相关对象的家族。当一个产品族中需要被设计在一起工作时，通过抽象工厂模式，能够保证客户端始终只使用同一个产品族中的对象。  
**应用实例**：项目中多使用工厂方法模式，JDK的collection接口下的iterator便是工厂方法，往下有List接口的抽象工厂以及ArrayList等具体工厂，Iterator接口作为抽象产品，下面还有ListIterator抽象产品以及ArrayListIterator等具体抽象产品

### 结构性——代理模式 ###

**概念**：给某一个对象提供一个代理对象，并由代理对象控制对源对象的引用。把当前类不适合做的事交给代理类完成。  
**作用**：便于功能扩展，避免修改原代码。业务分工明确，方便管理  
**应用实例**：springAop的动态代理，基于接口的jdk动态代理（被代理类和代理类都实现同一套接口，代理类先看代理的是谁，运行时把代理类加载进来，被代理类实现的接口代理类也实现了，从而可对目标对象的方法进行调用和扩展），  
基于继承的cglib动态代理（代码生成器，可以动态的生成字节码对象，即生成目标类的子类，通过调用父类（目标类）的方法实现，在调用父类方法时再代理中进行增强）。默认jdk。日志记录，消息推送分离等。

### 结构性——享元模式 ###

**概念**：共享对象。不需要总是创建新的对象，而是一次使用的时候，将创建的对象放入缓冲池中，其他人再使用的时候直接从缓冲池中取  
**作用**：系统底层优化性能，解决重复对象的内存浪费问题  
**应用实例**：Integer的【-127-128】缓存，池技术（字符串常量池，数据库连接池，Spring的框架的单例池）

### 行为型——模板方法 ###

**概念**：指定义一个算法的骨架，并允许自雷为一个或者多个步骤提供实现。模板模式使得子类可以在不改变算法结果的情况下，重新定义算法的某些步骤  
**作用**：提高代码复用性和扩展性  
**应用实例**：JDK中的AbstractList类（将不同的代码放到不同的子类中，通过对子类的扩展增加新的行为）；不同类型的消息推送：利用模板模式将相同处理逻辑的代码放在抽象父类中

### 行为型——状态模式 ###

**概念**：当对象的状态改变时，同时改变其行为  
**应用实例**：根据对象的某一属性，区别开他们的一些功能，比如说简单的权限控制等。

### 行为型——迭代器模式 ###

**概念**：提供一个对象来顺序访问聚合对象中的一系列数据，而不暴露聚合对象的内部表示。  
**主要角色**

抽象聚合角色：定义存储、添加、删除聚合对象以及创建迭代器对象的接口。
    具体聚合角色：实现抽象聚合类，返回一个具体迭代器的实例。
    抽象迭代器角色：定义访问和遍历聚合元素的接口，通常包含 hasNext()、first()、next() 等方法（一般为Iterator）。
    具体迭代器角色：实现抽象迭代器接口中所定义的方法，完成对聚合对象的遍历，记录遍历的当前位置。（可选，如果需要有扩展方法可实现Iterator）

**应用实例**：功能模块数据权限校验（每个模块建立一个具体聚合角色，通过迭代器遍历抽象聚合角色下的每个具体角色获取相应功能模块的数据权限）

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