确保一个类只有一个实例，并提供该实例的全局访问点。
使用一个私有构造函数、一个私有静态变量以及一个公有静态函数来实现。
私有构造函数保证了不能通过构造函数来创建对象实例，只能通过公有静态函数返回唯一的私有静态变量。
以下实现中，私有静态变量 uniqueinstance 被延迟实例化，这样做的好处是，如果没有用到该类，那么就不会实例化 uniqueinstance，从而节约资源。
这个实现在多线程环境下是不安全的，如果多个线程能够同时进入 if (uniqueinstance == null) ，并且此时 uniqueinstance 为 null，那么会有多个线程执行 uniqueinstance = new singleton(); 语句，这将导致实例化多次 uniqueinstance。
我要评论public class singleton {
private static singleton uniqueinstance;
private singleton() {
}
public static singleton getuniqueinstance() {
if (uniqueinstance == null) {
uniqueinstance = new singleton();
}
return uniqueinstance;
}
}
线程不安全问题主要是由于 uniqueinstance 被实例化多次，采取直接实例化 uniqueinstance 的方式就不会产生线程不安全问题。
但是直接实例化的方式也丢失了延迟实例化带来的节约资源的好处。
public class singleton {
//线程不安全问题主要是由于 uniqueintance被实例化了多次，
//如果uniqueinstance采用直接实例化的话，就不会被实例化多次，也就不会产生线程不安全的问题。
private static singleton uniqueinstance=new singleton2();
private singleton(){
}
public static singleton getuniqueinstance(){
return uniqueinstance;
}
}
只需要对 getuniqueinstance() 方法加锁，那么在一个时间点只能有一个线程能够进入该方法， 从而避免了实例化多次 uniqueinstance。
但是当一个线程进入该方法之后，其它试图进入该方法的线程都必须等待， 即使 uniqueinstance 已经被实例化了。这会让线程阻塞时间过长，因此该方法有性能问题，不推荐使用。
public class singleton{
//线程不安全问题主要是由于 uniqueintance被实例化了多次，
//如果uniqueinstance采用直接实例化的话，就不会被实例化多次，也就不会产生线程不安全的问题。
private static singleton uniqueinstance;
private singleton(){
}
//当一个线程进入该方法之后，其它试图进入该方法的线程都必须等待
public synchronized static singleton getuniqueinstance(){
if(uniqueinstance == null){
uniqueinstance = new singleton();
}
return uniqueinstance;
}
}
uniqueinstance 只需要被实例化一次，之后就可以直接使用了。加锁操作只需要对实例化那部分的代码进行，只有当 uniqueinstance 没有被实例化时，才需要进行加锁。
双重校验锁先判断 uniqueinstance 是否已经被实例化，如果没有被实例化，那么才对实例化语句进行加锁。
public class singleton {
private volatile static singleton uniqueinstance;
private singleton() {
}
public static singleton getuniqueinstance() {
if (uniqueinstance == null) {
synchronized (singleton.class) {
if (uniqueinstance == null) {
uniqueinstance = new singleton();
}
}
}
return uniqueinstance;
}
}
考虑下面的实现，也就是只使用了一个 if 语句。 在 uniqueinstance == null 的情况下，如果两个线程都执行了 if 语句，那么两个线程都会进入 if 语句块内。虽然在 if 语句块内有加锁操作，但是两个线程都会执行 uniqueinstance = new singleton(); 这条语句，只是先后的问题，那么就会进行两次实例化。因此必须使用双重校验锁，也就是需要使用两个 if 语句。
if (uniqueinstance == null) {
synchronized (singleton.class) {
uniqueinstance = new singleton();
}
}
uniqueinstance 采用 volatile 关键字修饰也是很有必要的， uniqueinstance = new singleton(); 这段代码其实是分为三步执行：
但是由于 jvm 具有指令重排的特性，执行顺序有可能变成 1>3>2。指令重排在单线程环境下不会出现问题，但是在多线程环境下会导致一个线程获得还没有初始化的实例。 例如，线程 t1 执行了 1 和 3，此时 t2 调用 getuniqueinstance() 后发现 uniqueinstance 不为空，因此返回 uniqueinstance，但此时 uniqueinstance 还未被初始化。
使用 volatile 可以禁止 jvm 的指令重排，保证在多线程环境下也能正常运行。
当 singleton 类加载时，静态内部类 singletonholder 没有被加载进内存。只有当调用 getuniqueinstance() 方法从而触发 singletonholder.instance 时 singletonholder 才会被加载，此时初始化 instance 实例，并且 jvm 能确保 instance 只被实例化一次。
这种方式不仅具有延迟初始化的好处，而且由 jvm 提供了对线程安全的支持。
public class singleton {
private singleton() {
}
private static class singletonholder {
private static final singleton instance = new singleton();
}
public static singleton getuniqueinstance() {
return singletonholder.instance;
}
}
public enum singleton {
instance;
private string objname;
public string getobjname() {
return objname;
}
public void setobjname(string objname) {
this.objname = objname;
}
public static void main(string[] args) {
// 单例测试
singleton firstsingleton = singleton.instance;
firstsingleton.setobjname("firstname");
system.out.println(firstsingleton.getobjname());
singleton secondsingleton = singleton.instance;
secondsingleton.setobjname("secondname");
system.out.println(firstsingleton.getobjname());
system.out.println(secondsingleton.getobjname());
// 反射获取实例测试
try {
singleton[] enumconstants = singleton.class.getenumconstants();
for (singleton enumconstant : enumconstants) {
system.out.println(enumconstant.getobjname());
}
} catch (exception e) {
e.printstacktrace();
}
}
}
firstname secondname secondname secondname
该实现在多次序列化再进行反序列化之后，不会得到多个实例。而其它实现需要使用 transient 修饰所有字段， 并且实现序列化和反序列化的方法。
该实现可以防止反射攻击。在其它实现中，通过 setaccessible() 方法可以将私有构造函数的访问级别设置为 public，然后调用构造函数从而实例化对象，如果要防止这种攻击，需要在构造函数中添加防止多次实例化的代码。该实现是由 jvm 保证只会实例化一次，因此不会出现上述的反射攻击。
枚举实现(最推荐使用)
public class singleton {
private singleton(){}
public static singleton getuniqueinstance(){
return singleton.instance.getsingleton();
}
private enum singleton{
instance;
//如果打算自定义自己的方法，那么必须在enum实例序列的最后添加一个分号。
//而且 java 要求必须先定义 enum 实例
private singleton singleton;
//jvm保证这个方法绝对只被调用一次
singleton(){
singleton=new singleton();
}
public singleton getsingleton() {
return singleton;
}
}
}
在创建一个对象时不向客户暴露内部细节，并提供一个创建对象的通用接口。
简单工厂把实例化的操作单独放到一个类中，这个类就成为简单工厂类， 让简单工厂类来决定应该用哪个具体子类来实例化。
这样做能把客户类和具体子类的实现解耦， 客户类不再需要知道有哪些子类以及应当实例化哪个子类。 客户类往往有多个，如果不使用简单工厂，那么所有的客户类都要知道所有子类的细节。 而且一旦子类发生改变，例如增加子类，那么所有的客户类都要进行修改。
public interface product {
}
public class concreteproduct implements product {
}
public class concreteproduct1 implements product {
}
public class concreteproduct2 implements product {
}
以下的 client 类包含了实例化的代码，这是一种错误的实现。如果在客户类中存在这种实例化代码，就需要考虑将代码放到简单工厂中。
public class client {
public static void main(string[] args) {
int type = 1;
product product;
if (type == 1) {
product = new concreteproduct1();
} else if (type == 2) {
product = new concreteproduct2();
} else {
product = new concreteproduct();
}
// do something with the product
}
}
以下的 simplefactory 是简单工厂实现，它被所有需要进行实例化的客户类调用。
public class simplefactory {
public product createproduct(int type) {
if (type == 1) {
return new concreteproduct1();
} else if (type == 2) {
return new concreteproduct2();
}
return new concreteproduct();
}
}
public class client {
public static void main(string[] args) {
simplefactory simplefactory = new simplefactory();
product product = simplefactory.createproduct(1);
// do something with the product
}
}
帮助封装：简单工厂虽然很简单，但是非常友好的帮助我们实现了组件的封装，然后让组件外部能真正面向接口编程。
解耦：通过简单工厂，把客户类和具体子类的实现解耦。
可能增加客户端的复杂度： 如果通过客户端的参数来选择具体的实现类， 那么就必须让客户端能理解各个参数所代表的具体功能和含义，这会增加客户端使用的难度， 也部分暴露了内部实现，这种情况可以选用可配置的方式来实现
不方便扩展子工厂：私有化简单工厂的构造方法，使用静态方法来创建接口， 也就不能通过写简单工厂类的子类来改变创建接口的方法的行为了。不过，通常情况下是不需要为简单工厂创建子类的。
定义了一个创建对象的接口，但由子类决定要实例化哪个类。工厂方法把实例化操作推迟到子类。
在简单工厂中，创建对象的是另一个类，而在工厂方法中，是由子类来创建对象。
下图中，factory 有一个 dosomething() 方法，这个方法需要用到一个产品对象，这个产品对象由 factorymethod() 方法创建。该方法是抽象的，需要由子类去实现。
public abstract class factory {
abstract public product factorymethod();
public void dosomething() {
product product = factorymethod();
// do something with the product
}
}
public class concretefactory extends factory {
public product factorymethod() {
return new concreteproduct();
}
}
public class concretefactory1 extends factory {
public product factorymethod() {
return new concreteproduct1();
}
}
public class concretefactory2 extends factory {
public product factorymethod() {
return new concreteproduct2();
}
}
提供一个接口，用于创建 相关的对象家族 。
抽象工厂模式创建的是对象家族，也就是很多对象而不是一个对象，并且这些对象是相关的，也就是说必须一起创建出来。而工厂方法模式只是用于创建一个对象，这和抽象工厂模式有很大不同。
抽象工厂模式用到了工厂方法模式来创建单一对象，abstractfactory 中的 createproducta() 和 createproductb() 方法都是让子类来实现，这两个方法单独来看就是在创建一个对象，这符合工厂方法模式的定义。
至于创建对象的家族这一概念是在 client 体现，client 要通过 abstractfactory 同时调用两个方法来创建出两个对象，在这里这两个对象就有很大的相关性，client 需要同时创建出这两个对象。
从高层次来看，抽象工厂使用了组合，即 cilent 组合了 abstractfactory，而工厂方法模式使用了继承。
public class abstractproducta {
}
public class abstractproductb {
}
public class producta1 extends abstractproducta {
}
public class producta2 extends abstractproducta {
}
public class productb1 extends abstractproductb {
}
public class productb2 extends abstractproductb {
}
public abstract class abstractfactory {
abstract abstractproducta createproducta();
abstract abstractproductb createproductb();
}
public class concretefactory1 extends abstractfactory {
abstractproducta createproducta() {
return new producta1();
}
abstractproductb createproductb() {
return new productb1();
}
}
public class concretefactory2 extends abstractfactory {
abstractproducta createproducta() {
return new producta2();
}
abstractproductb createproductb() {
return new productb2();
}
}
public class client {
public static void main(string[] args) {
abstractfactory abstractfactory = new concretefactory1();
abstractproducta producta = abstractfactory.createproducta();
abstractproductb productb = abstractfactory.createproductb();
// do something with producta and productb
}
}
封装一个对象的构造过程，并允许按步骤构造。 (将一个复杂对象的构建与它的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。)
要实现同样的构建过程可以创建不同的表现，那么一个自然的思路就是 先把构建过程独立出来，在生成器模式中把它称为指导者， 由它来指导装配过程，但是不负责每步具体的实现。 当然，光有指导者是不够的，必须要有能具体实现每步的对象，在生成器模式中称这些实现对象为生成器。 这样一来，指导者就是可以重用的构建过程，而生成器是可以被切换的具体实现。
**
* 指导者负责指导装配过程，但是不负责每步具体的实现。
*/
public class director {
private abstractcomputerbuilder computerbuilder;
public void setcomputerbuilder(abstractcomputerbuilder computerbuilder) {
this.computerbuilder = computerbuilder;
}
public product getproduct() {
return computerbuilder.getproduct();
}
public void constructcomputer() {
computerbuilder.buildproduct();
computerbuilder.buildmaster();
computerbuilder.buildscreen();
computerbuilder.buildkeyboard();
computerbuilder.buildmouse();
computerbuilder.buildaudio();
}
}
/**
* 定义一个产品类
*/
public class product {
private string master;
private string screen;
private string keyboard;
private string mouse;
private string audio;
public void setmaster(string master) {
this.master = master;
}
public void setscreen(string screen) {
this.screen = screen;
}
public string getmaster() {
return master;
}
public string getscreen() {
return screen;
}
public string getkeyboard() {
return keyboard;
}
public void setkeyboard(string keyboard) {
this.keyboard = keyboard;
}
public string getmouse() {
return mouse;
}
public void setmouse(string mouse) {
this.mouse = mouse;
}
public string getaudio() {
return audio;
}
public void setaudio(string audio) {
this.audio = audio;
}
}
/**
* 生成器的抽象类
* 负责具体实现每步的对象
*/
public abstract class abstractcomputerbuilder {
protected product product;
public product getproduct() {
return product;
}
public void buildproduct(){
product=new product();
system.out.println("生产出一台电脑");
}
public abstract void buildmaster();
public abstract void buildscreen();
public abstract void buildkeyboard();
public abstract void buildmouse();
public abstract void buildaudio();
}
public class hpcomputerbuilder extends abstractcomputerbuilder{
@override
public void buildmaster() {
// todo auto-generated method stub
product.setmaster("i7,16g,512ssd,1060");
system.out.println("(i7,16g,512ssd,1060)的惠普主机");
}
@override
public void buildscreen() {
// todo auto-generated method stub
product.setscreen("4k");
system.out.println("(4k)的惠普显示屏");
}
@override
public void buildkeyboard() {
// todo auto-generated method stub
product.setkeyboard("cherry 青轴机械键盘");
system.out.println("(cherry 青轴机械键盘)的键盘");
}
@override
public void buildmouse() {
// todo auto-generated method stub
product.setmouse("mi 鼠标");
system.out.println("(mi 鼠标)的鼠标");
}
@override
public void buildaudio() {
// todo auto-generated method stub
product.setaudio("飞利浦 音响");
system.out.println("(飞利浦 音响)的音响");
}
}
public class dellcomputerbuilder extends abstractcomputerbuilder{
@override
public void buildmaster() {
// todo auto-generated method stub
product.setmaster("i7,32g,1tssd,1060");
system.out.println("(i7,32g,1tssd,1060)的戴尔主机");
}
@override
public void buildscreen() {
// todo auto-generated method stub
product.setscreen("4k");
system.out.println("(4k)的dell显示屏");
}
@override
public void buildkeyboard() {
// todo auto-generated method stub
product.setkeyboard("cherry 黑轴机械键盘");
system.out.println("(cherry 黑轴机械键盘)的键盘");
}
@override
public void buildmouse() {
// todo auto-generated method stub
product.setmouse("mi 鼠标");
system.out.println("(mi 鼠标)的鼠标");
}
@override
public void buildaudio() {
// todo auto-generated method stub
product.setaudio("飞利浦 音响");
system.out.println("(飞利浦 音响)的音响");
}
}
/**
* 指导者就是可以重用的构建过程，
* 而生成器是可以被切换的具体实现
*/
public class client {
public static void main(string[] args) {
abstractcomputerbuilder computerbuilder=new hpcomputerbuilder();
abstractcomputerbuilder computerbuilder2=new dellcomputerbuilder();
director director=new director();
director.setcomputerbuilder(computerbuilder);
director.constructcomputer();
//获取pc
product pc=director.getproduct();
director.setcomputerbuilder(computerbuilder2);
director.constructcomputer();
product pc2=director.getproduct();
}
}
生成器的调用顺序：
以下是一个简易的 stringbuilder 实现，参考了 jdk 1.8 源码。
public class abstractstringbuilder {
protected char[] value;
protected int count;
public abstractstringbuilder(int capacity) {
count = 0;
value = new char[capacity];
}
public abstractstringbuilder append(char c) {
ensurecapacityinternal(count + 1);
value[count++] = c;
return this;
}
private void ensurecapacityinternal(int minimumcapacity) {
// overflow-conscious code
if (minimumcapacity - value.length > 0)
expandcapacity(minimumcapacity);
}
void expandcapacity(int minimumcapacity) {
int newcapacity = value.length * 2 + 2;
if (newcapacity - minimumcapacity < 0)
newcapacity = minimumcapacity;
if (newcapacity < 0) {
if (minimumcapacity < 0) // overflow
throw new outofmemoryerror();
newcapacity = integer.max_value;
}
value = arrays.copyof(value, newcapacity);
}
}
public class stringbuilder extends abstractstringbuilder {
public stringbuilder() {
super(16);
}
@override
public string tostring() {
// create a copy, don't share the array
return new string(value, 0, count);
}
}
public class client {
public static void main(string[] args) {
stringbuilder sb = new stringbuilder();
final int count = 26;
for (int i = 0; i < count; i++) {
sb.append((char) ('a' + i));
}
system.out.println(sb.tostring());
}
}
abcdefghijklmnopqrstuvwxyz
使用原型实例指定要创建对象的类型，通过复制这个原型来创建新对象。
public abstract class prototype {
abstract prototype myclone();
}
public class concreteprototype extends prototype {
private string filed;
public concreteprototype(string filed) {
this.filed = filed;
}
@override
prototype myclone() {
return new concreteprototype(filed);
}
@override
public string tostring() {
return filed;
}
}
public class client {
public static void main(string[] args) {
prototype prototype = new concreteprototype("abc");
prototype clone = prototype.myclone();
system.out.println(clone.tostring());
}
}
abc
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