第十四天、设计模板
什么是设计模板（Design pattern） ?
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一个问题通常有n种解法，其中肯定有一种解法是最优的，这个最优的解法被人总结出来了，称之为设计模式
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设计模式有20多种，对应20多种软件开发中会遇到的问题
单例设计模式
单例设计模式
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作用：确保一个类只有一个对象
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场景：计算机中的回收站、任务管理器、Java中的Runtime类等
饿汉式单例
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拿对象时，对象早就创建好了。
写法
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把类的构造器私有（保证别人不能new）
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在类中自己创建一个对象，并赋值到一个变量
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定义一个静态方法，返回自己创建的这个对象
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// 单例类 public class A {// 2、定义一个类变量记住类的一个对象private static A a = new A();// 1、私有构造器private A(){}// 3、定义一个类方法返回对象public static A getObject(){return a;} }
懒汉式单例设计模式
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第一次拿对象时，才开始创建对象
写法
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把类的构造器私有（保证别人不能new）
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在类中定义一个类变量用于存储对象(注意:此时只定义,不创建)
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提供一个类方法，在方法中创建并返回对象(要保证只创建一次)
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/*** 主类，用于演示单例模式的线程安全性。*/ public class Main { public static void main(String[] args) {// 获取B类的实例，验证单例模式是否生效B b1 = B.getInstance();B b2 = B.getInstance();// 检查两个实例是否相同，预期输出为trueSystem.out.println(b1 == b2); // 启动两个线程，每个线程都会尝试获取B类的实例，用于测试单例模式的线程安全性new Thread(() -> {B b = B.getInstance();// 输出线程名和实例引用，用于验证是否为同一个实例System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "==" + b);}).start();new Thread(() -> {B b = B.getInstance();// 输出线程名和实例引用，用于验证是否为同一个实例System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "==" + b);}).start();} } /*** 使用懒汉模式实现的单例类，确保线程安全。* 该类的实例化将在第一次调用getInstance方法时完成，并且之后的所有调用都将返回相同的实例。*/ class B {// 私有静态实例变量，用于存储单例实例// 定义私有静态的变量private static B b;//默认:null // 私有构造方法，防止外部实例化对象// 私有构造private B() {}/*** 静态方法，用于获取B类的单例实例。* 方法加同步锁，确保在多线程环境下仍然能正确地返回相同的实例。** @return B类的单例实例*/// 定义方法,供外部调用,返回bpublic synchronized static B getInstance() {// 如果尚未实例化，则创建新实例// 在第一次调用时需要创建对象if (b == null) {b = new B();}// 返回已有的实例return b;} }
多学一招
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使用枚举类实现单例设计模式
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/*** 主程序入口。* 本程序演示了枚举类型的单例特性。* 通过比较两个枚举实例是否相等，验证了枚举的单例性质。*/ public static void main(String[] args) {C instance1 = C.INSTANCE; // 获取C的实例C instance2 = C.INSTANCE; // 再次获取C的实例System.out.println(instance1 == instance2); // 比较两个实例是否相同 } /*** 枚举C，实现了单例模式。* 由于枚举的天然单例属性，INSTANCE是C类的唯一实例。*/ enum C {INSTANCE; // C类的唯一实例 }
动态代理
如何为Java对象创建一个代理对象？
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java.lang.reflect.Proxy类：提供了为对象产生代理对象的方法：
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public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces, InvocationHandler h) 参数一：用于指定用哪个类加载器，去加载生成的代理类 参数二：指定接口，这些接口用于指定生成的代理长什么，也就是有哪些方法 参数三：用来指定生成的代理对象要干什么事情
入门案例 :
//测试
public class Demo {//使用动态代理的方式,创建代理对象public static void main(String[] args) {//1.创建被代理对象Star star = new YcyStarImpl();//2.创建动态被代理对象,调用被代理对象Star proxy = StarProxyUtil.getProxy(star);//3.调用代理对象的方法,进行测试proxy.dance();
// String sing = proxy.sing("");
// System.out.println("返回:"+sing);System.out.println(proxy.sing("鸡你太美"));}
}//接口
public interface Star {//唱歌String sing(String name);//跳舞void dance();}//创建代理对象
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;/*** 使用动态代理实现明星代理类* 该类提供了一个方法来创建明星的代理对象，代理对象可以在执行明星的方法前后添加额外的操作。*/
public class StarProxyUtil {/*** 创建一个明星的代理对象。* * @param star 需要被代理的明星对象。* @return 返回一个代理对象，该对象在调用明星的方法时会添加额外的操作。*/public static Star getProxy(Star star) {// 创建一个InvocationHandler实现类，用于处理代理对象的方法调用。//1创建InvocationHandler,编写代理对象的方法逻辑InvocationHandler handler = new InvocationHandler() {/*** 当调用代理对象的方法时，该方法会被执行。* * @param proxy 代理对象。* @param method 被调用的方法。* @param args 方法的参数。* @return 方法的返回值。* @throws Throwable 方法执行中抛出的异常。*//*执行代理方法中,要完成的业务逻辑proxy:代理对象 一般不用method:当前执行的方法对象args:当前执行的方法的参数返回object:返回类型的值*/@Overridepublic Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {// 在执行明星的方法前，添加额外的操作，例如准备场地和收取劳务报酬。//1.非核心功能System.out.println("准备场地,收劳务报酬");// 调用原始明星对象的方法。//2.调用被代理对象方法Object obj = method.invoke(star, args);// 返回方法的执行结果。return obj;}//return method.invoke(star, args);};// 使用动态代理创建明星的代理对象。//2使用Proxy的newProxyInstance方法创建动态代理对象return (Star) Proxy.newProxyInstance(star.getClass().getClassLoader(),star.getClass().getInterfaces(),handler);}// Star proxy = (Star) Proxy.newProxyInstance(// star.getClass().getClassLoader(),// star.getClass().getInterfaces(),// handler// );// return proxy;
}//创建实现类
/*** YcyStarImpl 类实现了 Star 接口，代表了一个名为 Ycy 的明星的具体实现。* 该类提供了唱歌和跳舞的方法，模拟了明星在舞台上的表演行为。*/
public class YcyStarImpl implements Star{/*** 让 Ycy 唱歌。* 此方法模拟了 Ycy 在舞台上唱歌的场景，首先通过控制台输出表现唱歌的场景，然后返回唱歌的曲目名称。** @param name 歌曲名称，表示 Ycy 正在演唱的歌曲。* @return 返回一个字符串，表明 Ycy 唱的是哪首歌。*/@Overridepublic String sing(String name) {System.out.println("Ycy在舞台上正在唱"+name);return "Ycy唱的是:"+name;}/*** 让 Ycy 跳舞。* 此方法模拟了 Ycy 在舞台上跳舞的场景，通过控制台输出表现跳舞的场景。*/@Overridepublic void dance() {System.out.println("Ycy在舞台上跳舞");}
}
应用案例 :
/*** 测试类，用于演示用户服务的代理模式应用。*/
public class Test {/*** 程序入口。* @param args 命令行参数* @throws Exception 如果操作失败抛出异常*/public static void main(String[] args) throws Exception {// 创建 UserService 实例，用于后续的用户操作// 1、创建用户业务对象UserService userService = new UserServiceImpl();// 获取 UserService 的代理实例，用于动态增强 UserService 的功能// 2、调用用户业务的功能。UserService proxy = UserServiceProxy.getProxy(userService);// 通过代理实例调用登录方法，演示基本的用户操作proxy.login("admin", "123456");System.out.println("----------------------------------");// 调用删除用户方法，演示代理模式对业务方法的增强，如添加日志、权限检查等proxy.deleteUsers();System.out.println("----------------------------------");// 调用查询用户方法，并打印查询结果String[] names = proxy.selectUsers();System.out.println("查询到的用户是：" + Arrays.toString(names));System.out.println("----------------------------------");}
}/*** 用户服务接口定义了用户模块的基本操作。* 包括用户登录、删除用户和查询用户信息等功能。*/
public interface UserService {/*** 用户登录功能。* * @param loginName 用户登录名，用于标识用户。* @param passWord 用户密码，用于验证用户身份。* @throws Exception 如果登录名或密码不正确，或登录过程中出现其他错误，抛出异常。*/// 登录功能void login(String loginName, String passWord) throws Exception;/*** 删除用户功能。* * @throws Exception 如果删除过程中出现错误，抛出异常。*/// 删除用户void deleteUsers() throws Exception;/*** 查询用户信息功能。* * @return 返回用户信息数组，每个元素代表一个用户。* @throws Exception 如果查询过程中出现错误，抛出异常。*/// 查询用户，返回数组的形式。String[] selectUsers() throws Exception;
}/*** 用户服务的实现类，提供用户登录、删除用户和查询用户等功能。*/
public class UserServiceImpl implements UserService {/*** 用户登录方法。* 模拟登录验证过程，通过比较用户名和密码来确定登录是否成功。* * @param loginName 用户名* @param passWord 密码* @throws Exception 如果登录失败或线程被中断*/@Overridepublic void login(String loginName, String passWord) throws Exception {// 模拟用户名和密码验证if ("admin".equals(loginName) && "123456".equals(passWord)) {System.out.println("您登录成功，欢迎光临本系统~");} else {System.out.println("您登录失败，用户名或密码错误~");}// 模拟登录操作的处理时间Thread.sleep(1000);}/*** 删除用户方法。* 模拟删除用户的过程，并给出反馈信息。* * @throws Exception 如果删除过程出错或线程被中断*/@Overridepublic void deleteUsers() throws Exception {System.out.println("成功删除了1万个用户~");// 模拟删除操作的处理时间Thread.sleep(1500);}/*** 查询用户方法。* 返回一个用户名称数组，模拟查询用户的过程。* * @return 用户名称数组* @throws Exception 如果查询出错或线程被中断*/@Overridepublic String[] selectUsers() throws Exception {System.out.println("查询出了3个用户");String[] names = {"张全蛋", "李二狗", "牛爱花"};// 模拟查询操作的处理时间Thread.sleep(500);return names;}
}import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;/*** 用户服务代理类，用于生成UserService接口的动态代理实例。* 动态代理在运行时创建一个类，该类实现指定的接口，并将调用转发给指定的调用处理程序。*/
public class UserServiceProxy {/*** 生成UserService接口的动态代理实例。* 动态代理的作用是在不修改原有业务逻辑的情况下，增加额外的功能，例如日志、事务等。** @param userService 被代理的UserService实例。* @return 返回一个代理对象，该对象实现了UserService接口，并在方法调用前后添加了日志记录功能。*//*创建动态代理对象返回值UserService参数:被代理对象UserService*/public static UserService getProxy(UserService userService) {// 创建一个InvocationHandler实例，用于处理方法调用。//1创建InvocationHandlerInvocationHandler handler = new InvocationHandler() {@Overridepublic Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {// 记录方法开始执行的时间。// 记录开始时间long beg = System.currentTimeMillis();// 调用被代理对象的相同方法。// 执行被代理对象Object invoke = method.invoke(userService, args);// 记录方法执行结束的时间，并计算执行耗时。// 记录结束时间计算总耗时long end = System.currentTimeMillis();// 输出方法执行的日志信息，包括方法名和执行耗时。System.out.println("执行"+method.getName()+"方法,总耗时:"+(end-beg)+"毫秒");// 返回方法执行的结果。// 返回值(和被代理对象方法返回值一样return invoke;}};// 使用动态代理生成UserService接口的实现类实例。// 这里的参数分别指定了类加载器、接口列表和调用处理程序。//2.使用proxy的new方法创建代理对象UserService proxy = (UserService) Proxy.newProxyInstance(userService.getClass().getClassLoader(),userService.getClass().getInterfaces(),handler);// 返回代理对象。return proxy;}
}
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