Java⾯试中常遇到的设计模式
⼀、设计模式的分类
总体来说设计模式分为三⼤类：
创建型模式，共五种：⼯⼚⽅法模式、抽象⼯⼚模式、单例模式、建造者模式、原型模式。
结构型模式，共七种：适配器模式、装饰器模式、代理模式、外观模式、桥接模式、组合模式、享元模式。
⾏为型模式，共⼗⼀种：策略模式、模板⽅法模式、观察者模式、迭代⼦模式、责任链模式、命令模式、备忘录模式、状态模式、访问者模式、中介者模式、解释器模式。
⼀共⼆⼗三种设计模式，在⾯试中常问的应该就是三种：⼯⼚⽅法模式、抽象⼯⼚模式、单例模式。
1、⼯⼚⽅法模式（Factory Method）
⼯⼚⽅法模式分为三种：
11、普通⼯⼚模式，就是建⽴⼀个⼯⼚类，对实现了同⼀接⼝的⼀些类进⾏实例的创建。⾸先看下关系
图：
举例如下：（我们举⼀个发送邮件和短信的例⼦）
⾸先，创建⼆者的共同接⼝：
其次，创建实现类：
最后，建⼯⼚类：
我们来测试下：
输出：this is sms sender!
22、多个⼯⼚⽅法模式，是对普通⼯⼚⽅法模式的改进，在普通⼯⼚⽅法模式中，如果传递的字符串
出错，则不能正确创建对象，⽽多个⼯⼚⽅法模式是提供多个⼯⼚⽅法，分别创建对象。关系图：
将上⾯的代码做下修改，改动下SendFactory类就⾏，如下：
测试类如下：
输出：this is mailsender!
33、静态⼯⼚⽅法模式，将上⾯的多个⼯⼚⽅法模式⾥的⽅法置为静态的，不需要创建实例，直接调⽤即可。
输出：this is mailsender!
总体来说，⼯⼚模式适合：凡是出现了⼤量的产品需要创建，并且具有共同的接⼝时，可以通过⼯⼚⽅法模式进⾏创建。在以上的三种模式中，第⼀种如果传⼊的字符串有误，不能正确创建对象，第三种相对于第⼆种，不需要实例化⼯⼚类，所以，⼤多数情况下，我们会选⽤第三种——静态⼯⼚⽅法
模式。
2、抽象⼯⼚模式（Abstract Factory）
⼯⼚⽅法模式有⼀个问题就是，类的创建依赖⼯⼚类，也就是说，如果想要拓展程序，必须对⼯⼚类进⾏修改，这违背了闭包原则，所以，从设计⾓度考虑，有⼀定的问题，如何解决？就⽤到抽象⼯⼚模式，创建多个⼯⼚类，这样⼀旦需要增加新的功能，直接增加新的⼯⼚类就可以了，不需要修改之前的代码。因为抽象⼯⼚不太好理解，我们先看看图，然后就和代码，就⽐较容易理解。
请看例⼦：
两个实现类：
两个⼯⼚类：
在提供⼀个接⼝：
测试类：
其实这个模式的好处就是，如果你现在想增加⼀个功能：发及时信息，则只需做⼀个实现类，实现Sender接⼝，同时做⼀个⼯⼚类，实现Provider接⼝，就OK了，⽆需去改动现成的代码。这样做，拓展性较好！
3、单例模式（Singleton）
单例对象（Singleton）是⼀种常⽤的设计模式。在Java应⽤中，单例对象能保证在⼀个JVM中，该对象只有⼀个实例存在。这样的模式有⼏个好处：
1、某些类创建⽐较频繁，对于⼀些⼤型的对象，这是⼀笔很⼤的系统开销。
2、省去了new操作符，降低了系统内存的使⽤频率，减轻GC压⼒。
3、有些类如交易所的核⼼交易引擎，控制着交易流程，如果该类可以创建多个的话，系统完全乱了。（⽐如⼀个军队出现了多个司令员同时指挥，肯定会乱成⼀团），所以只有使⽤单例模式，才能保证核⼼交易服务器独⽴控制整个流程。
⾸先我们写⼀个简单的单例类：
这个类可以满⾜基本要求，但是，像这样毫⽆线程安全保护的类，如果我们把它放⼊多线程的环境下，
肯定就会出现问题了，如何解决？我们⾸先会想到对getInstance⽅法加synchronized关键字，如下：
但是，synchronized关键字锁住的是这个对象，这样的⽤法，在性能上会有所下降，因为每次调⽤getInstance()，都要对对象上锁，事实上，只有在第⼀次创建对象的时候需要加锁，之后就不需要了，所以，这个地⽅需要改进。我们改成下⾯这个：
似乎解决了之前提到的问题，将synchronized关键字加在了内部，也就是说当调⽤的时候是不需要加锁的，只有在instance为null，并创建对象的时候才需要加锁，性能有⼀定的提升。但是，这样的情况，
还是有可能有问题的，看下⾯的情况：在Java指令中创建对象和赋值操作是分开进⾏的，也就是说instance = new Singleton()；语句是分两步执⾏的。但是JVM并不保证这两个操作的先后顺序，也就是说有可能JVM 会为新的Singleton实例分配空间，然后直接赋值给instance成员，然后再去初始化这个Singleton实例。这样就可能出错了，我们以A、B两个线程为例：
a>A、B线程同时进⼊了第⼀个if判断
b>A⾸先进⼊synchronized块，由于instance为null，所以它执⾏instance = new Singleton();
c>由于JVM内部的优化机制，JVM先画出了⼀些分配给Singleton实例的空⽩内存，并赋值给instance成员（注意此时JVM没有开始初始化这个实例），然后A离开了synchronized块。
d>B进⼊synchronized块，由于instance此时不是null，因此它马上离开了synchronized块并将结果返回给调⽤该⽅法的程序。
单例模式的几种实现方式
e>此时B线程打算使⽤Singleton实例，却发现它没有被初始化，于是错误发⽣了。
所以程序还是有可能发⽣错误，其实程序在运⾏过程是很复杂的，从这点我们就可以看出，尤其是在写多线程环境下的程序更有难度，有挑战性。我们对该程序做进⼀步优化：
实际情况是，单例模式使⽤内部类来维护单例的实现，JVM内部的机制能够保证当⼀个类被加载的时候，这个类的加载过程是线程互斥的。这样当我们第⼀次调⽤getInstance的时候，JVM能够帮我们保证instance只被创建⼀次，并且会保证把赋值给instance的内存初始化完毕，这样我们就不⽤担⼼上⾯的问题。同时该⽅法也只会在第⼀次调⽤的时候使⽤互斥机制，这样就解决了低性能问题。这样我们暂时总结⼀个完美的单例模式：
其实说它完美，也不⼀定，如果在构造函数中抛出异常，实例将永远得不到创建，也会出错。所以说，⼗分完美的东西是没有的，我们只能根据实际情况，选择最适合⾃⼰应⽤场景的实现⽅法。也有⼈这样实现：因为我们只需要在创建类的时候进⾏同步，所以只要将创建和getInstance()分开，单独为创建加synchronized关键字，也是可以的：
考虑性能的话，整个程序只需创建⼀次实例，所以性能也不会有什么影响。
补充：采⽤"影⼦实例"的办法为单例对象的属性同步更新

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