1. 單例模式的實現方式及線程安全
單例模式（Singleton Pattern）確保一個類只有一個實例，并提供一個全局訪問點。以下是常見的單例模式實現方式，以及如何保證線程安全：
單例模式的實現方式
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餓漢式（Eager Initialization）
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實現：在類加載時就創建實例（靜態初始化）。
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代碼示例
public class Singleton {private static final Singleton instance = new Singleton();private Singleton() {}public static Singleton getInstance() {return instance;}} -
線程安全：天生線程安全，因為實例在類加載時創建，JVM保證類加載過程是線程安全的。
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優缺點：簡單，但可能會導致資源浪費（如果實例未被使用）。
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懶漢式（Lazy Initialization）
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實現：在第一次調用時創建實例。
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代碼示例（非線程安全）
public class Singleton {private static Singleton instance;private Singleton() {}public static Singleton getInstance() {if (instance == null) {instance = new Singleton();}return instance;}} -
線程安全問題：多線程環境下，可能多個線程同時判斷instance == null，導致多次創建實例。
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改進（加鎖）
public class Singleton {private static Singleton instance;private Singleton() {}public static synchronized Singleton getInstance() {if (instance == null) {instance = new Singleton();}return instance;} }- 使用synchronized關鍵字保證線程安全，但鎖粒度較大，性能較低。
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雙重檢查鎖（Double-Checked Locking）
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實現：在懶漢式基礎上優化，使用雙重檢查和volatile關鍵字。
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代碼示例
收起自動換行
public class Singleton {private static volatile Singleton instance;private Singleton() {}public static Singleton getInstance() {if (instance == null) {synchronized (Singleton.class) {if (instance == null) {instance = new Singleton();}}}return instance;} } -
線程安全：volatile防止指令重排序，確保實例初始化完成前其他線程不會訪問；雙重檢查減少鎖的開銷。
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優缺點：性能較高，但代碼稍復雜。
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靜態內部類（Static Inner Class）
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實現：利用靜態內部類的延遲加載特性。
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代碼示例
public class Singleton {private Singleton() {}private static class SingletonHolder {private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();}public static Singleton getInstance() {return SingletonHolder.INSTANCE;}} -
線程安全：JVM保證靜態內部類加載時是線程安全的，且只有在調用getInstance時才加載SingletonHolder，實現懶加載。
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優缺點：兼顧懶加載和線程安全，推薦使用。
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枚舉單例（Enum Singleton）
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實現：利用Java枚舉類型的特性。
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代碼示例
public enum Singleton {INSTANCE;public void doSomething() {// 業務邏輯}} -
線程安全：JVM保證枚舉的實例化是線程安全的，且能防止反射和序列化破壞單例。
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優缺點：簡潔、安全，但不適合復雜的初始化邏輯。
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保證線程安全的關鍵點
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餓漢式和枚舉：天生線程安全，依賴JVM類加載機制。
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懶漢式：需加鎖（如synchronized）或使用雙重檢查鎖。
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雙重檢查鎖：結合volatile和synchronized，防止指令重排序和多線程競爭。
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靜態內部類：利用JVM類加載機制，延遲加載且線程安全。
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序列化和反射攻擊
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防止反射：構造函數拋出異常或使用枚舉。
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防止序列化破壞：在類中添加
readResolve
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private Object readResolve() {return instance;2. 策略模式（Strategy Pattern）
定義
策略模式是一種行為型設計模式，定義一系列算法（策略），將每個算法封裝起來，并使它們可以互換。客戶端可以根據需要選擇不同的策略，而不改變調用代碼。
核心組成
- 抽象策略接口（Strategy）：定義算法的接口。
- 具體策略類（ConcreteStrategy）：實現具體算法。
- 上下文類（Context）：持有策略接口的引用，負責調用具體策略。
代碼示例
// 策略接口interface Strategy {int execute(int a, int b);
}// 具體策略：加法
class AddStrategy implements Strategy {@Overridepublic int execute(int a, int b) {return a + b;}
}// 具體策略：減法class SubtractStrategy implements Strategy {@Overridepublic int execute(int a, int b) {return a - b;}
}// 上下文class Context {private Strategy strategy;public void setStrategy(Strategy strategy) {this.strategy = strategy;}public int executeStrategy(int a, int b) {return strategy.execute(a, b);}
}// 使用public class Main {public static void main(String[] args) {Context context = new Context();context.setStrategy(new AddStrategy());System.out.println(context.executeStrategy(5, 3)); // 輸出 8context.setStrategy(new SubtractStrategy());System.out.println(context.executeStrategy(5, 3)); // 輸出 2}}
使用場景
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多種算法或行為：當一個類有多種行為，且這些行為可以根據上下文動態切換時（如支付方式：微信、支付寶、銀行卡）。
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避免條件語句：替代大量if-else或switch語句，使代碼更清晰。
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算法獨立性：需要將算法與客戶端代碼解耦，方便擴展和維護。
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典型案例
- 排序算法選擇（如快速排序、歸并排序）。
- 支付系統（不同支付方式）。
- 游戲中的角色技能（不同技能效果）。
優缺點
- 優點：靈活、可擴展，符合開閉原則；代碼復用性高。
- 缺點：客戶端需要了解所有策略；策略類可能較多。
3. 模板方法模式（Template Method Pattern）
定義
模板方法模式是一種行為型設計模式，定義一個操作的算法骨架，將某些步驟延遲到子類實現。父類控制算法流程，子類提供具體實現。
核心組成
- 抽象模板類（AbstractClass）：定義算法骨架（模板方法）和抽象方法。
- 具體子類（ConcreteClass）：實現抽象方法，提供具體邏輯。
代碼示例
// 抽象模板類abstract class AbstractClass {// 模板方法，定義算法骨架public final void templateMethod() {step1();step2();step3();}protected abstract void step1();protected abstract void step2();protected void step3() { // 可選的鉤子方法 也就是子類可以選擇性進行重寫，不重寫默認執行父類方法System.out.println("Default step3");}
}// 具體子類class ConcreteClass extends AbstractClass {@Overrideprotected void step1() {System.out.println("ConcreteClass: Step 1");}@Overrideprotected void step2() {System.out.println("ConcreteClass: Step 2");}@Overrideprotected void step3() {System.out.println("ConcreteClass: Custom Step 3");}
}// 使用public class Main {public static void main(String[] args) {AbstractClass process = new ConcreteClass();process.templateMethod();}}
使用場景
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固定算法骨架：當多個類共享相同的算法流程，但部分步驟的實現不同（如數據處理流程：讀取、處理、保存）。
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代碼復用：通過父類定義公共邏輯，子類只實現差異化部分。
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控制子類擴展：通過final模板方法限制子類修改算法結構。
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典型案例
- 框架中的生命周期方法（如Spring的ApplicationContext初始化）。
- 游戲開發中關卡流程（加載、運行、結束）。
- 報表生成（數據采集、格式化、輸出）。
優缺點
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優點：提高代碼復用性；算法結構統一，易于維護；符合開閉原則。
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缺點：子類數量可能增多；父類設計復雜時可能限制靈活性。
使用場景 適合抽象類 適合接口 需要代碼復用 ? 適合，支持方法和成員變量實現 ? 不適合（除非 default 方法） 表示“是什么”（is-a） ? 抽象類適合建層次結構 ? 接口更適合“能做什么” 表示“能做什么”（has ability to） ? ? 非常適合，比如 Serializable,Runnable要求多個類共享部分邏輯 ? 用抽象類抽取通用部分 ? 接口不適合寫邏輯實現 實現多個類型/能力組合 ? 不能多繼承 ? 接口天生支持多繼承
總結對比
- 單例模式：確保單一實例，關注對象創建，需考慮線程安全（如雙重檢查鎖、靜態內部類）。
- 策略模式：關注行為切換，適合動態選擇算法，解耦客戶端與算法實現。
- 模板方法模式：關注算法骨架，適合固定流程但細節可變，強調繼承和復用。
拓展：責任鏈模式（Chain of Responsibility Pattern）是一種行為型設計模式，用于將請求的發送者和接收者解耦，使多個對象都有機會處理這個請求。該模式將處理請求的對象組成一條鏈，請求沿著這條鏈傳遞，直到被某個對象處理為止。
結構圖（類圖）
Client --> Handler1 --> Handler2 --> Handler3 --> …
核心類圖包括：
Handler（抽象處理者）
定義處理請求的接口。
持有下一個處理者的引用。
ConcreteHandler（具體處理者）
實現請求處理的邏輯。
如果自己不能處理，則將請求轉發給下一個處理者。
Client（客戶端）
創建處理鏈，并將請求傳入第一個處理者。
** 應用場景
審批流程（如：員工請假、軟件發布等）**
Java Web 的 Filter 過濾器鏈
Spring Security 的認證授權鏈
Netty 的 ChannelPipeline
🧑?💻 Java 示例（審批流程）
比如一個請假流程，組長可以審批 1 天，經理可以審批 3 天，總監可以審批 7 天：
抽象處理者
```java
public abstract class LeaveHandler {protected LeaveHandler next;public void setNext(LeaveHandler next) {this.next = next;}public abstract void handleRequest(int days);
}
具體處理者
public class TeamLeader extends LeaveHandler {@Overridepublic void handleRequest(int days) {if (days <= 1) {System.out.println("組長審批了 " + days + " 天的假期");} else if (next != null) {next.handleRequest(days);}}
}public class Manager extends LeaveHandler {@Overridepublic void handleRequest(int days) {if (days <= 3) {System.out.println("經理審批了 " + days + " 天的假期");} else if (next != null) {next.handleRequest(days);}}
}public class Director extends LeaveHandler {@Overridepublic void handleRequest(int days) {if (days <= 7) {System.out.println("總監審批了 " + days + " 天的假期");} else {System.out.println("假期太長，不批準");}}
}
客戶端調用
public class Client {public static void main(String[] args) {LeaveHandler teamLeader = new TeamLeader();LeaveHandler manager = new Manager();LeaveHandler director = new Director();teamLeader.setNext(manager);manager.setNext(director);teamLeader.handleRequest(2); // 輸出：經理審批了 2 天的假期teamLeader.handleRequest(6); // 輸出：總監審批了 6 天的假期teamLeader.handleRequest(10); // 輸出：假期太長，不批準}
}
1.責任鏈模式的優點？
解耦請求發送者和接收者。
動態調整處理鏈，靈活性高。
單一職責，每個處理者專注特定請求。
2.缺點？
請求可能未被處理。
鏈過長影響性能。
調試復雜。
3.使用場景？
日志系統（如不同級別日志處理）。
事件處理（如 GUI 事件傳遞）。
審批流程（如逐級審批）。
4.如何避免請求未被處理？
設置默認處理者。
確保鏈配置完整。
 推薦使用 constexpr和模板 (Templates) 作為宏 (#define) 的替代品？?)
