Java 之設計模式

1.單例模式

1. ??餓漢式（Eager Initialization）??

??核心原理??：類加載時立即創建實例，通過靜態變量直接初始化。
??代碼示例??：

public class Singleton {private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();private Singleton() {} // 私有構造public static Singleton getInstance() {return INSTANCE;}
}

??特點??：
- ? ??線程安全??：JVM 類加載機制保證唯一實例。
- ? ??非延遲加載??：實例在類加載時創建，若未被使用則浪費資源。
??適用場景??：實例小、啟動時即需使用的場景（如配置管理器）

2. ??懶漢式（Lazy Initialization）??

(1) 基礎版（線程不安全）

??代碼示例??：

public class Singleton {private static Singleton instance;private Singleton() {}public static Singleton getInstance() {if (instance == null) {instance = new Singleton(); // 多線程下可能重復創建}return instance;}
}

??問題??：多線程并發時可能創建多個實例

3. ??雙重檢查鎖（Double-Checked Locking, DCL）?

? ? ?volatile在DCL中的兩個核心作用：禁止指令重排序和保證內存可見性?

??核心優化??：減少同步次數，兼顧性能與線程安全。
??代碼示例??：

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;}
}

關鍵點??：

? ??延遲加載??：實例在首次調用時創建。
? ??高效同步??：僅首次創建時加鎖。
?? ??需 volatile??：防止指令重排序導致未初始化對象被使用（JDK 1.5+ 生效）

4. ??靜態內部類（Static Inner Class）??

??原理??：利用 JVM 類加載機制，內部類首次調用時才加載并初始化實例。
??代碼示例??：

public class Singleton {private Singleton() {}private static class Holder {static final Singleton INSTANCE = new Singleton();}public static Singleton getInstance() {return Holder.INSTANCE;}
}

點??：
- ? ??線程安全??：類加載過程由 JVM 保證同步。
- ? ??延遲加載??：無額外同步開銷。
??局限??：無法通過參數初始化實例

2.生產者-消費者模式

生產者-消費者模式是一種經典的并發設計模式，用于解決生產者和消費者線程之間的資源協作問題。其核心是??通過共享緩沖區（BlockingQueue）解耦生產與消費邏輯??，平衡兩者的處理速度差異。以下是該模式的實現方式、關鍵要點及最佳實踐

1.核心實現方式??

1. ??基礎版：wait()/notifyAll()??

通過?synchronized塊和?wait()/notifyAll()手動控制線程協作

public class Buffer {private Queue<Integer> queue = new LinkedList<>();private int capacity = 10;public synchronized void produce(int value) throws InterruptedException {while (queue.size() == capacity) { // 緩沖區滿時等待wait();}queue.offer(value);notifyAll(); // 喚醒所有等待線程}public synchronized int consume() throws InterruptedException {while (queue.isEmpty()) { // 緩沖區空時等待wait();}int value = queue.poll();notifyAll(); // 喚醒生產者return value;}
}

2.核心組件與原理??

??生產者??
- 負責生成數據（如網絡請求結果、傳感器數據）并存入緩沖區。
- 當緩沖區滿時，生產者線程自動阻塞（避免資源浪費）。
??消費者??
- 從緩沖區取出數據并處理（如更新 UI、保存到數據庫）。
- 當緩沖區空時，消費者線程自動阻塞（避免空轉）。
??緩沖區??
- 作為數據中轉站，通常用??線程安全隊列??實現（如?BlockingQueue）。
- 特性：容量限制、線程安全的存取操作（put()/take()）。
??同步機制??
- 確保生產者和消費者不會同時操作緩沖區導致數據競爭（如隊列空/滿時的阻塞喚醒）

3.Android 典型應用場景??

??異步任務管理??
- 生產者：后臺線程下載圖片 → 消費者：主線程更新 UI。
- 示例：HandlerThread+?Handler實現任務隊列（生產者投遞任務，Looper消費任務）。
??數據流處理??
- 生產者：攝像頭采集幀 → 消費者：子線程進行圖像識別。
??高并發請求控制??
- 限制同時處理的網絡請求數量（如線程池任務隊列。
??跨進程通信??
- 通過?IntentService或?WorkManager實現后臺任務生產與消費

3.工廠模式

1. ??簡單工廠模式（靜態工廠）??

??核心??：一個工廠類根據參數創建不同對象。
??Android應用??：
- BitmapFactory：通過decodeResource()、decodeFile()等方法，根據資源類型自動創建Bitmap，隱藏JPEG/PNG等格式的解碼細節。
- ??通知創建??：統一工廠根據類型生成不同樣式通知（如基礎通知、大圖通知）。

?2. ??工廠方法模式（子類決策）??

??核心??：定義抽象工廠接口，由子類實現具體對象創建。
??Android應用??：
- LayoutInflater：
  - 系統通過onCreateView()抽象方法，讓子類決定如何創建View。
  - ??自定義場景??：通過setFactory2()替換系統控件（如全局將TextView替換為AppCompatTextView），實現兼容性適配。
- ??RecyclerView??：onCreateViewHolder()由子類決定創建哪種ViewHolder，解耦視圖類型與適配器邏輯。

?3. ??抽象工廠模式（產品家族）??

??核心??：創建一組相關對象（如整套UI組件）。
??Android應用??：
- Resources體系：根據設備配置（分辨率、語言）自動加載匹配的Drawable、字符串等資源，不同ResourcesImpl生產當前環境所需的資源家族。
- ??主題切換??：為深色/淺色模式提供配套的按鈕、文本框等UI組件。

? 4. ??開源框架中的應用??

??Retrofit??：Converter.Factory根據接口返回類型選擇數據解析器（如GsonConverterFactory）。
??Glide??：ModelLoaderFactory根據數據類型（URL、File等）創建對應的資源加載器

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