Java Design Pattern（2）

一. Factory (Spring Bean Creation)

在Spring中，构成应用程序主干并由Spring IoC 容器管理的对象称为bean。bean是一个由Spring IoC容器实例化，组装和管理的对象。否则，bean只是应用程序中许多对象之一。Bean及其之间的依赖关系反映在容器使用的配置元数据中。

Bean定义包含称为配置元数据的信息，容器需要知道以下内容 -

• • 如何创建一个bean
  • Bean的生命周期细节
  • Bean的依赖关系

Spring配置元数据

Spring IoC容器与实际编写此配置元数据的格式完全分离。以下是为Spring容器提供配置元数据的三种重要方法 -

• • 基于XML的配置文件。
  • 基于注释的配置
  • 基于Java的配置

Spring创建Bean的大致过程

1. 实例化BeanFactoryPostProcessor实现类
2. 调用BeanFactoryPostProcessor#postProcessBeanFactory
3. 实例化BeanPostProcessor实现类
4. 调用InstantiationAwareBeanPostProcessor#postProcessBeforeInstantiation
5. 实例化Bean
6. 调用InstantiationAwareBeanProcessor#postProcessAfterInstantiation
7. 调用InstantiationAwareBeanPostProcessor#postProcessPropertyValues
8. 为Bean注入属性
9. 调用BeanNameAware#setBeanName
10. 调用BeanClassLoaderAware#setBeanClassLoader
11. 调用BeanFactoryAware#setBeanFactory
12. 调用BeanPostProcessor#postProcessBeforeInitialization
13. 调用InitializingBean#afterPropertiesSet
14. 调用Bean的init-method
15. 调用BeanPostProcessor#postProcessAfterInitialization

参考：https://www.cnblogs.com/micrari/p/7354650.html

二.Singleton

单例模式（Singleton Pattern）是 Java 中最简单的设计模式之一。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。

这种模式涉及到一个单一的类，该类负责创建自己的对象，同时确保只有单个对象被创建。这个类提供了一种访问其唯一的对象的方式，可以直接访问，不需要实例化该类的对象。

注意：

• • 1、单例类只能有一个实例。
  • 2、单例类必须自己创建自己的唯一实例。
  • 3、单例类必须给所有其他对象提供这一实例。

单例模式的几种实现方式

单例模式的实现有多种方式，如下所示：

1、懒汉式，线程不安全

是否 Lazy 初始化：是

是否多线程安全：否

实现难度：易

描述：这种方式是最基本的实现方式，这种实现最大的问题就是不支持多线程。因为没有加锁 synchronized，所以严格意义上它并不算单例模式。
这种方式 lazy loading 很明显，不要求线程安全，在多线程不能正常工作。

2、懒汉式，线程安全

是否 Lazy 初始化：是

是否多线程安全：是

实现难度：易

描述：这种方式具备很好的 lazy loading，能够在多线程中很好的工作，但是，效率很低，99% 情况下不需要同步。
优点：第一次调用才初始化，避免内存浪费。
缺点：必须加锁 synchronized 才能保证单例，但加锁会影响效率。
getInstance() 的性能对应用程序不是很关键（该方法使用不太频繁）。

3、饿汉式

是否 Lazy 初始化：否

是否多线程安全：是

实现难度：易

描述：这种方式比较常用，但容易产生垃圾对象。
优点：没有加锁，执行效率会提高。
缺点：类加载时就初始化，浪费内存。
它基于 classloader 机制避免了多线程的同步问题，不过，instance 在类装载时就实例化，虽然导致类装载的原因有很多种，在单例模式中大多数都是调用 getInstance 方法， 但是也不能确定有其他的方式（或者其他的静态方法）导致类装载，这时候初始化 instance 显然没有达到 lazy loading 的效果。

 

4、双检锁/双重校验锁（DCL，即 double-checked locking）

JDK 版本：JDK1.5 起

是否 Lazy 初始化：是

是否多线程安全：是

实现难度：较复杂

描述：这种方式采用双锁机制，安全且在多线程情况下能保持高性能。
getInstance() 的性能对应用程序很关键。

5、登记式/静态内部类

是否 Lazy 初始化：是

是否多线程安全：是

实现难度：一般

描述：这种方式能达到双检锁方式一样的功效，但实现更简单。对静态域使用延迟初始化，应使用这种方式而不是双检锁方式。这种方式只适用于静态域的情况，双检锁方式可在实例域需要延迟初始化时使用。
这种方式同样利用了 classloader 机制来保证初始化 instance 时只有一个线程，它跟第 3 种方式不同的是：第 3 种方式只要 Singleton 类被装载了，那么 instance 就会被实例化（没有达到 lazy loading 效果），而这种方式是 Singleton 类被装载了，instance 不一定被初始化。因为 SingletonHolder 类没有被主动使用，只有通过显式调用 getInstance 方法时，才会显式装载 SingletonHolder 类，从而实例化 instance。想象一下，如果实例化 instance 很消耗资源，所以想让它延迟加载，另外一方面，又不希望在 Singleton 类加载时就实例化，因为不能确保 Singleton 类还可能在其他的地方被主动使用从而被加载，那么这个时候实例化 instance 显然是不合适的。这个时候，这种方式相比第 3 种方式就显得很合理。

6、枚举

JDK 版本：JDK1.5 起

是否 Lazy 初始化：否

是否多线程安全：是

实现难度：易

描述：这种实现方式还没有被广泛采用，但这是实现单例模式的最佳方法。它更简洁，自动支持序列化机制，绝对防止多次实例化。
这种方式是 Effective Java 作者 Josh Bloch 提倡的方式，它不仅能避免多线程同步问题，而且还自动支持序列化机制，防止反序列化重新创建新的对象，绝对防止多次实例化。不过，由于 JDK1.5 之后才加入 enum 特性，用这种方式写不免让人感觉生疏，在实际工作中，也很少用。
不能通过 reflection attack 来调用私有构造方法。

 三.Prototype

原型模式（Prototype Pattern）是用于创建重复的对象，同时又能保证性能。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。

这种模式是实现了一个原型接口，该接口用于创建当前对象的克隆。当直接创建对象的代价比较大时，则采用这种模式。例如，一个对象需要在一个高代价的数据库操作之后被创建。我们可以缓存该对象，在下一个请求时返回它的克隆，在需要的时候更新数据库，以此来减少数据库调用。

相关角色

1. 客户(Client)角色：客户类提出创建对象的请求；
2. 抽象原型(Prototype)角色：这是一个抽象角色，通常由一个Java接口或者Java抽象类实现。此角色定义了的具体原型类所需的实现的方法。
3. 具体原型(Concrete Prototype)角色：此角色需要实现抽象原型角色要求的克隆相关的接口。

四.Proxy (Example in AOP)

在代理模式（Proxy Pattern）中，一个类代表另一个类的功能。这种类型的设计模式属于结构型模式。

在代理模式中，我们创建具有现有对象的对象，以便向外界提供功能接口

语法：

//Create object to be proxied
Student student = new Student();

//Create the Proxy Factory
AspectJProxyFactory proxyFactory = new AspectJProxyFactory(student);

//Add Aspect class to the factory
proxyFactory.addAspect(Logging.class);

//Get the proxy object
Student proxyStudent = proxyFactory.getProxy();

//Invoke the proxied method.
proxyStudent.getAge();

Logging.java
package com.tutorialspoint;

import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;
import org.aspectj.lang.annotation.PointCut;
import org.aspectj.lang.annotation.Before;

@Aspect
public class Logging {

   /** Following is the definition for a PointCut to select
    *  all the methods available. So advice will be called
    *  for all the methods.
    */
   @PointCut("execution(* com.tutorialspoint.Student.getAge(..))")
   private void selectGetAge(){}

   /** 
    * This is the method which I would like to execute
    * before a selected method execution.
    */
   @Before("selectGetAge()")
   public void beforeAdvice(){
      System.out.println("Going to setup student profile.");
   }  

Student.java
package com.tutorialspoint;

public class Student {
   private Integer age;
  
   public void setAge(Integer age) {
      this.age = age;
   }
   
   public Integer getAge() {
      System.out.println("Age : " + age );
      return age;
   }   
}

MainApp.java
package com.tutorialspoint;

import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;
import org.springframework.aop.aspectj.annotation.AspectJProxyFactory;

public class MainApp {
   public static void main(String[] args) {
      ApplicationContext context = 
         new ClassPathXmlApplicationContext("Beans.xml");

      Student student = (Student) context.getBean("student");

      //Create the Proxy Factory
      AspectJProxyFactory proxyFactory = new AspectJProxyFactory(student);

      //Add Aspect class to the factory
      proxyFactory.addAspect(Logging.class);

      //Get the proxy object
      Student proxyStudent = proxyFactory.getProxy();

      //Invoke the proxied method.
      proxyStudent.getAge();
 
   }
}

Beans.xml
<?xml version = "1.0" encoding = "UTF-8"?>
<beans xmlns = "http://www.springframework.org/schema/beans"
   xmlns:xsi = "http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" 
   xmlns:aop = "http://www.springframework.org/schema/aop"
   xsi:schemaLocation = "http://www.springframework.org/schema/beans
   http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-3.0.xsd 
   http://www.springframework.org/schema/aop 
   http://www.springframework.org/schema/aop/spring-aop-3.0.xsd ">

   <!-- Definition for student bean -->
   <bean id = "student" class = "com.tutorialspoint.Student">
      <property name = "age"  value = "11"/>      
   </bean>

   <!-- Definition for logging aspect -->
   <bean id = "logging" class = "com.tutorialspoint.Logging"/> 
      
</beans>