面试中爱问到的设计模式主要是：单例模式、工厂模式、观察者模式、生产者消费者模式，简单总结一下。
1. 单例模式（Singleton）
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：
- 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；
- 省去了new操作符，降低了系统内存的使用频率，减轻GC压力；
- 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，系统会发生混乱（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。
//一个简单的单例类
public class Singleton {
/* 持有私有静态实例，防止被引用，此处赋值为null，目的是实现延迟加载 */
private static Singleton instance = null;
/* 私有构造方法，防止被实例化 */
private Singleton() {
}
/* 静态工程方法，创建实例 */
public static Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
/* 如果该对象被用于序列化，可以保证对象在序列化前后保持一致 */
public Object readResolve() {
return instance;
}
}
这个对象可以满足基本要求，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：
//加同步锁
public static synchronized Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
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()都对对象上锁，事实上只有在第一次创建对象 是需要加锁，改进：
//将锁加在内部
public static Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
synchronized (instance) {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
}
}
return instance;
}
这样当调用时不需要加锁，只有在instance为null，并创建对象的时候才需要加锁，性能有一定提升。但是在Java指令中，创建对象和赋值操作是分开进行的，JVM并不保证这两个操作的先后顺序，即有可能JVM会为新的 Singleton实例分配空间，然后先赋值给instance成员，再初始化这个 Singleton实例。这样就可能出错了。改进：
private static class SingletonFactory{
private static Singleton instance = new Singleton();
}
public static Singleton getInstance(){
return SingletonFactory.instance;
}
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。这样当我们们第一次调用的getInstance的时候，JVM能够帮我们保证instance只被创建一次，并且保证会把赋值给instance的内存初始化完毕，这样我们就不用担心上面的问题。总结：
public class Singleton {
/* 私有构造方法，防止被实例化 */
private Singleton() {
}
/* 此处使用一个内部类来维护单例 */
private static class SingletonFactory {
private static Singleton instance = new Singleton();
}
/* 获取实例 */
public static Singleton getInstance() {
return SingletonFactory.instance;
}
/* 如果该对象被用于序列化，可以保证对象在序列化前后保持一致 */
public Object readResolve() {
return getInstance();
}
}
通过单例模式的学习告诉我们：
- 单例模式理解起来简单，但是具体实现其起来还是有一定的难度；
- synchronized关键字锁定的是对象，在用的时候，一定要在恰当的地方使用（主要需要使用锁的对象和过程，可能有的时候并不是整个对象及整个过程都需要锁）。
采用静态类的方法也可以实现单例模式的下过，二者有什么不同？
- 首先，静态类不能实现接口。（从类的角度说是可以的，但是那样就破坏了静态了。因为接口中不允许有static修饰的方法，所及即使实现了也是非静态的）
- 单例可以被延迟初始化，静态类一般在第一次加载是初始化。之所以延迟加载，是因为有些类比较庞大，所以延迟加载有助于提升性能。
- 单例可以被继承，方法可以被覆写。静态类内部方法都是static，无法被覆写。
- 单例类比较灵活，毕竟从实现上只是一个普通的java类，只要满足单例的基本需求，你可以在里面随心所欲地实现一些其他功能；但是静态类不行。
2. 工厂模式
工厂模式分三种：普通工厂、多个工厂、静态工厂。
2.1. 普通工厂模式
//Sender接口
public interface Sender {
public void Send();
}
//实现类
public class MailSender implements Sender {
@Override
public void Send() {
System.out.println("this is mailsender!");
}
}
public class SmsSender implements Sender {
@Override
public void Send() {
System.out.println("this is sms sender!");
}
}
//工厂类
public class SendFactory {
public Sender produce(String type) {
if ("mail".equals(type)) {
return new MailSender();
} else if ("sms".equals(type)) {
return new SmsSender();
} else {
System.out.println("请输入正确的类型!");
return null;
}
}
}
//测试
public class FactoryTest {
public static void main(String[] args) {
SendFactory factory = new SendFactory();
Sender sender = factory.produce("sms");
sender.Send();
}
}
2.2.多个工厂模式
是对普通工厂模式的改进。在普通工厂模式中，如果传递的字符串出错，则不能正确创建对象，而多个 工厂方法模式提供多个工厂方法，分别创建对象。
//改动SendFactory类
public class SendFactory {
public Sender produceMail(){
return new MailSender();
}
public Sender produceSms(){
return new SmsSender();
}
}
//测试类
public class FactoryTest {
public static void main(String[] args) {
SendFactory factory = new SendFactory();
Sender sender = factory.produceMail();
sender.Send();
}
}
2.3. 静态工厂模式
将上面的多个工厂模式里的方法设置为静态的，不需要创建实例，直接调用即可。
public class SendFactory {
public static Sender produceMail(){
return new MailSender();
}
public static Sender produceSms(){
return new SmsSender();
}
}
public class FactoryTest {
public static void main(String[] args) {
Sender sender = SendFactory.produceMail();
sender.Send();
}
}
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；所以，大多数情况下会选用静态工厂模式。
3. 观察者模式
当一个对象变化时，其他依赖该对象的对象都会受到通知，并且随之变化。对象之间是一种一对多的关系。关系图：
这些类的作用：MySubject类就是我们的主对象，Observer1和Observer2是依赖于MySubject的对象，当MySubject变化时，Observer1和Observer2必然变化 。AbstractSubject类中定义着需要监控的对象列表，可以对其进行修改：增加或删除被监控对象，且当MySubject变化 是 ，负责通知在列表内存存在的对象。
//Observer接口
public interface Observer {
public void update();
}
//两个实现类
public class Observer1 implements Observer {
@Override
public void update() {
System.out.println("observer1 has received!");
}
}
public class Observer2 implements Observer {
@Override
public void update() {
System.out.println("observer2 has received!");
}
}
//Subject接口
public interface Subject {
/*增加观察者*/
public void add(Observer observer);
/*删除观察者*/
public void del(Observer observer);
/*通知所有的观察者*/
public void notifyObservers();
/*自身的操作*/
public void operation();
}
//实现类
public abstract class AbstractSubject implements Subject {
private Vector<Observer> vector = new Vector<Observer>();
@Override
public void add(Observer observer) {
vector.add(observer);
}
@Override
public void del(Observer observer) {
vector.remove(observer);
}
@Override
public void notifyObservers() {
Enumeration<Observer> enumo = vector.elements();
while(enumo.hasMoreElements()){
enumo.nextElement().update();
}
}
}
//主对象
public class MySubject extends AbstractSubject {
@Override
public void operation() {
System.out.println("update self!");
notifyObservers();
}
}
//测试类
public class ObserverTest {
public static void main(String[] args) {
Subject sub = new MySubject();
sub.add(new Observer1());
sub.add(new Observer2());
sub.operation();
}
}
4. 生产者消费者模式
生产者模式应该是可以通过观察者模式来实现的；
需要 使用到同步、线程，属于 多并发行列，和观察者模式的 差异也在于此。
在实际的软件开发过程中，经常会碰到如下场景：某个模块负责产生数据（生产者），这些数据由另一个模块来负责处理（消费者）。
单单抽象出生产者和消费者，还够不上是生产者/消费者模式。该模式还需要有一个缓冲区处于生产者和消费者之间，作为一个中介。生产者把数据放入缓冲区，而消费者从缓冲区取出数据。
缓冲区的作用：解耦、支持并发、支持忙闲不均；
