Android开发常见的设计模式

单例模式

概念：

确保某一个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。

优点：

• 对于那些比较耗内存的类，只实例化一次可以大大提高性能，尤其是在移动开发中。
• 保持程序运行的时候，始终只有一个实例存在内存中

例子：

public class Singleton {
    private static volatile Singleton instance = null;

    private Singleton(){
    }
 
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

编写单例模式，需要记住的特点：

• 必须防止外部可以调用构造函数进行实例化，因此构造函数必须私有化。
• 必须定义一个静态函数获得该单例getInstance();
• 单例使用volatile修饰，volatile可以保证不同线程对这个变量进行操作时的可见性，即一个线程修改了某个变量的值，这新值对其他线程来说是立即可见的。
• 使用synchronized 进行同步处理，并且双重判断是否为null，我们看到synchronized (Singleton.class)里面又进行了是否为null的判断，这是因为一个线程进入了该代码，如果另一个线程在等待，这时候前一个线程创建了一个实例出来完毕后，另一个线程获得锁进入该同步代码，实例已经存在，没必要再次创建，因此这个判断是否是null还是必须的。

Build模式

概念：

将一个复杂对象的构建与它的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。

优点：

提高代码的可读性。

例子：

public class Person {
    private String name;
    private int age;
    private double height;
    private double weight;

    privatePerson(Builder builder) {
        this.name=builder.name;
        this.age=builder.age;
        this.height=builder.height;
        this.weight=builder.weight;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public double getHeight() {
        return height;
    }

    public void setHeight(double height) {
        this.height = height;
    }

    public double getWeight() {
        return weight;
    }

    public void setWeight(double weight) {
        this.weight = weight;
    }

    static class Builder{
        private String name;
        private int age;
        private double height;
        private double weight;
        public Builder name(String name){
            this.name=name;
            return this;
        }
        public Builder age(int age){
            this.age=age;
            return this;
        }
        public Builder height(double height){
            this.height=height;
            return this;
        }

        public Builder weight(double weight){
            this.weight=weight;
            return this;
        }

        public Person build(){
            return new Person(this);
        }
    }
}

编写一个Person类，里面有一个叫Builder的静态内部类，他们的属性是一样的。把Person类的构造函数私有化，参数是Builder，把Builder类中的属性对应赋值给Person类。Builder类里面有对应各个属性名的方法，有点像Setter方法，唯一不同是返回值返回的是this。Builder类里面还有build方法，返回Person对象，return new Person(this);

然后我们就可以这样创建Person类对象了：

Person.Builder builder=new Person.Builder();
Person person=builder
        .name("张三")
        .age(18)
        .height(178.5)
        .weight(67.4)
        .build();

Android 里面的AlertDialog，StringBuilder，StringBuffer 都有运用到Build模式。

观察者模式

概念：

定义对象间的一种一对多的依赖关系，当一个对象的状态发送改变时，所有依赖于它的对象都能得到通知并被自动更新

例子：

天气对象：

public class Weather {
    private String description;

    public Weather(String description) {
        this.description = description;
    }

    public String getDescription() {
        return description;
    }

    public void setDescription(String description) {
        this.description = description;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Weather{" +
                "description='" + description + '\'' +
                '}';
    }
}

被观察者：

public class Observable<T> {
    List<Observer<T>> mObservers = new ArrayList<Observer<T>>();

    public void register(Observer<T> observer) {
        if (observer == null) {
            throw new NullPointerException("observer == null");
        }
        synchronized (this) {
            if (!mObservers.contains(observer))
                mObservers.add(observer);
        }
    }

    public synchronized void unregister(Observer<T> observer) {
        mObservers.remove(observer);
    }

    public void notifyObservers(T data) {
        for (Observer<T> observer : mObservers) {
            observer.onUpdate(this, data);
        }
    }

}

观察者需要实现的接口：

public interface Observer<T> {
    void onUpdate(Observable<T> observable,T data);
}

Main函数：

public class Main {
    public static void main(String [] args){
        Observable<Weather> observable=new Observable<Weather>();
        Observer<Weather> observer1=new Observer<Weather>() {
            @Override
            public void onUpdate(Observable<Weather> observable, Weather data) {
                System.out.println("观察者1："+data.toString());
            }
        };
        Observer<Weather> observer2=new Observer<Weather>() {
            @Override
            public void onUpdate(Observable<Weather> observable, Weather data) {
                System.out.println("观察者2："+data.toString());
            }
        };

        observable.register(observer1);
        observable.register(observer2);


        Weather weather=new Weather("晴转多云");
        observable.notifyObservers(weather);

        Weather weather1=new Weather("多云转阴");
        observable.notifyObservers(weather1);

        observable.unregister(observer1);

        Weather weather2=new Weather("台风");
        observable.notifyObservers(weather2);

    }
}

Android的广播机制就是使用的观察者模式。

原型模式

概念：

用原型实例指定创建对象的种类，并通过拷贝这些原型创建新的对象。

要实现原型模式，只需要按照下面的几个步骤去实现即可。

• 实现Clone接口：

public class Person implements Cloneable{

}

• 重写Object的clone方法

@Override
public Object clone(){
    return null;
}

• 实现clone方法中的拷贝逻辑

@Override
public Object clone(){
    Person person=null;
    try {
        person=(Person)super.clone();
        person.name=this.name;
        person.weight=this.weight;
        person.height=this.height;
        person.age=this.age;
    } catch (CloneNotSupportedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    return person;
}

• 测试：

public class Main {
    public static void main(String [] args){
        Person p=new Person();
        p.setAge(18);
        p.setName("张三");
        p.setHeight(178);
        p.setWeight(65);
        System.out.println(p);

        Person p1= (Person) p.clone();
        System.out.println(p1);

        p1.setName("李四");
        System.out.println(p);
        System.out.println(p1);
    }
}

• 一个对象需要提供给其他对象访问，而且各个调用者可能都需要修改其值时，可以考虑使用原型模式拷贝多个对象供调用者使用，即保护性拷贝。

注意：这里的克隆是浅克隆，只是克隆引用，所以，如果要克隆ArrayList，需要再克隆一次。

person.hobbies=(ArrayList<String>)this.hobbies.clone();

策略模式

概念：

策略模式定义了一些列的算法，并将每一个算法封装起来，而且使它们还可以相互替换。策略模式让算法独立于使用它的客户而独立变换。

• 首先，需要定义一个策略接口。

public interface Strategy {
    void travel();
}

• 然后根据不同的出行方式实行对应的接口

public class WalkStrategy implements Strategy{

    @Override
    public void travel() {
        System.out.println("walk");
    }

public class PlaneStrategy implements Strategy{

    @Override
    public void travel() {
        System.out.println("plane");
    }

}

public class SubwayStrategy implements Strategy{

    @Override
    public void travel() {
        System.out.println("subway");
    }

}

• 此外还需要一个包装策略的类，并调用策略接口中的方法

public class TravelContext {
    Strategy strategy;

    public Strategy getStrategy() {
        return strategy;
    }

    public void setStrategy(Strategy strategy) {
        this.strategy = strategy;
    }

    public void travel() {
        if (strategy != null) {
            strategy.travel();
        }
    }
}

可以看到，应用了策略模式后，如果我们想增加新的出行方式，完全不必要修改现有的类，我们只需要实现策略接口即可，这就是面向对象中的对扩展开放准则。假设现在我们增加了一种自行车出行的方式。只需新增一个类即可。

参考：Android开发中常见的设计模式