Basic Programming：设计模式-策略模式

单例模式

介绍

优点：节约内存和保证共享计算的结果正确，以及方便管理。

应用：

全局信息类：例如任务管理器对象，或者需要一个对象记录整个网站的在线流量等信息。
无状态工具类：类似于整个系统的日志对象，我们只需要一个单例日志对象负责记录，管理系统日志信息。

写法

单例模式有 8 种，很多时候存在 饿汉式单例 以及 懒汉式单例 的概念。

饿汉式单例： 在获取单例对象之前对象已经创建完成了。
懒汉式单例： 在真正需要单例对象的时候才创建出该对象。

写法很多，给出一种推荐写法，推荐面试使用：

/**
* 双重检查，延迟加载
*/
public class Singleton01 {
    // volatile 保证指令不会重排序和可见性
    private volatile static Singleton01 INSTANCE = null;

    private Singleton01() {

    }

    public static Singleton01 getInstance() {
        if (INSTANCE == null) {
            synchronized (Singleton01.class) {
                if (INSTANCE == null) {
                    INSTANCE = new Singleton01();
                }
            }
        }
        return INSTANCE;
    }
}

为什么静态成员变量要加上 volatile 关键字呢？

解释该问题之前，我们需要知道 Java 创建对象的步骤：
a.分配内存空间
b.调用构造器，初始化实例
c.返回地址给引用

在这几步中，底层可能进行对象创建的重排序操作，b、c 步骤在执行的过程中会互换：
a.分配内存空间
b.返回地址给引用（此时静态变量已经不为null了，对象还没有初始化）
c.调用构造器，初始化实例

如果不使用 volatile 关键字，可能会发生指令重排序。下面使用 A、B 线程举例。

线程A：
1.分配内存空间
2.返回地址给引用
3.调用构造器，初始化实例

线程B：
认为静态变量不为null，直接得到对象的内存地址。但是该对象还没有初始化完成，如果线程B使用该对象去操作，会出现部分值缺失（NPE）。

所以为了确保线程安全，我们需要加上该关键字。

静态内部类单例模式

基于类的初始化实现延迟加载和线程安全的单例设计。

JVM 在类的初始化阶段（即在Class被加载后，且线程使用之前），会执行类的初始化。在执行类的初始化期间，JVM 会获得一个锁，这个锁可以同步多个线程对同一个类的初始化。基于这个特性，可以实现另一种线程安全的延迟初始化方案。

public class Singleton02 {

    private Singleton02() {

    }

    // 静态内部类
    private static class InnerClass {
        // JVM 在类的初始化阶段（即在Class被加载后，且线程使用之前），会执行类的初始化。
        // 在执行类的初始化期间，JVM 会获得一个锁，这个锁可以同步多个线程对同一个类的初始化。
        // 基于这个特性，可以实现另一种线程安全的延迟初始化方案。
        private static final Singleton02 INSTANCE = new Singleton02();
    }

    public static Singleton02 getInstance() {
        return InnerClass.INSTANCE;
    }
}

静态内部类是在被调用时才会被加载，这种方案实现了懒汉单例的一种思想，需要用到的时候才去创建单例，加上JVM的特性，这种方式又实现了线程安全的创建单例对象。
通过对比基于 volatile 的双重检查锁定方案和基于类的初始化方案的对比，我们会发现基于类的初始化的方案的实现代码更为简洁。但是基于 volatile 的双重检查方案有一个额外的优势： 除了可以对静态字段实现延迟加载初始化，还可以对实例字段实现延迟初始化。

枚举实现单例

枚举实际上是一种多例的模式，如果我们只定义一个实例就是单例了。

public enum Singleon03 {
    INSTANCE;
    public void whatever() {
        ...
    }
}

枚举是 Java 提供的一种特性，已经实现了线程安全机制。

枚举实现单例只是一种实现策略，或者面试的回答方案，实际开发中通常不使用该方式。通常被用来作为信息的标志和分类。

策略模式

策略模式也是非常常用的一种模式，使用策略模式可以轻松扩展第三方服务，非常适合 if 比较多的情况。为什么这么说呢？主要是它和模板模式比较像，这样说区别比较明显。

顾名思义，策略模式使用时至少有两种不同的策略（简单理解为两个 if），所以当根据多个不同的条件走不同的分支时非常灵活，而且方便扩展。策略模式是符合开闭原则的。

模式举例

以快递举例吧，比如我国有很多的快递公司：京东、韵达、圆通、中通、申通等等。当你的系统集成这些服务时，在用户下单的时候，需要根据条件去选择不同的快递，每家快递的收费情况、运输质量等也是不同的。如果使用 if-else-if 会有大段大段的代码块，后期根据快递公司的业务变动维护自己的系统要改一些地方，这时候就比较头疼了。

这个时候就可以考虑使用策略模式，定义通用的方法在一个接口中，然后为每家快递公司创建一个类去实现这个接口，为每家快递公司编写自己的实现就可以了。

说到这里，你可能觉得它和模板模式很类似。所以接下来说说区别。

模板方法通常是抽象模板，里面通常包含两部分：通用的算法实现；留给子类实现的抽象方法。

策略模式一般使用接口提供，由具体的实现类编写处理逻辑，提供算法。

可以看到，模板方法模式一般只针对一套算法，对同一套算法的不同实现细节进行抽象；而策略模式对多种算法进行不同的实现，所以策略模式相比模板模式更加灵活，算法与算法之间一般没有冗余代码。
策略模式的关注点更广，模板模式的关注点更深。它们不能相互替换，但可以组合使用。