Spring 设计模式.md

# Spring 设计模式 设计模式是软件开发过程中总结出来的常见问题解决方案，主要目的是降低代码耦合度，提高代码的可扩展性和可维护性 常见的设计原则： - 单一职责原则：一个类尽量只负责一类职责 - 开闭原则：对扩展开放，对修改关闭，即新增功能时尽量通过新增代码实现，而不是修改已有代码 - 依赖倒置原则：面向接口编程，而不是直接依赖具体实现类 注意：开闭原则并不是完全禁止修改原有代码，而是尽量减少新增功能对已有代码的影响。例如，不断增加 `if-else` 分支通常不符合开闭原则的设计目标 ## 工厂模式 核心思想：将对象的**创建与使用**分离，由工厂负责创建对象，业务代码只负责使用对象 ### 不使用工厂模式 假设有两种产品 `ProductA` 和 `ProductB`： ```java // 产品接口 interface Product { void use(); } // 具体产品 class ProductA implements Product { public void use() { System.out.println("使用产品 A"); } } class ProductB implements Product { public void use() { System.out.println("使用产品 B"); } } ``` 业务类直接创建产品： ```java class ProductService { public void execute(String type) { Product product; if ("A".equals(type)) { product = new ProductA(); } else if ("B".equals(type)) { product = new ProductB(); } else { throw new IllegalArgumentException("未知产品"); } product.use(); } } ``` 存在的问题： - 业务类既负责创建对象，又负责使用对象，职责混杂 - 业务类直接依赖 `ProductA`、`ProductB` 等具体实现类 - 新增产品 `ProductC` 时，需要修改 `ProductService` 中的判断逻辑 ### 使用工厂方法模式 通过工厂接口创建产品，每种产品对应一个具体工厂 产品接口及 `ProductA`、`ProductB` 保持不变，只需增加工厂相关代码： ```java // 工厂接口 interface Factory { Product createProduct(); } // 具体工厂 A class FactoryA implements Factory { public Product createProduct() { return new ProductA(); } } // 具体工厂 B class FactoryB implements Factory { public Product createProduct() { return new ProductB(); } } // 后续产品扩展 ``` 业务类不再负责创建具体产品，而是接收外部传入的工厂： ```java class ProductService { private final Factory factory; // 构造函数注入工厂 public ProductService(Factory factory) { this.factory = factory; } public void execute() { Product product = factory.createProduct(); product.use(); } } ``` 由 `Main` 决定使用哪个工厂： ```java class Main { public static void main(String[] args) { // 选择具体工厂 Factory factory = new FactoryA(); // 将工厂传递给业务类 ProductService service = new ProductService(factory); service.execute(); } } ``` 执行结果： ``` 使用产品 A ``` 如果需要使用产品 B，只需修改 `Main` 中的工厂选择： ```java Factory factory = new FactoryB(); ``` 此时，`ProductService` 不需要任何修改，因为它只依赖 `Factory` 接口，不关心具体工厂与产品 如果后续新增产品 C，只需新增 `ProductC` 和 `FactoryC`，原有业务类不需要修改，注意： 1. 工厂方法模式并不是让整个程序完全不需要修改代码，而是将变化集中在工厂选择与对象创建部分，减少对业务逻辑的影响 2. `Main` 仍需要选择具体工厂，实际开发中可以结合配置或 Spring 依赖注入完成 3. 如果对象创建非常简单，也可以直接通过构造函数注入 `Product` 接口实现解耦，不一定需要额外引入工厂模式 ### Spring 中的应用 Spring IoC 容器也体现了类似思想：将 Bean 的创建和依赖管理交给容器，而不是由业务类自行创建依赖对象 ```java @Service class ProductService { public void use() { System.out.println("使用产品"); } } @RestController class ProductController { private final ProductService productService; // 通过构造函数注入 public ProductController(ProductService productService) { this.productService = productService; } } ``` 这里： - `ProductController` 不需要自行 `new ProductService()` - Spring 容器负责创建 `ProductService` Bean，并注入到 `ProductController` - 对象创建与依赖管理交由 Spring 容器完成 Spring 中与工厂模式相关的典型接口： - `BeanFactory`：Spring IoC 容器的基础接口，提供获取和管理 Bean 的能力 - `FactoryBean`：特殊的工厂 Bean，用于封装特定对象的创建逻辑 需要区分： - 工厂模式：解决对象由谁创建、如何创建的问题 - 依赖注入（DI）：解决对象的依赖由谁提供的问题 - Spring IoC：由容器统一负责对象创建、依赖注入及生命周期管理等工作 ### 面试速记 工厂模式将对象的**创建与使用分离**，创建由工厂负责，使用则由业务代码处理 ## 单例模式 > [05 单例模式(创建型)_哔哩哔哩_bilibili](https://www.bilibili.com/video/BV1oYQLBiESn/?spm_id_from=333.788.videopod.sections&vd_source=8c5774f0412cfb872126f5a44585db4f&p=8) 在 Java 中，一个类可以有多个实例，通过 new 便能创建新的实例，但在实际开发中，部分对象不需要反复创建，如：配置管理器、日志记录器等 单例模式保证了一个类只有一个实例，并提供全局访问点 > 注意：数据库连接池管理器可以设计为单例，但数据库连接池中的连接不是单例，一个连接池通常管理多个数据库连接 ### 单例模式的实现方式 常见的实现方式有两种：饿汉式和懒汉式，主要区别在于对象创建的时机 #### 饿汉式 类初始化时便创建实例，无论后续是否使用 ```java public class Singleton { // 类初始化时创建实例 private static final Singleton INSTANCE = new Singleton(); // 私有构造函数，防止外部 new private Singleton() {} // 提供全局访问点 public static Singleton getInstance() { return INSTANCE; } } ``` 特点： - 实现简单，线程安全（由 JVM 类初始化机制保证） - 即使没有使用该实例，也会在类初始化时创建 #### 懒汉式 第一次获取实例时才创建对象，实现延迟加载 ```java 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; } } ``` 这里采用双重检查锁（DCL）： - 第一次判断：实例存在时直接返回，避免每次获取都加锁 - `synchronized`：保证多个线程不会同时创建实例 - 第二次判断：避免多个线程依次获得锁后重复创建 - `volatile`：保证可见性，并禁止影响安全发布的指令重排序 ### Spring 中的单例模式 Spring 中的 Bean 默认采用 `singleton` （单例）作用域 核心思想：通过 map 缓存管理 Bean，存在则直接返回，不存在则创建 ```java // 通过 ConcurrentHashMap（线程安全） 实现单例注册表 private final Map singletonObjects = new ConcurrentHashMap(64); public Object getSingleton(String beanName, ObjectFactory singletonFactory) { Assert.notNull(beanName, "'beanName' must not be null"); synchronized (this.singletonObjects) { // 检查缓存中是否存在实例 Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName); if (singletonObject == null) { //...省略了很多代码 try { singletonObject = singletonFactory.getObject(); } //...省略了很多代码 // 如果实例对象在不存在，我们注册到单例注册表中。 addSingleton(beanName, singletonObject); } return (singletonObject != NULL_OBJECT ? singletonObject : null); } } //将对象添加到单例注册表 protected void addSingleton(String beanName, Object singletonObject) { synchronized (this.singletonObjects) { this.singletonObjects.put(beanName, (singletonObject != null ?