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设计模式应用

发表于 更新于

总结整理遇到过已经使用过的设计模式

装饰器模式

Java IO 流

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Java 的输入输出流中使用了装饰器模式，比如可以使用 BufferedInputStream 和 DataInputStream 来装饰几种基本的输入流。更多的例子可以参考 JavaSE(一) IO类层次关系和各种IO流的用法总结 - 有梦想的老王 - 博客园

多线程共享方式
管道
信号量
消息队列
socket
共享内存

TransmittableThreadLocal

阿里开源的多线程传递 ThreadLocal 项目 TransmittableThreadLocal 中通过包装 runnable 和 callable 来实现其功能。

适配器模式

Java IO 字节流与字符流

IO 流中的字符流和字节流的接口不同，它们之间可以协调工作就是基于适配器模式来做的，通过适配器，我们可以将字节流对象适配成一个字符流对象，这样我们可以直接通过字节流对象来读取或者写入字符数据。

InputStreamReader 和 OutputStreamWriter 就是两个适配器(Adapter)，同时，它们两个也是字节流和字符流之间的桥梁。

  • InputStreamReader 使用 StreamDecoder （流解码器）对字节进行解码，实现字节流到字符流的转换
  • OutputStreamWriter 使用 StreamEncoder（流编码器）对字符进行编码，实现字符流到字节流的转换

SLF4J 适配器

SLF4J 通过适配器模式适配了具体的日志实现（Log4j、Logback 等）

Hippo4j 动态线程池适配器

Hippo4j 通过实现 ThreadPoolAdapter 接口实现对 Dubbo、Spring Cloud、Kafka、RabbitMQ 等第三方线程池的适配。

外观模式（门面模式）

SLF4J

SLF4J 作为日志系统的外观，提供了一个简单的接口来隐藏底层的日志实现。使用者通过 SLF4J API（如 Logger 接口）记录日志，而不需要关心底层实现（Logback、Log4j 等）。

单例模式

SLF4J

SLF4J 的 LoggerFactory 是基于单例模式的，保证只有一个日志工厂示例，其是通过双重校验锁来实现的：

public final class LoggerFactory {  
	  
	static final int UNINITIALIZED = 0;  
	static final int ONGOING_INITIALIZATION = 1;  
	static final int FAILED_INITIALIZATION = 2;  
	static final int SUCCESSFUL_INITIALIZATION = 3;  
	static final int NOP_FALLBACK_INITIALIZATION = 4;  
	// volatile 保证多线程内存可见性
	static volatile int INITIALIZATION_STATE = UNINITIALIZED;
	
	private LoggerFactory() {  
	
	}
	
    public static ILoggerFactory getILoggerFactory() {  
        if (INITIALIZATION_STATE == UNINITIALIZED) {  
            synchronized (LoggerFactory.class) {  
                if (INITIALIZATION_STATE == UNINITIALIZED) {  
                    INITIALIZATION_STATE = ONGOING_INITIALIZATION;  
                    performInitialization();  
                }  
            }  
        }  
        switch (INITIALIZATION_STATE) {  
        case SUCCESSFUL_INITIALIZATION:  
            return StaticLoggerBinder.getSingleton().getLoggerFactory();  
        case NOP_FALLBACK_INITIALIZATION:  
            return NOP_FALLBACK_FACTORY;  
        case FAILED_INITIALIZATION:  
            throw new IllegalStateException(UNSUCCESSFUL_INIT_MSG);  
        case ONGOING_INITIALIZATION:  
            // support re-entrant behavior.  
            // See also http://jira.qos.ch/browse/SLF4J-97            return SUBST_FACTORY;  
        }  
        throw new IllegalStateException("Unreachable code");  
    }  
}

工厂模式

SLF4J Logger factory

SLF4J 通过 LoggerFactory 来生产 Logger

public static Logger getLogger(String name) {
    /**工厂方法模式的使用**/
    ILoggerFactory iLoggerFactory = getILoggerFactory();
    return iLoggerFactory.getLogger(name);
}
//工厂接口
public interface ILoggerFactory {
    Logger getLogger(String var1);
}
//Logger产品接口
public interface Logger {
    String ROOT_LOGGER_NAME = "ROOT";
    ...
}

InLong Sort 模块中的 Flink Connector 采用了工厂模式来制造 Source 对象用于和具体的数据源对接。
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观察者模式（发布-订阅模式）

Spring Event

Spring Event 事件监听机制就是基于观察者模式实现的，具体可参考解耦利器——观察者模式在spring中的实现一、什么是观察者模式观察者模式定义了一种一对多的依赖关系，让多个观察者对象同 - 掘金

建造者模式（生成器模式）

通过 Builder 类解决复杂的构造参数，通过链式的写法来构造一个 Builder 对象，调用 build 方法后生成目标对象。

OpenTelemetryAppender 构造

为 Apache InLong 项目的 Sort 模块集成 Opentelemetry 的日志上报功能时设计的OpenTelemetryAppender 类就采用了建造者模式，因为有不少属性是可选配置的，这样可以不用为每种情况都编写一个构造函数，而且代码看起来更优雅一些。

代理模式

静态代理、动态代理

模板方法模式

通过抽象类定义架构，具体实现交由子类。

AQS

Java 中通过 AQS 来实现锁。

策略模式

  • 线程池拒绝策略

参考资料

  1. JavaSE(一) IO类层次关系和各种IO流的用法总结 - 有梦想的老王 - 博客园
  2. Java IO 设计模式总结 | JavaGuide