77 | 开源实战一（下）：通过剖析Java JDK源码学习灵活应用设计模式
王争
该思维导图由 AI 生成，仅供参考
上一节课，我们讲解了工厂模式、建造者模式、装饰器模式、适配器模式在 Java JDK 中的应用，其中，Calendar 类用到了工厂模式和建造者模式，Collections 类用到了装饰器模式、适配器模式。学习的重点是让你了解，在真实的项目中模式的实现和应用更加灵活、多变，会根据具体的场景做实现或者设计上的调整。
今天，我们继续延续这个话题，再重点讲一下模板模式、观察者模式这两个模式在 JDK 中的应用。除此之外，我还会对在理论部分已经讲过的一些模式在 JDK 中的应用做一个汇总，带你一块回忆复习一下。
话不多说，让我们正式开始今天的学习吧！
模板模式在 Collections 类中的应用
我们前面提到，策略、模板、职责链三个模式常用在框架的设计中，提供框架的扩展点，让框架使用者，在不修改框架源码的情况下，基于扩展点定制化框架的功能。Java 中的 Collections 类的 sort() 函数就是利用了模板模式的这个扩展特性。
首先，我们看下 Collections.sort() 函数是如何使用的。我写了一个示例代码，如下所示。这个代码实现了按照不同的排序方式（按照年龄从小到大、按照名字字母序从小到大、按照成绩从大到小）对 students 数组进行排序。
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本文深入介绍了Java JDK源码中模板模式和观察者模式的应用。在模板模式方面，通过Collections类的sort()函数展示了模板模式的扩展特性，允许用户在不修改框架源码的情况下定制化框架的功能。同时，对sort()函数的实现进行了深入讨论，展现了其与模板模式和策略模式的关系，以及灵活的设计。在观察者模式方面，介绍了Java JDK中的Observable和Observer类，探讨了其实现中的设计考虑和性能优化，特别是对notifyObservers()函数的深入分析。通过这些实际的应用案例，读者可以更好地理解设计模式在实际项目中的灵活应用和技术细节。此外，文章还总结了其他设计模式在JDK中的应用，如单例模式、享元模式、职责链模式、迭代器模式等。总体而言，本文内容深入浅出，适合读者快速了解Java JDK源码中设计模式的应用特点，以及在真实项目开发中如何灵活应用设计模式。
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- jxs1211文章中说Vector不是线程安全的，但是addElement和removeElement都是加了synchronized的呀，为什么不是线程安全的呢
作者回复: 这个问题你可以搜下，很多文章有讲解。我摘抄了一段： vector的使用主要有如下两种场景： （1）vector所谓的多线程安全，只是针对单纯地调用某个方法它是有同步机制的。如add，多个线程都在对同一个容器add元素，vector能够保证最后总数是正确的，而ArrayList没有同步机制，就无法保证。 （2）vector的多线程安全，在组合操作时不是线程安全的。比如一个线程先调用vector的size方法得到有10个元素，再调用get(9)方法获取最后一个元素，而另一个线程调用remove(9)方法正好删除了这个元素，那第一个线程就会抛越界异常。
2020-07-0144 
汝林外史为什么说Vector不是线程安全的类呢？？ Vector的方法不都加了synchronize关键字实现串行化并发安全了吗，应该是线程安全的类啊。作者回复: 这个你上网搜搜吧，一堆讲这个问题的。
2020-04-2984
Darren1、肯定会影响性能，但是因为保存观察者对象的必须是线程安全的，所以是不可避免，根据实际业务场景，如果很少被修改，可以使用CopyOnWriteArrayList来实现，但是如果修改频繁，CopyOnWriteArrayList 本质是写时复制，所以比较消耗内存，不建议使用，可以使用别的，比如ConcurrentSkipListSet等； 2、change是必须的，有些场景下（比如报警），状态发生变化其实是不报警，持续一定的时间菜报警，所以，把被观察者的对象是否发生变化独立出来，是可以做很多自己业务的事情；可以接单的理解为对变化抽象，提高可扩展性。2020-04-29168
小晏子思考题： 1. 每个函数加一把Synchronized锁，在并发激烈的时候是会影响性能的，优化的方式的话确实是可以使用CopyOnWriteList，copyOnWriteList是个并发安全的List，并且它不是基于锁实现的，而且又因为Oberser 中的List很少被修改经常被遍历的特点，所以使用CopyOnWriteList性能会提升。 2. changed成员变量还是必须的，这么做的好处是可以将“跟踪变化”和“通知观察者”两步分开，处理一些复杂的逻辑，2020-04-29619
djfhchdh1、方案一：使用性能更好的线程安全的容器，来替换vector；方案二：如果没有多线程添加、删除观察者的操作，而是在程序启动时就定义好了观察者，以后也不会变更的话，就不用给相关函数加锁了。 2、changed成员不是多此一举，如果没有这个成员，notifyObservers()函数在多线程场景下，会出现重复通知观察者的情况。2020-04-29415
3Spiders思考题 1，是否能用异步观察者模式，减少并发压力。 2，change必须，如果没有change，那在notifyObservers同步拷贝观察者对象进行通知时，如果这时候有新的变更，那被观察者又会被通知一次。2020-04-29110
辣么大notifyObservers()这个方法写的巧妙呀！在高并发环境提高性能可以选择“折中“方案，控制锁的粒度。不禁感慨，人生面临的各种选择也是这样，也是各种妥协和折中。 使用cow遍历性能高，是因为不需要“复制”，它把复制的空间和时间开销，挪到了add之类的操作上，这也是一种折中。2020-05-0418
Jxin
1.会，写多场景可以采用分治思想降低锁冲突，数据量不大且写少场景就采用cow拿空间换时间。 2.有这个change字段可能导致丢失通知的情况。并发多个线程发送通知，保障至少一个线程发送通知的场景可以用。2020-04-2915
Edward Lee课后思考 1. 使用 CopyOnWriteArrayList snapshot 方式提高性能 2. changed 变量是多此一举，在共享同一个 Observable 对象时，并发情况下甚至会出现通知丢失，这是因为 setChanged() 和 notifyObservers(args) 并不具备原子性，所以多个线程在 setChanged() 后都会被阻塞在 notifyObservers() 方法内，最终所有阻塞的线程都会全部通知失效。很多时候，像注册后通知就必须要能够通知到注册者，因此也不能容忍通知丢失的情况。2020-05-2814
Heaven1.肯定降低了性能,而通常优化的手段,是更小粒度的锁或者使用乐观锁,在这个方法中已经将notifyObservers方法原本的大锁,利用一个复制技术缩小到一小点了,也是一种版本控制的方式,这里先给出一个尝试优化,使用原子类Boolean来替换setChanged这个大锁,并且使用copyonwriteArrayList来替换我们的数组 2.如果没有多并发的任何情况,changed的设计就是多此一举了,但是如果出现了高并发,那么直接去尝试直接执行更新操作可能会是一个非常漫长的等待,于是利用一个简单的标识位,并加上了锁来进行了修改,在高并发的情况下,无可厚非2020-04-293
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