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Java分布式系统常用设计模式深度解析与源码揭秘

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在Java分布式系统中，设计模式是构建可扩展、可维护和高性能系统的关键。本文将深入解析Java分布式系统中常用的设计模式，并通过源码分析揭示其背后的原理和应用。

1. 责任链模式（Chain of Responsibility Pattern）

1.1 模式介绍

责任链模式允许将请求的发送者和接收者解耦，使得多个对象都有机会处理请求，从而提高了系统的灵活性。

1.2 模式结构

  • Handler：抽象处理者，定义处理请求的接口。
  • ConcreteHandler：具体处理者，实现Handler接口，处理请求。
  • Client：客户端，创建处理链并发送请求。

1.3 源码分析

以下是一个简单的责任链模式实现：

interface Handler {
    void handle(String request);
}

class ConcreteHandlerA implements Handler {
    private Handler nextHandler;

    public void setNextHandler(Handler nextHandler) {
        this.nextHandler = nextHandler;
    }

    @Override
    public void handle(String request) {
        if (request.equals("A")) {
            System.out.println("ConcreteHandlerA handles request: " + request);
        } else {
            if (nextHandler != null) {
                nextHandler.handle(request);
            }
        }
    }
}

class ConcreteHandlerB implements Handler {
    private Handler nextHandler;

    public void setNextHandler(Handler nextHandler) {
        this.nextHandler = nextHandler;
    }

    @Override
    public void handle(String request) {
        if (request.equals("B")) {
            System.out.println("ConcreteHandlerB handles request: " + request);
        } else {
            if (nextHandler != null) {
                nextHandler.handle(request);
            }
        }
    }
}

public class ChainOfResponsibilityDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Handler handlerA = new ConcreteHandlerA();
        Handler handlerB = new ConcreteHandlerB();

        handlerA.setNextHandler(handlerB);

        handlerA.handle("A");
        handlerA.handle("B");
        handlerA.handle("C");
    }
}

2. 代理模式（Proxy Pattern）

2.1 模式介绍

代理模式为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。

2.2 模式结构

  • Proxy：代理类，实现与真实对象相同的接口。
  • RealSubject：真实对象，实现业务逻辑。
  • Client：客户端，通过代理类访问真实对象。

2.3 源码分析

以下是一个简单的代理模式实现：

interface Subject {
    void doSomething();
}

class RealSubject implements Subject {
    @Override
    public void doSomething() {
        System.out.println("RealSubject doSomething");
    }
}

class Proxy implements Subject {
    private RealSubject realSubject;

    public void setRealSubject(RealSubject realSubject) {
        this.realSubject = realSubject;
    }

    @Override
    public void doSomething() {
        System.out.println("Proxy doSomething before realSubject");
        realSubject.doSomething();
        System.out.println("Proxy doSomething after realSubject");
    }
}

public class ProxyDemo {
    public static void main(String[] args) {
        RealSubject realSubject = new RealSubject();
        Proxy proxy = new Proxy();
        proxy.setRealSubject(realSubject);

        proxy.doSomething();
    }
}

3. 享元模式（Flyweight Pattern）

3.1 模式介绍

享元模式通过共享尽可能多的相似对象来减少内存使用，提高性能。

3.2 模式结构

  • Flyweight：享元接口，定义享元对象的公共操作。
  • ConcreteFlyweight：具体享元类，实现享元接口，存储内部状态。
  • UnsharedConcreteFlyweight：非共享具体享元类，实现享元接口，存储外部状态。
  • Client：客户端，使用享元对象。

3.3 源码分析

以下是一个简单的享元模式实现：

interface Flyweight {
    void operation(String extrinsicState);
}

class ConcreteFlyweight implements Flyweight {
    private String intrinsicState;

    public ConcreteFlyweight(String intrinsicState) {
        this.intrinsicState = intrinsicState;
    }

    @Override
    public void operation(String extrinsicState) {
        System.out.println("Intrinsic State: " + intrinsicState);
        System.out.println("Extrinsic State: " + extrinsicState);
    }
}

class UnsharedConcreteFlyweight implements Flyweight {
    private String extrinsicState;

    public UnsharedConcreteFlyweight(String extrinsicState) {
        this.extrinsicState = extrinsicState;
    }

    @Override
    public void operation(String extrinsicState) {
        System.out.println("Extrinsic State: " + extrinsicState);
    }
}

public class FlyweightDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Flyweight flyweight = new ConcreteFlyweight("A");
        flyweight.operation("Extrinsic A");

        Flyweight flyweight2 = new ConcreteFlyweight("B");
        flyweight2.operation("Extrinsic B");

        UnsharedConcreteFlyweight unsharedFlyweight = new UnsharedConcreteFlyweight("Extrinsic C");
        unsharedFlyweight.operation("Extrinsic C");
    }
}

4. 总结

本文深入解析了Java分布式系统中常用的责任链模式、代理模式和享元模式，并通过源码分析揭示了其背后的原理和应用。掌握这些设计模式对于构建高性能、可扩展的分布式系统具有重要意义。

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