【设计模式】创建型设计模式-编程知识

创建型设计模式

文章目录

创建型设计模式
- 一、概述
- 二、单例模式
- 三、工厂模式
- - 3.1 简单工厂模式（静态工厂模式）
  - 3.2 工厂方法模式
  - 3.3 抽象工厂模式
  - 3.3 工厂模式小结
- 四、原型模式
- 五、建造者模式

一、概述

这些设计模式提供了一种在创建对象的同时隐藏创建逻辑的方式，而不是使用 new 运算符直接实例化对象。这使得程序在判断针对某个给定实例需要创建哪些对象时更加灵活。

单例模式（Singleton Pattern）
工厂模式（Factory Pattern）
抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）
原型模式（Prototype Pattern）
建造者模式（Builder Pattern）

二、单例模式

所谓类的单例设计模式，就是采取一定的方法保证在整个的软件系统中，让某个类只能存在一个对象实例，并且该类只提供一个取得其对象实例的方法(静态方法)。

使用场景：需要频繁的进行创建和销毁的对象、创建对象时耗时过多或耗费资源过多(即：重量级对象)，但又经常用到的对象、工具类对象、频繁访问数据库或文件的对象(比如数据源、session 工厂等)；Spring 默认注入对象都是单例模式的。

单例模式有多种实现方式，这里提供三种实现方式：

实现的选择：一般可用饿汉式，涉及反序列化用枚举，要求懒加载用静态内部类

饿汉式：无懒加载效果，缺点：无懒加载，无法防止反序列化

public class Singleton {private final static Singleton INSTANCE = new Singleton();private Singleton (){}public static Singleton getInstance() {return INSTANCE;}
}

枚举实现：确保了单例，且能防止反序列化，缺点：无法懒加载

public enum SingletonEnum {INSTANCE;public void func() {System.out.println("只能通过INSTANCE枚举执行我");}
}

静态内部类：确保多线程下也能保持单例懒加载，缺点：无法防止反序列化创建对象

public class Singleton {private Singleton() {}private static class SingletonHolder {private final static Singleton INSTANCE = new Singleton();}public static Singleton getInstance() {return SingletonHolder.INSTANCE;}
}

三、工厂模式

在工厂模式中，在创建对象时不会对调用方暴露创建逻辑，而是通过使用一个共同的接口来指向新创建的对象。

3.1 简单工厂模式（静态工厂模式）

看一个披萨项目：要便于披萨种类的扩展，要便于维护。

披萨的种类很多(比如 GreekPizza、CheesePizza 等)
披萨的制作有 prepare，bake, cut, box
完成披萨店订购功能PizzaOrder

传统方式：

在这里插入图片描述

	public void orderPizza(String type) {Pizza pizza = null;if ("greek".equals(type)) {pizza = new GreekPizza();} else if ("cheese".equals(type)) {pizza = new CheesePizza();} else if ("paper".equals(type)) {pizza = new PepperPizza();} else {throw new RuntimeException("No such pizza!");}pizza.prepare();pizza.bake();pizza.cut();pizza.box();}

上面设计违反了开闭原则，当需要增加一个披萨种类时，调用端也必须修改代码增加判断逻辑。用简单工厂模式实现，则可以将调用方与披萨接口的实现解耦，代码如下，此时增加品种，调用方也无需修改代码。

public class PizzaFactory {public static Pizza getPizza(String type) {Pizza pizza = null;if ("greek".equals(type)) {pizza = new GreekPizza();} else if ("cheese".equals(type)) {pizza = new CheesePizza();} else if ("paper".equals(type)) {pizza = new PepperPizza();} else {throw new RuntimeException("No such pizza!");}return pizza;}
}

	public void orderPizza(String type) {Pizza pizza = PizzaFactory.getPizza(type);pizza.prepare();pizza.bake();pizza.cut();pizza.box();}

3.2 工厂方法模式

披萨项目新的需求：客户在点披萨时，可以点不同口味的披萨，比如北京的奶酪 pizza、北京的胡椒 pizza 或者是伦敦的奶酪 pizza、伦敦没有胡椒 pizza。

传统方式：将工厂分为北京的和伦敦的，分别生产不同口味的披萨

工厂方法模式：在上个工厂类中，新增两个方法，分别代表北京的披萨和伦敦的披萨，对应方法中再创建不同口味的实现类，这种方式即工厂方法模式。

3.3 抽象工厂模式

模式如其名，抽象工厂即超级工厂，用来进行统一工厂的创建，将分类进一步解耦。

在这里插入图片描述

3.3 工厂模式小结

注意事项：作为一种创建类模式，在任何需要生成复杂对象的地方，都可以使用工厂方法模式。有一点需要注意的地方就是复杂对象适合使用工厂模式，而简单对象，特别是只需要通过 new 就可以完成创建的对象，无需使用工厂模式。如果使用工厂模式，就需要引入一个工厂类，会增加系统的复杂度。

四、原型模式

用原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷贝这些原型创建新的对象。需要克隆一个对象时，尽量不要创建新的对象，然后一个个设置值。

Java中可以通过实现Cloneable接口，复写clone方法调用父类Object中的clone方法实现，注意：这种方式对于该类中引用数据类型会进行浅拷贝
通过序列化与反序列化的方式深拷贝克隆原型对象

在这里插入图片描述

原理结构图说明

Prototype : 原型类，声明一个克隆自己的接口
ConcretePrototype: 具体的原型类, 实现一个克隆自己的操作
Client: 让一个原型对象克隆自己，从而创建一个新的对象(属性一样）

五、建造者模式

建造者模式（Builder Pattern）又叫生成器模式，是一种对象构建模式。它可以将复杂对象的建造过程抽象出来（抽象类别），使这个抽象过程的不同实现方法可以构造出不同表现（属性）的对象。

建造者模式是一步一步创建一个复杂的对象，它允许用户只通过指定复杂对象的类型和内容就可以构建它们，用户不需要知道内部的具体构建细节。

主要解决在软件系统中，有时候面临着 “一个复杂对象” 的创建工作，其通常由各个部分的子对象用一定的算法构成；由于需求的变化，这个复杂对象的各个部分经常面临着剧烈的变化，但是将它们组合在一起的算法却相对稳定。

在这里插入图片描述

原理图中，创建过程由 Director 指定，也就是构建 Builder 的整体流程被抽象出来了，当需要根据情况，先执行 C 再执行 B时，只需要更改 Director 中的执行顺序即可。