【设计模式】23种设计模式之创建型模式

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原创 2023-04-23 10:43:52 615 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

23种设计模式-创建型模式工厂方法模式（Factory Method Pattern）是创建型设计模式的一种，它提供了一种创建对象的最佳方式。在工厂方法模式中，对象的创建是通过调用一个工厂方法而不是直接调用构造器来完成的。这个工厂方法可以是指定的接口并由子类实现，或者是类的抽象方法。定义工厂方法模式定义了一个创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。工厂方法使一个类的实例化延迟到其子类。涉及到的关键类或接口Product（产品角色）：定义工厂方法所创建的对象的接口。ConcreteProduct（具体产品角色）阅读详情

【设计模式】23种设计模式之创建型模式

gitee源代码：https://gitee.com/zhao_liangliang1997/untitled2023/tree/master/src

一、单例模式

1、是什么？

采取一定的方法保证在整个的软件系统中，对于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)

2、单例模式有哪八种方式？

1）、饿汉式（静态常量）
2）、饿汉式（静态代码块）
3）、懒汉式（线程不安全）
4）、懒汉式（线程安全，同步方法）
5）、懒汉式（线程安全，同步代码块）
6）、双重检查
7）、静态内部类
8）、枚举

3、饿汉式（静态常量）【可用，可能会造成内存浪费】

public class Singleton01 {
    /**
     *  1、构造器私有化
     *  2、类的内部创建对象
     *  3、向外暴露一个静态的公共方法
     **/
    public static void main(String[] args) {
        Singleton test = Singleton.getInstance();
    }
}
class Singleton {
    // 1、构造器私有化 防止外部new
    private Singleton(){}

    // 2、本类内部创建对象实例
    private final static Singleton instance = new Singleton();

    // 3、提供一个公有的静态方法 返回实例对象
    public static Singleton getInstance(){
        return instance;
    }
}

优点： 写法比较简单，就是在类装载的时候就完成实例化。避免了线程同步问题；
缺点： 在类装载的时候就完成实例化，没有达到懒加载的效果，若不使用则会造成内存的浪费；

4、饿汉式（静态代码块）【可用，可能会造成内存浪费】

与第一种方式类似，只不过将类实例化的过程放在了静态代码块中，也是在类装载的时候，就执行静态代码块中的代码，初始化类的实例。

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5、懒汉式（线程不安全）【实际开发，不要使用这种方式】

1、起到了懒加载的效果，但是只能在单线程下使用；
2、如果在多线程下，一个线程进入判断语句，还未执行另一个线程也通过了这个判断语句，便会产生多个实例。

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6、懒汉式（线程安全，同步方法）【实际开发，不推荐使用】

1、解决了线程安全问题；
2、效率太低了，每个线程在想获得类的实例的时候，执行getInstance()方法都要进行同步。而其实这个方法只执行一次实例化代码就够了，后面的想获得该实例，直接return。方法进行同步效果太低。

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7、懒汉式（线程安全，同步代码块）【不推荐使用】

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8、双重检查【推荐使用】

1、双重检查概念是多线程开发中常使用到的，如代码中所示，我们进行了两次if检查，这样就可以保证线程安全了；
2、这样，实例化代码只用执行一次，后面再次访问时，判断直接return实例化对象，也避免反复进行方法同步；
3、线程安全；延迟加载；效率较高；

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9、静态内部类【推荐使用】

1、这种方式采用了类装载的机制来保证初始化实例时只有一个线程；
2、静态内部类方法在Singleton类被装载的时候不会立即实例化，而是在需要实例化的时，调用getInstance，才会装载SingletonInstance类，从而完成Singleton的实例化。
3、类的静态属性只会在第一次加载类的时候初始化，所以在这里，JVM帮助我们保证了线程的安全性，在类进行初始化时，别的线程是无法进入的。
4、优点：避免了线程不安全，利用静态内部类特点实现延迟加载，效率高

class Singleton {
    // 1、构造器私有化 防止外部new
    private Singleton(){}
    // 2、本类内部创建对象实例
    private static Singleton instance;
    // 3、写一个静态内部类 该类中有一个静态属性 Singleton
    private static class SingletonInstance{
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }
    // 4、提供一个静态的公有方法,直接返回SingletonInstance.INSTANCE
    public static synchronized Singleton getInstance(){
        return SingletonInstance.INSTANCE;
    }
}

10、静态内部类【推荐使用】

不仅能避免多线程同步问题，而且还能防止反序列化重新创建新的对象。

public class Singleton08 {
    public static void main(String[] args) {
        Singleton test = Singleton.INSTANCE;
        Singleton test2 = Singleton.INSTANCE;
        test.sayOK();
    }
}
// 使用枚举,可以实现单例 【推荐】
enum Singleton {
    INSTANCE;//属性
    public void sayOK(){
        System.out.println("ok~");
    }
}

11、单例模式注意事项和细节说明

1、单例模式保证了系统内存中该类只存在一个对象，节省了系统资源，对于一些需要频繁创建销毁的对象，使用单例模式可以提高系统性能；

2、当想实例化一个单例类的时候，必须要记住使用相对应的对象的方法，而不是使用new；

3、单例模式使用的场景：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，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（比如数据域、session工厂等）；

二、工厂方法模式

2.1简单工厂模式

1、定义：定义了一个创建对象的类，由这个类来封装实例化对象的行为(代码)
2、设计方案：定义一个可以实例化Pizza对象的类，封装创建对象的代码。

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思路：把创建Pizza对象封装到一个类中，这样我们有新的Pizza种类时，只需要修改这类就可。其它有创建到Pizza对象的代码就不需要修改了---->简单工厂模式

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2.2工厂方法模式

定义： 定义了一个创建对象的抽象方法，由子类决定要实例化的类。工厂方法模式将对象的实例化推迟到子类。
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三、抽象工厂模式

1、定义：定义一个interface用于创建相关或有依赖关系的对象簇，而无需指明具体的类。
2、抽象工厂模式可以将简单工厂模式和工厂方法模式进行整合。
3、从设计层面看，抽象工厂模式就是对简单工厂模式的改进。
4、将工厂抽象成两层，AbsFactory(抽象工厂)和具体实现的工厂子类。程序员可以根据创建对象类型使用对应的工厂子类。这样将单个的简单工厂类变成了工厂簇，更利于代码的维护和扩展。
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四、工厂模式小结

4.1工厂模式的意义

将实例化对象的代码提取出来，放到一个类中统一管理和维护，达到和主项目的依赖关系的解耦。从而提高项目的的高扩展性和维护性。

4.2三种工厂模式（简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式）

4.3设计模式的依赖抽象原则

1、抽象对象实例时，不要直接new类，而是把这个new类的动作放在一个工厂的方法中并返回。有的书上说，变量不要直接持有具体类的作用。
2、不要让类继承具体类，而是继承抽象类或者是实现interface接口
3、不要覆盖基类中已经实现的方法。

五、原型模式

5.1 传统方式解决克隆羊问题

传统的方式的优缺点：

（1）优点是比较好理解，简单易操作。
（2）在创建新的对象时，总是需要获取原始对象的属性，如果创建的对象比较复杂时，效率较低。
（3）总是需要重新初始化对象，而不是动态地获得对象运行时的状态，不够灵活
（4）改进的思路分析。

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5.2 使用默认的clone方法

改进思路：
java中Object类是所有类的根类，Object类提供了一个clone()方法，该方法可以将一个java对复制一份，但是需要实现clone的java类必须实现一个接口Cloneable，该接口表示该类能够复制且具有复制的能力===>>> 原型模式

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5.2 原型模式的注意事项和细节

（1）创建新的对象比较复杂时，可以利用原型模式简化对象的创建过程，同时也能够提高效率。
（2）不用重新初始化对象，而是动态地获得对象运行时的状态。
（3）如果原始对象发生变化【增加或者减少属性】，其它克隆对象的也会发生相应的编号，无需修改代码。
（4）在实现深克隆的时候可能需要比较复杂的代码。
（5）缺点：需要为每一个类配备一个克隆方法，这对全新的类来说不是很难，但对已有的类进行改造时，需要修改其源代码，违背了开闭原则【OCP】。

六、建造者模式

6.1盖房子需求—传统解决方案

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6.2传统方式的问题分析

1、优点是比较好理解，简单易操作；
2、设计的程序结构，过于简单，没有设计缓存层对象，程序的扩展和维护不好。把“产品”、“创建产品的过程”封装在一起，耦合性增强了。
3、解决方案----->将产品和产品建造过程解耦==>建造者模式

6.3建造者模式基本介绍

1）、建造者模式(Builder Patern) 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。
2）、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，2用户不需要知道内部的具体构建细节。

6.4建造者模式的四个角色

1）Product(产品角色) : 一个具体的产品对象
2）Builder(抽象建造者) : 创建一个 Product 对象的各个部件指定的 接口/抽象类
3）ConcreteBuilder (具体建造者) : 实现接口，构建和装配各个部件。
4）Director(指挥者): 构建一个使用 Builder 接口的对象。它主要是用于创建一个复杂的对象。它主要有两个作用，一是:隔离了客户与对象的生产过程，二是:负责控制产品对象的生产过程。