创建型设计模式

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原创最新推荐文章于 2026-07-14 15:26:31 发布 233 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

02.创建型设计模式实验写在前面在网上抄个作业居然要不没有，要不要钱！老子有个屁的钱，气得我直接写完了，分享在这里供借鉴（抄可以，但你得会了再抄）。随便转载，可以不署我名但需要声明非原创。这是一系列的作业，所以也气了我一系列，不想后来人受气了。本作业对《图解设计模式》这本书有不小内容的借鉴，在此感谢并推荐。 创建型设计模式实验 1、简单工厂题目：使用简单工厂模式设计一个可以创建不同几何形状( Shape)(例如圆形( Circle).、矩形 Rectangle)和三角形( ( Triangle)等的绘图工具类,每个几何图形阅读详情

1.单例模式

1）确保一个类只有一个实例，并提供该实例的全局访问点。

2）使用一个私有构造函数、一个私有静态变量以及一个公有静态函数来实现。

私有构造函数保证了不能通过构造函数来创建对象实例，只能通过公有静态函数返回唯一的私有静态变量。

//1.懒汉式-线程不安全
//这个实现在多线程环境下是不安全的
//如果多个线程能够同时进入 if (uniqueInstance == null) 
//并且此时 uniqueInstance 为 null
//那么会有多个线程执行 uniqueInstance = new Singleton(); 语句，
//这将导致实例化多次 uniqueInstance。
public class Singleton {

    private static Singleton uniqueInstance;

    private Singleton() {
    }

    public static Singleton getUniqueInstance() {
        if (uniqueInstance == null) {
            uniqueInstance = new Singleton();
        }
        return uniqueInstance;
    }
}



//2.饿汉式-线程安全
//直接实例化的方式
private static Singleton uniqueInstance = new Singleton();


//3.懒汉式-线程安全
//只需要对 getUniqueInstance() 方法加锁，
//那么在一个时间点只能有一个线程能够进入该方法
//从而避免了实例化多次 uniqueInstance。
//缺点：线程阻塞时间过长
public static synchronized Singleton getUniqueInstance() {
    if (uniqueInstance == null) {
        uniqueInstance = new Singleton();
    }
    return uniqueInstance;
}


//4.双重校验锁-线程安全
//加锁操作只需要对实例化那部分的代码进行
//只有当 uniqueInstance 没有被实例化时，才需要进行加锁。
public class Singleton {

//使用 volatile 可以禁止 JVM 的指令重排，保证在多线程环境下也能正常运行。
    private volatile static Singleton uniqueInstance;

    private Singleton() {
    }

 //第一个 if 语句用来避免 uniqueInstance 已经被实例化之后的加锁操作，
//而第二个 if 语句进行了加锁，所以只能有一个线程进入，
//就不会出现 uniqueInstance == null 时两个线程同时进行实例化操作。

    public static Singleton getUniqueInstance() {
        if (uniqueInstance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (uniqueInstance == null) {
                    uniqueInstance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return uniqueInstance;
    }
}

public class Singleton {

    private Singleton() {
    }

    private static class SingletonHolder {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }

    public static Singleton getUniqueInstance() {
        return SingletonHolder.INSTANCE;
    }
}

当 Singleton 类被加载时，静态内部类 SingletonHolder 没有被加载进内存。
只有当调用 getUniqueInstance() 方法从而触发 SingletonHolder.INSTANCE 时 
SingletonHolder 才会被加载，此时初始化 INSTANCE 实例，
并且 JVM 能确保 INSTANCE 只被实例化一次。

这种方式不仅具有延迟初始化的好处，而且由 JVM 提供了对线程安全的支持。

2.简单工厂模式

1）在创建一个对象时不向客户暴露内部细节，并提供一个创建对象的通用接口。

2）简单工厂把实例化的操作单独放到一个类中，这个类就成为简单工厂类，让简单工厂类来决定应该用哪个具体子类来实例化。

这样做能把客户类和具体子类的实现解耦，客户类不再需要知道有哪些子类以及应当实例化哪个子类。客户类往往有多个，如果不使用简单工厂，那么所有的客户类都要知道所有子类的细节。而且一旦子类发生改变，例如增加子类，那么所有的客户类都要进行修改。

public interface Product {
}

public class ConcreteProduct implements Product {
}

public class ConcreteProduct1 implements Product {
}


public class SimpleFactory {

    public Product createProduct(int type) {
        if (type == 1) {
            return new ConcreteProduct1();
        } else if (type == 2) {
            return new ConcreteProduct2();
        }
        return new ConcreteProduct();
    }
}

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        SimpleFactory simpleFactory = new SimpleFactory();
        Product product = simpleFactory.createProduct(1);
        // do something with the product
    }
}

3.工厂方法模式

1）定义了一个创建对象的接口，但由子类决定要实例化哪个类。工厂方法把实例化操作推迟到子类。

2）在简单工厂中，创建对象的是另一个类，而在工厂方法中，是由子类来创建对象。

下图中，Factory 有一个 doSomething() 方法，这个方法需要用到一个产品对象，这个产品对象由 factoryMethod() 方法创建。该方法是抽象的，需要由子类去实现。

public abstract class Factory {
    abstract public Product factoryMethod();
    public void doSomething() {
        Product product = factoryMethod();
        // do something with the product
    }
}


public class ConcreteFactory extends Factory {
    public Product factoryMethod() {
        return new ConcreteProduct();
    }
}

public class ConcreteFactory1 extends Factory {
    public Product factoryMethod() {
        return new ConcreteProduct1();
    }
}

4.抽象工厂模式

1）提供一个接口，用于创建 相关的对象家族 。

2）抽象工厂模式创建的是对象家族，也就是很多对象而不是一个对象，并且这些对象是相关的，也就是说必须一起创建出来。而工厂方法模式只是用于创建一个对象，这和抽象工厂模式有很大不同。

抽象工厂模式用到了工厂方法模式来创建单一对象，AbstractFactory 中的 createProductA() 和 createProductB() 方法都是让子类来实现，这两个方法单独来看就是在创建一个对象，这符合工厂方法模式的定义。

至于创建对象的家族这一概念是在 Client 体现，Client 要通过 AbstractFactory 同时调用两个方法来创建出两个对象，在这里这两个对象就有很大的相关性，Client 需要同时创建出这两个对象。

从高层次来看，抽象工厂使用了组合，即 Cilent 组合了 AbstractFactory，而工厂方法模式使用了继承。

public class AbstractProductA {
}

public class AbstractProductB {
}

public class ProductA1 extends AbstractProductA {
}

public class ProductB1 extends AbstractProductB {
}


public abstract class AbstractFactory {
    abstract AbstractProductA createProductA();
    abstract AbstractProductB createProductB();
}

public class ConcreteFactory1 extends AbstractFactory {
    AbstractProductA createProductA() {
        return new ProductA1();
    }

    AbstractProductB createProductB() {
        return new ProductB1();
    }
}

public class ConcreteFactory2 extends AbstractFactory {
    AbstractProductA createProductA() {
        return new ProductA2();
    }

    AbstractProductB createProductB() {
        return new ProductB2();
    }
}

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        AbstractFactory abstractFactory = new ConcreteFactory1();
        AbstractProductA productA = abstractFactory.createProductA();
        AbstractProductB productB = abstractFactory.createProductB();
        // do something with productA and productB
    }
}

5.生成器模式

1）封装一个对象的构造过程，并允许按步骤构造。

2）

//一个简易的 StringBuilder 实现，参考了 JDK 1.8 源码。
public class AbstractStringBuilder {
    protected char[] value;

    protected int count;

    public AbstractStringBuilder(int capacity) {
        count = 0;
        value = new char[capacity];
    }

    public AbstractStringBuilder append(char c) {
        ensureCapacityInternal(count + 1);
        value[count++] = c;
        return this;
    }

    private void ensureCapacityInternal(int minimumCapacity) {
        // overflow-conscious code
        if (minimumCapacity - value.length > 0)
            expandCapacity(minimumCapacity);
    }

    void expandCapacity(int minimumCapacity) {
        int newCapacity = value.length * 2 + 2;
        if (newCapacity - minimumCapacity < 0)
            newCapacity = minimumCapacity;
        if (newCapacity < 0) {
            if (minimumCapacity < 0) // overflow
                throw new OutOfMemoryError();
            newCapacity = Integer.MAX_VALUE;
        }
        value = Arrays.copyOf(value, newCapacity);
    }
}

public class StringBuilder extends AbstractStringBuilder {
    public StringBuilder() {
        super(16);
    }

    @Override
    public String toString() {
        // Create a copy, don't share the array
        return new String(value, 0, count);
    }
}

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        final int count = 26;
        for (int i = 0; i < count; i++) {
            sb.append((char) ('a' + i));
        }
        System.out.println(sb.toString());
    }
}

//结果
abcdefghijklmnopqrstuvwxyz

6.原型模式

1）使用原型实例指定要创建对象的类型，通过复制这个原型来创建新对象。

2）

public abstract class Prototype {
    abstract Prototype myClone();
}

public class ConcretePrototype extends Prototype {

    private String filed;

    public ConcretePrototype(String filed) {
        this.filed = filed;
    }

    @Override
    Prototype myClone() {
        return new ConcretePrototype(filed);
    }

    @Override
    public String toString() {
        return filed;
    }
}

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Prototype prototype = new ConcretePrototype("abc");
        Prototype clone = prototype.myClone();
        System.out.println(clone.toString());
    }
}

//结果
abc

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