Java设计模式之创建型模式

以下为本人查阅大量资料后归纳,简洁易懂,希望对不熟悉Java创建型模式的朋友有帮助。

首先介绍一下设计模式的六大原则:
1、开闭原则(Open Close Principle)

开闭原则就是说对扩展开放,对修改关闭。在程序需要进行拓展的时候,不能去修改原有的代码,实现一个热插拔的效果。所以一句话概括就是:为了使程序的扩展性好,易于维护和升级。想要达到这样的效果,我们需要使用接口和抽象类,后面的具体设计中我们会提到这点。

2、里氏代换原则(Liskov Substitution Principle)

里氏代换原则(Liskov Substitution Principle LSP)面向对象设计的基本原则之一。 里氏代换原则中说,任何基类可以出现的地方,子类一定可以出现。 LSP是继承复用的基石,只有当衍生类可以替换掉基类,软件单位的功能不受到影响时,基类才能真正被复用,而衍生类也能够在基类的基础上增加新的行为。里氏代换原则是对“开-闭”原则的补充。实现“开-闭”原则的关键步骤就是抽象化。而基类与子类的继承关系就是抽象化的具体实现,所以里氏代换原则是对实现抽象化的具体步骤的规范。—— From Baidu 百科

3、依赖倒转原则(Dependence Inversion Principle)

这个是开闭原则的基础,具体内容:真对接口编程,依赖于抽象而不依赖于具体。

4、接口隔离原则(Interface Segregation Principle)

这个原则的意思是:使用多个隔离的接口,比使用单个接口要好。还是一个降低类之间的耦合度的意思,从这儿我们看出,其实设计模式就是一个软件的设计思想,从大型软件架构出发,为了升级和维护方便。所以上文中多次出现:降低依赖,降低耦合。

5、迪米特法则(最少知道原则)(Demeter Principle)

为什么叫最少知道原则,就是说:一个实体应当尽量少的与其他实体之间发生相互作用,使得系统功能模块相对独立。

6、合成复用原则(Composite Reuse Principle)

原则是尽量使用合成/聚合的方式,而不是使用继承。

创建型模式包括单例模式、工厂方法模式、抽象工厂模式、建造者模式以及原型模式。

单例模式

应用场合:

在一个JVM中,该对象只需有一个实例存在

特点:

  1. 对于创建频繁的大型对象可以降低系统开销
  2. 减轻GC压力(Garbage collection)
  3. 安全(核心交易引擎)

实现方式:

  • 加载类时直接创建类的实例(性能提前消耗 浪费)
public class Singleton {

    private Singleton(){};

    private static Singleton instance = new Singleton();

    public static Singleton getInstance(){
        return instance;
    }
}
  • 调用获取方法时创建实例(synchronized)
public class Singleton {

    private Singleton(){};

    private static Singleton instance ;

    public static Singleton getInstance(){
        if(instance == null){
            synchronized(Singleton.class){
                if(instance == null){
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}
  • 调用获取方法时创建实例(静态内部类第一次被使用时才会被装载)
public class Singleton {

    private Singleton(){};

    private static class SingleTonBuilder{
        private static Singleton instance = new Singleton();
    }

    public static Singleton getInstance(){

        return SingleTonBuilder.instance;
    }
}

总结:

工厂方法模式

应用场合:

大量产品需要创建,这些产品通常有共同接口。

特点:

节省生产产品的代码量,统一化规范管理产品。

实现方式:

  • 静态工厂方法模式
//产品接口
public interface Sender {

    public void send();

}
//产品一
public class MailSender implements Sender{

    @Override
    public void send() {

        System.out.println("this is mailsender!");  

    }

}
//产品二
public class SmsSender implements Sender{

    @Override
    public void send() {

        System.out.println("this is sms sender!");  

    }

}
//生产产品的工厂
public class SendFactory {

    public static Sender produceMail(){  
        return new MailSender();  
    }  

    public static Sender produceSms(){  
        return new SmsSender();  
    }  
}
//通过工厂获得产品
public class Test {
    public static void main(String[] args) {  
        Sender sender = SendFactory.produceSms();
        sender.send();
    }
}
  • 缺点:增加新产品时必须对类进行,违背闭包原则。 所以引入抽象工厂模式。

抽象工厂模式

特点:

增加产品时,需要增加一个产品实现类 和 一个工厂。

实现方式:(上例中产品接口和产品实现类不变)

//专门生产MailSender产品的工厂
public class SendMailFactory implements Provider{

    @Override
    public Sender produce() {

        return new MailSender();
    }

}
//专门生产SmsSender产品的工厂
public class SendSmsFactory implements Provider{

    @Override
    public Sender produce() {

        return new SmsSender();
    }

}
//先获得产品对应的工厂  再获得产品
public class Test {
    public static void main(String[] args) {  
         Provider provider = new SendMailFactory();  
         Sender sender = provider.produce();  
         sender.send();  
    }
}

建造者模式

应用场合:

需要生成的产品对象有复杂的内部结构;需要生成的产品对象的属性相互依赖;在对象创建过程中会使用到系统中的其他一些对象

特点:

在建造者模式里,用户不再直接指挥工厂去生产产品,而是与指导者联系,由指导者来管理工厂,指导者联系工厂最后得到产品。即建造模式可以强制实行一种分步骤进行的建造过程。

建造模式将复杂的内部创建封装在内部。

实现方式:

    public interface Builder { 
    void buildPartA(); 
    void buildPartB(); 
    void buildPartC(); 
  
    Product getResult(); 
  } 

   //工厂
  public class ConcreteBuilder implements Builder { 
    Part partA, partB, partC; 

    public void buildPartA() {
      //这里是具体如何构建partA的代码
    }; 
    public void buildPartB() { 
      //这里是具体如何构建partB的代码
    }; 
     public void buildPartC() { 
      //这里是具体如何构建partB的代码
    }; 
     public Product getResult() { 
      //返回最后组装成品结果
    }; 
  }

   //指导者(在此可实现复杂的内部创建过程)
  public class Director {
    private Builder builder; 
  
    public Director( Builder builder ) { 
      this.builder = builder; 
    } 
    public void construct() { 
      builder.buildPartA();
      builder.buildPartB();
      builder.buildPartC(); 
    } 
  } 


  public interface Product { }
  public interface Part { }
  
   //用户联系指导者, 指导者指导工厂建造复杂产品
  ConcreteBuilder builder = new ConcreteBuilder();
  Director director = new Director( builder ); 
  
  director.construct(); 
  Product product = builder.getResult();

原型模式

应用场合:

用原型实例指定创建对象的种类,并且通过复制这些原型创建新的对象。

实现方式:

浅复制:将一个对象复制后,基本数据类型的变量都会重新创建,而引用类型,指向的还是原对象所指向的。

深复制:将一个对象复制后,不论是基本数据类型还有引用类型,都是重新创建的。简单来说,就是深复制进行了完全彻底的复制,而浅复制不彻底。

//原型
public class Prototype implements Cloneable,Serializable{
    public int a;
    public int b[] =new int[2];

    //浅复制
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }

    //深复制  
    public Object deepClone() throws IOException, ClassNotFoundException {  

        //写入当前对象的二进制流   
        ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();  
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);  
        oos.writeObject(this);  

        //读出二进制流产生的新对象  
        ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());  
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);  
        return ois.readObject();  
    }  
}
//浅复制测试
public class Test {
    public static void c() throws CloneNotSupportedException{
        Prototype p1 = new Prototype();
        Prototype p2 = (Prototype) p1.clone();
        p1.a = 1;
        p2.a = 2;
        p1.b[0]=1;
        p1.b[1]=1;
        p2.b[0]=2;
        p2.b[1]=2;
        System.out.println("p1:a :"+p1.a);
        System.out.println("p2:a :"+p2.a);
        System.out.println("p1:b[0] :"+p1.b[0]);
        System.out.println("p1:b[1] :"+p1.b[1]);
        System.out.println("p2:b[0] :"+p2.b[0]);
        System.out.println("p2:b[1] :"+p2.b[1]);

        System.out.println("p1 :"+p1);
        System.out.println("p2 :"+p2);
        System.out.println("new p :"+(Prototype) p1.clone());
    }
    public static void main(String[] args){
        try {
            c();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

浅复制测试结果:

Java设计模式之创建型模式_第1张图片

//深复制测试
public class Test {
    public static void c() throws IOException, ClassNotFoundException{
        Prototype p1 = new Prototype();
        Prototype p2 = (Prototype) p1.deepClone();
        p1.a = 1;
        p2.a = 2;
        p1.b[0]=1;
        p1.b[1]=1;
        p2.b[0]=2;
        p2.b[1]=2;
        System.out.println("p1:a :"+p1.a);
        System.out.println("p2:a :"+p2.a);
        System.out.println("p1:b[0] :"+p1.b[0]);
        System.out.println("p1:b[1] :"+p1.b[1]);
        System.out.println("p2:b[0] :"+p2.b[0]);
        System.out.println("p2:b[1] :"+p2.b[1]);

        System.out.println("p1 :"+p1);
        System.out.println("p2 :"+p2);
    }
    public static void main(String[] args){
        try {
            c();
        } catch (Exception e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

深复制测试结果:

Java设计模式之创建型模式_第2张图片

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