设计模式学习(二) — 创建型模式

设计模式学习(二) — 创建型模式

创建型设计模式主要是用来构建对象实例，是在对象实例创建过程中的一些经验总结；

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(0)基本概念

• 创建型模式隐藏了类对象实例创建的细节，在创建什么(What)，由谁创建(Who)，何时创建(When)等方面都为软件设计者提供了尽可能大的灵活性。

• 创建型模式主要包括：单例模式，工厂模式和构建器模式等；

(1)单例模式

• 单例模式是在全局只创建一个对象实例，对外提供单实例获取的接口；

• 单例模式的好处：

  • 避免多次创建销毁对象造成的性能上的损耗；

  • 多线程使用同一个实例，实现了线程间的资源共享；

单例模式的使用场景

• Spring容器中的Bean实例默认是单例的，ApplicationContext容器在启动时会创建Bean的单例对象保存在一个哈希表缓存中；

id="date" class="java.util.Date"/>

id="date" class="java.util.Date scope="singleton""/>

id="date" class="java.util.Date" scope="prototype"/>

id="date" class="java.util.Date default-lazy-init="true"/>

• Java单例模式和Spring中Bean的单例模式

  • Spring中Bean的单例模式和设计模式中的单例模式还有所有不同的，Spring中的Bean的单例的生命周期和ApplicationContext容器相关的，如果在一个进程中有多个ApplicationContext容器，即便Bean是单例的也会创建多个实例；

  • Java单例模式一般是指进程内仅存在一个实例对象；

• 单例模式的线程安全问题

  • 如果一个单例类是有状态的，也就是存在类变量时会出现线程安全问题(线程安全问题都是由类变量和全局变量引起的)，因为单例对象是线程间共享的，可以对同意资源进行操作；解决线程安全一般有两种方法：锁和ThreadLocal；

  • Spring中的Bean默认是单例的，通过ThreadLocal解决线程安全问题；Spring对一些Bean（如RequestContextHolder、TransactionSynchronizationManager、LocaleContextHolder等）中非线程安全状态采用ThreadLocal进行处理，让它们也成为线程安全的状态，因为有状态的Bean就可以在多线程中共享了。

  • 比如在Spring MVC的controller层中HttpServletRequest是单例的，并发访问时使用的是同一个HttpServletRequest实例对象，因为HttpServletRequest是请求对象的外壳，具体的请求内容被封装在ThreadLocal类型的RequestContextHolder对象内，这样就实现了HttpServletRequest单例对象的线程安全；

(2)工厂模式

• 工厂模式一般分为简单工厂模式，工厂方法模式和抽象工厂模式， 这三种模式从上到下逐步抽象，并且更具一般性。

简单工厂模式

• 根据自变量的不同返回不同类的实例。简单工厂模式专门定义一个类来负责创建其他类的实例，被创建的实例通常都具有共同的父类。

• 简单工厂模式的角色分为：工厂类Factory，抽象产品(产品父类)Product，具体产品

• 简单工厂模式的应用场景：

  • Spring的BeanFactory应用简单工厂模式，根据传入一个唯一的标识来获得bean对象，如果bean对象不存在则创建，如果已经存在则直接返回；

  • Netty服务端客户端启动时候需要通过启动辅助类Bootstrap或者ServerBootstrap等，在启动辅助类初始化时候需要设置通道类型NioSocketChannel或者NioServerSocketChannel等，在启动时候会结合工厂模式和反射创建通道工厂channelFactory用于创建通道实例；

工厂方法模式

• 工厂方法模式定义一个用于创建对象的接口，子类实现接口决定具体实例化哪个类，创建多个工厂类对应多个对象实例；

• 工厂方法模式角色：抽象工厂类，具体工厂类，抽象产品，具体产品

• 工厂方法模式使用情景：

  • Spring的FactoryBean就是应用了工厂方法模式，在创建Bean实例时会先创建一个未初始化的空对象实例，然后创建一个工厂类FactoryBean将空对象实例放入中，经FactoryBean放入入singletonFactoris哈希表中，通过getObject()从工厂中获取实例；

工厂模式区别

• 简单工厂模式和工厂方法模式的区别：简单工厂模式中只存在一个工厂实例，通过参数从工厂中返回不同的对象实例，比如只存在一个BeanFactory；工厂方法模式存在多个工厂实例，每种对象对应一个工厂实例，比如存在多个FactoryBean实例；

• 工厂模式和抽象工厂模式区别：工厂模式只有一个抽象产品类，而抽象工厂模式则有多种抽象产品类；工厂模式下一个工厂实例只能产生一种抽象产品类的实例，抽象工厂模式下，一个工厂实例可以产生多种抽象产品实例；

(3)构建器模式

• 构建器模式是将一个复杂对象的构建过程分离，通过自由的组合构建复杂对象；对于复杂对象，使用Builder模式来替代多参数构造函数是一个比较好的实践法则；

• 构建器模式使用场景

  • 在Netty的服务端客户端启动时候需要通过启动辅助类Bootstrap或者ServerBootstrap等，Bootstrap或者ServerBootstrap类的初始化使用Builder模式进行的；

Bootstrap b = new Bootstrap();
b.group(group).channel(NioSocketChannel.class).option(ChannelOption.TCP_NODELAY,true)
        .handler(new ChannelInitializer() {
            @Override
            protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception {
                socketChannel.pipeline().addLast(new TimeClientHandler());
            }
        });

ChannelFuture f = b.connect(host,port).sync();
f.channel().closeFuture().sync();

总结

创建型模式主要用来创建类对象实例，不同的情景下可以单独使用也可以组合使用单例模式，工厂模式或者构建器模式等；