Java經典設計模式之五大建立型模式（附實例和詳解）

時間  2019-11-06
標籤 java 經典 設計 模式 之五 建立 實例 詳解 欄目 Java 简体版
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原文出處： 小寶鴿java

1、概況

整體來講設計模式分爲三大類：編程

（1）建立型模式，共五種：工廠方法模式、抽象工廠模式、單例模式、建造者模式、原型模式。設計模式

（2）結構型模式，共七種：適配器模式、裝飾器模式、代理模式、外觀模式、橋接模式、組合模式、享元模式。多線程

（3）行爲型模式，共十一種：策略模式、模板方法模式、觀察者模式、迭代子模式、責任鏈模式、命令模式、備忘錄模式、狀態模式、訪問者模式、中介者模式、解釋器模式。閉包

2、設計模式的六大原則

一、開閉原則（Open Close Principle）架構

開閉原則就是說對擴展開放，對修改關閉。在程序須要進行拓展的時候，不能去修改原有的代碼，實現一個熱插拔的效果。ide

二、里氏代換原則（Liskov Substitution Principle）測試

其官方描述比較抽象，可自行百度。實際上能夠這樣理解：（1）子類的能力必須大於等於父類，即父類可使用的方法，子類均可以使用。（2）返回值也是一樣的道理。假設一個父類方法返回一個List，子類返回一個ArrayList，這固然能夠。若是父類方法返回一個ArrayList，子類返回一個List，就說不通了。這裏子類返回值的能力是比父類小的。（3）還有拋出異常的狀況。任何子類方法能夠聲明拋出父類方法聲明異常的子類。
而不能聲明拋出父類沒有聲明的異常。ui

三、依賴倒轉原則（Dependence Inversion Principle）this

這個是開閉原則的基礎，具體內容：面向接口編程，依賴於抽象而不依賴於具體。

四、接口隔離原則（Interface Segregation Principle）

這個原則的意思是：使用多個隔離的接口，比使用單個接口要好。仍是一個下降類之間的耦合度的意思，從這兒咱們看出，其實設計模式就是一個軟件的設計思想，從大型軟件架構出發，爲了升級和維護方便。因此上文中屢次出現：下降依賴，下降耦合。

五、迪米特法則（最少知道原則）（Demeter Principle）

爲何叫最少知道原則，就是說：一個實體應當儘可能少的與其餘實體之間發生相互做用，使得系統功能模塊相對獨立。

六、合成複用原則（Composite Reuse Principle）

原則是儘可能使用合成/聚合的方式，而不是使用繼承。

3、建立型模式

建立型模式，共五種：工廠方法模式、抽象工廠模式、單例模式、建造者模式、原型模式。

3.一、工廠方法模式

工廠方法模式分爲三種：普通工廠模式、多個工廠方法模式和靜態工廠方法模式。

3.1.一、普通工廠模式

普通工廠模式就是創建一個工廠類，對實現了同一接口的一些類進行實例的建立。

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package com.mode.create;
 
public interface MyInterface {
     public void print();
}
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package com.mode.create;
 
public class MyClassOne implements MyInterface {
 
     @Override
     public void print() {
         System.out.println( "MyClassOne" );
     }
 
}
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package com.mode.create;
 
public class MyClassTwo implements MyInterface {
 
     @Override
     public void print() {
         System.out.println( "MyClassTwo" );
     }
 
}
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package com.mode.create;
 
public class MyFactory {
 
     public MyInterface produce(String type) { 
         if ( "One" .equals(type)) { 
             return new MyClassOne(); 
         } else if ( "Two" .equals(type)) { 
             return new MyClassTwo(); 
         } else { 
             System.out.println( "沒有要找的類型" ); 
             return null ; 
         } 
     }
 
}
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package com.mode.create;
 
public class FactoryTest {
 
     public static void main(String[] args){
         MyFactory factory = new MyFactory(); 
         MyInterface myi = factory.produce( "One" ); 
         myi.print();
     }
 
}

FactoryTest的運行結果我想應該很明顯了。

再回頭來理解這句話：普通工廠模式就是創建一個工廠類，對實現了同一接口的一些類進行實例的建立。

3.1.二、多個工廠方法模式

多個工廠方法模式，是對普通工廠方法模式的改進，多個工廠方法模式就是提供多個工廠方法，分別建立對象。

直接看代碼吧，咱們修改MyFactory和FactoryTest以下：

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package com.mode.create;
 
public class MyFactory {
 
     public MyInterface produceOne() {
         return new MyClassOne();
     }
 
     public MyInterface produceTwo() {
         return new MyClassTwo();
     }
 
}
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package com.mode.create;
 
public class FactoryTest {
 
     public static void main(String[] args){
         MyFactory factory = new MyFactory(); 
         MyInterface myi = factory.produceOne();
         myi.print();
     }
 
}

運行結果也是十分明顯了。

再回頭來理解這句話：多個工廠方法模式，是對普通工廠方法模式的改進，多個工廠方法模式就是提供多個工廠方法，分別建立對象。

3.1.三、靜態工廠方法模式

靜態工廠方法模式，將上面的多個工廠方法模式裏的方法置爲靜態的，不須要建立實例，直接調用便可。

直接看代碼吧，咱們修改MyFactory和FactoryTest以下：

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package com.mode.create;
 
public class MyFactory {
 
     public static MyInterface produceOne() {
         return new MyClassOne();
     }
 
     public static MyInterface produceTwo() {
         return new MyClassTwo();
     }
 
}
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package com.mode.create;
 
public class FactoryTest {
 
     public static void main(String[] args){
         MyInterface myi = MyFactory.produceOne();
         myi.print();
     }
 
}

運行結果依舊很明顯。

再回顧：靜態工廠方法模式，將上面的多個工廠方法模式裏的方法置爲靜態的，不須要建立實例，直接調用便可。

3.二、抽象工廠模式

工廠方法模式有一個問題就是，類的建立依賴工廠類，也就是說，若是想要拓展程序，必須對工廠類進行修改，這違背了閉包原則。

爲解決這個問題，咱們來看看抽象工廠模式：建立多個工廠類，這樣一旦須要增長新的功能，直接增長新的工廠類就能夠了，不須要修改以前的代碼。

這樣就符合閉包原則了。

下面來看看代碼：

MyInterface、MyClassOne、MyClassTwo不變。

新增以下接口和類：

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package com.mode.create;
 
public interface Provider {
     public MyInterface produce();
}
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package com.mode.create;
 
public class MyFactoryOne implements Provider {
 
     @Override
     public MyInterface produce() {
         return new MyClassOne();
     }
 
}
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package com.mode.create;
 
public class MyFactoryTwo implements Provider {
 
     @Override
     public MyInterface produce() {
         return new MyClassTwo();
     }
 
}

修改測試類FactoryTest以下：

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package com.mode.create;
 
public class FactoryTest {
 
     public static void main(String[] args){
         Provider provider = new MyFactoryOne();
         MyInterface myi = provider.produce();
         myi.print();
     }
 
}

運行結果依舊顯然。

再回顧：抽象工廠模式就是建立多個工廠類，這樣一旦須要增長新的功能，直接增長新的工廠類就能夠了，不須要修改以前的代碼。

3.三、單例模式

單例模式，不須要過多的解釋。

直接看代碼吧：

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package test;
 
public class MyObject {
 
     private static MyObject myObject;
 
     private MyObject() {
     }
 
     public static MyObject getInstance() {
         if (myObject != null ) {
         } else {
             myObject = new MyObject();
         }
         return myObject;
     }
 
}

可是這樣會引起多線程問題，詳細解說能夠看《Java多線程編程核心技術》書中的第六章。博主以前推薦過這本書，裏面有電子完整版下載地址：http://blog.csdn.net/u013142781/article/details/50805655

3.四、建造者模式

建造者模式：是將一個複雜的對象的構建與它的表示分離，使得一樣的構建過程能夠建立不一樣的表示。

字面看來很是抽象，實際上它也十分抽象！！！！

建造者模式一般包括下面幾個角色：

（1） Builder：給出一個抽象接口，以規範產品對象的各個組成成分的建造。這個接口規定要實現複雜對象的哪些部分的建立，並不涉及具體的對象部件的建立。

（2） ConcreteBuilder：實現Builder接口，針對不一樣的商業邏輯，具體化複雜對象的各部分的建立。 在建造過程完成後，提供產品的實例。

（3）Director：調用具體建造者來建立複雜對象的各個部分，在指導者中不涉及具體產品的信息，只負責保證對象各部分完整建立或按某種順序建立。

（4）Product：要建立的複雜對象。

在遊戲開發中建造小人是常常的事了，要求是：小人必須包括頭，身體和腳。

下面咱們看看以下代碼：

Product（要建立的複雜對象。）：

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package com.mode.create;
 
public class Person {
 
     private String head;
     private String body;
     private String foot;
 
     public String getHead() {
         return head;
     }
 
     public void setHead(String head) {
         this .head = head;
     }
 
     public String getBody() {
         return body;
     }
 
     public void setBody(String body) {
         this .body = body;
     }
 
     public String getFoot() {
         return foot;
     }
 
     public void setFoot(String foot) {
         this .foot = foot;
     }
}

Builder（給出一個抽象接口，以規範產品對象的各個組成成分的建造。這個接口規定要實現複雜對象的哪些部分的建立，並不涉及具體的對象部件的建立。）：

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package com.mode.create;
 
public interface PersonBuilder {
     void buildHead();
     void buildBody();
     void buildFoot();
     Person buildPerson();
}

ConcreteBuilder（實現Builder接口，針對不一樣的商業邏輯，具體化複雜對象的各部分的建立。 在建造過程完成後，提供產品的實例。）：

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package com.mode.create;
 
public class ManBuilder implements PersonBuilder {
 
     Person person;
 
     public ManBuilder() {
         person = new Person();
     }
 
     public void buildBody() {
         person.setBody( "建造男人的身體" );
     }
 
     public void buildFoot() {
         person.setFoot( "建造男人的腳" );
     }
 
     public void buildHead() {
         person.setHead( "建造男人的頭" );
     }
 
     public Person buildPerson() {
         return person;
     }
 
}

Director（調用具體建造者來建立複雜對象的各個部分，在指導者中不涉及具體產品的信息，只負責保證對象各部分完整建立或按某種順序建立。）：

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package com.mode.create;
 
public class PersonDirector {
     public Person constructPerson(PersonBuilder pb) {
         pb.buildHead();
         pb.buildBody();
         pb.buildFoot();
         return pb.buildPerson();
     }
}

測試類：

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package com.mode.create;
 
public class Test {
     public static void main(String[] args) {
         PersonDirector pd = new PersonDirector();
         Person person = pd.constructPerson( new ManBuilder());
         System.out.println(person.getBody());
         System.out.println(person.getFoot());
         System.out.println(person.getHead());
     }
}

運行結果：

這裏寫圖片描述

回顧：建造者模式：是將一個複雜的對象的構建與它的表示分離，使得一樣的構建過程能夠建立不一樣的表示。

3.五、原型模式

該模式的思想就是將一個對象做爲原型，對其進行復制、克隆，產生一個和原對象相似的新對象。

說道複製對象，我將結合對象的淺複製和深複製來講一下，首先須要瞭解對象深、淺複製的概念：

淺複製：將一個對象複製後，基本數據類型的變量都會從新建立，而引用類型，指向的仍是原對象所指向的。

深複製：將一個對象複製後，不管是基本數據類型還有引用類型，都是從新建立的。簡單來講，就是深複製進行了徹底完全的複製，而淺複製不完全。

寫一個深淺複製的例子：

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package com.mode.create;
 
import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.io.Serializable;
 
public class Prototype implements Cloneable, Serializable {
 
     private static final long serialVersionUID = 1L;
 
     private int base;
 
     private Integer obj;
 
      /* 淺複製 */ 
     public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
         // 由於Cloneable接口是個空接口，你能夠任意定義實現類的方法名
         // 如cloneA或者cloneB，由於此處的重點是super.clone()這句話
         // super.clone()調用的是Object的clone()方法
         // 而在Object類中，clone()是native（本地方法）的
         Prototype proto = (Prototype) super.clone();
         return proto;
     }
 
     /* 深複製 */
     public Object deepClone() throws IOException, ClassNotFoundException {
 
         /* 寫入當前對象的二進制流 */
         ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
         ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);
         oos.writeObject(this);
 
         /* 讀出二進制流產生的新對象 */
         ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
         ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);
         return ois.readObject();
     }
 
     public int getBase() {
         return base;
     }
 
     public void setBase( int base) {
         this .base = base;
     }
 
     public Integer getObj() {
         return obj;
     }
 
     public void setObj(Integer obj) {
         this .obj = obj;
     }
 
}

測試類：

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package com.mode.create;
 
import java.io.IOException;
 
public class Test {
     public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException,
             ClassNotFoundException, IOException {
         Prototype prototype = new Prototype();
         prototype.setBase( 1 );
         prototype.setObj( new Integer( 2 ));
         /* 淺複製 */
         Prototype prototype1 = (Prototype) prototype.clone();
         /* 深複製 */
         Prototype prototype2 = (Prototype) prototype.deepClone();
         System.out.println(prototype1.getObj()==prototype1.getObj());
         System.out.println(prototype1.getObj()==prototype2.getObj());
     }
}

運行結果：

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