Java經典設計模式之五大建立型模式（附實例和詳解）

1、概況

整體來講設計模式分爲三大類：

（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。

（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。

（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。

2、設計模式的六大原則

一、開閉原則（Open Close Principle）

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。

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

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。

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

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。

package com.mode.create;

public interface MyInterface {
    public void print();
}

 

package com.mode.create;

public class MyClassOne implements MyInterface {

    @Override
    public void print() {
        System.out.println("MyClassOne");
    }

}

 

package com.mode.create;

public class MyClassTwo implements MyInterface {

    @Override
    public void print() {
        System.out.println("MyClassTwo");
    }

}

 

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;  
        }  
    }

}

 

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：

package com.mode.create;

public class MyFactory {

    public MyInterface produceOne() {
        return new MyClassOne();
    }

    public MyInterface produceTwo() {
        return new MyClassTwo();
    }

}

 

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：

package com.mode.create;

public class MyFactory {

    public static MyInterface produceOne() {
        return new MyClassOne();
    }

    public static MyInterface produceTwo() {
        return new MyClassTwo();
    }

}

 

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：

package com.mode.create;

public interface Provider {
    public MyInterface produce(); 
}

 

package com.mode.create;

public class MyFactoryOne implements Provider {

    @Override
    public MyInterface produce() {
        return new MyClassOne();
    }

}

 

package com.mode.create;

public class MyFactoryTwo implements Provider {

    @Override
    public MyInterface produce() {
        return new MyClassTwo();
    }

}

修改測試類FactoryTest以下：

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：

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。

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。）：

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。）：

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。）：

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。）：

package com.mode.create;

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

測試類：

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：

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：

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：

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：