設(shè)計模式（一）–工廠和單例模式

文章目錄

• 設(shè)計模式（一）--工廠和單例模式
• • 其他筆記鏈接
  • • 1. 23種設(shè)計模式
    • 2. OOP七大原則
    • 3. 單例模式
    • • 六種實現(xiàn)方法
    • 4.工廠模式
    • • 靜態(tài)工廠模式（簡單工廠模式）
      • 工廠方法模式
    • 5. 抽象工廠模式

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1. 23種設(shè)計模式

創(chuàng)建型模式

• 工廠模式（Factory Pattern）
• 抽象工廠模式（Abstract Factory Pattern）
• 單例模式（Singleton Pattern）
• 建造者模式（Builder Pattern）
• 原型模式（Prototype Pattern）

結(jié)構(gòu)型模式

• 適配器模式（Adapter Pattern）
• 橋接模式（Bridge Pattern）
• 過濾器模式（Filter、Criteria Pattern）
• 組合模式（Composite Pattern）
• 裝飾器模式（Decorator Pattern）
• 外觀模式（Facade Pattern）
• 享元模式（Flyweight Pattern）
• 代理模式（Proxy Pattern）

行為型模式

• 責任鏈模式（Chain of Responsibility Pattern）
• 命令模式（Command Pattern）
• 解釋器模式（Interpreter Pattern）
• 迭代器模式（Iterator Pattern）
• 中介者模式（Mediator Pattern）
• 備忘錄模式（Memento Pattern）
• 觀察者模式（Observer Pattern）
• 狀態(tài)模式（State Pattern）
• 空對象模式（Null Object Pattern）
• 策略模式（Strategy Pattern）
• 模板模式（Template Pattern）
• 訪問者模式（Visitor Pattern）

2. OOP七大原則

開-閉原則(Open-Closed Principle, OCP)

里氏替換原則(Liskov Substitution Principle,LSP)

依賴倒置原則(Dependence Inversion Principle)

接口隔離原則(Interface Segregation Principle, ISP)

合成/聚合復用原則(Composite/Aggregate Reuse Principle,CARP)

迪米特法則(Law of Demeter LoD)

單一職責原則(Simple responsibility pinciple SRP)

3. 單例模式

特點

單例類只能有一個實例，單例類必須自己創(chuàng)建自己的唯一實例，單例類必須給所有其他對象提供這一實例。

關(guān)鍵實現(xiàn)

構(gòu)造函數(shù)私有化（外界無法創(chuàng)建，只有在類內(nèi)部才能創(chuàng)建）

對象實例私有化，對外只提供get方法獲取這唯一實例。

六種實現(xiàn)方法

1.懶漢式一

初始化方式：懶加載（拿的時候才創(chuàng)建）

線程：不安全

public class singInstance{//不在類加載時創(chuàng)建private static singInstance instance;//構(gòu)造函數(shù)私有化private singInstance(){}//get方法獲取對象，并確保只創(chuàng)建一次public static singInstance getInstance(){if(instance == null){instance = new singInstance();}return instance;} }

2.懶漢式二

初始化方式：懶加載（拿的時候才創(chuàng)建）

線程：安全

添加synchronized導致性能上的損失

public class singInstance{//不在類加載時創(chuàng)建private static singInstance instance;//構(gòu)造函數(shù)私有化private singInstance(){}//添加synchronized確保多線程安全public static synchronized singInstance getInstance(){if(instance == null){instance = new singInstance();}return instance;} }

3.餓漢式

初始化方式：非懶加載

線程：安全

在類加載時就創(chuàng)建的對象，確保線程安全，沒有加synchronized性能上沒有收影響。但是非懶加載，會堆積垃圾對象。

public class singInstance{//在類加載時創(chuàng)建private static singInstance instance = new singInstance();//構(gòu)造函數(shù)私有化private singInstance(){}//直接放回已經(jīng)創(chuàng)建好的對象public static singInstance getInstance(){return instance;} }

4.雙檢鎖/雙重校驗鎖（DCL）

初始化方式：懶加載

線程：安全

public class singInstance{//使用volatile確保線程可見性private volatile static singInstance instance;//構(gòu)造函數(shù)私有化private singInstance(){}//直接放回已經(jīng)創(chuàng)建好的對象public static singInstance getInstance(){if(instance == null){//使用synchronized把類鎖住，確保類對象使用的線程安全synchronized (singInstance.class){if(instance == null){instance = new singInstance();}}}} }

5.登記式（靜態(tài)內(nèi)部類）

初始化方式：懶加載

線程：安全

利用靜態(tài)內(nèi)部類需要顯式調(diào)用才加載的機制，實現(xiàn)懶加載。因為 SingletonInter 類沒有被主動使用，只有通過顯式調(diào)用 getInstance 方法時，才會顯式裝載 SingletonInter 類，從而實例化 instance。

public class singInstance{//把對象放內(nèi)部內(nèi)里面private static class singInstanceInter(){private static final singInstance instance = new singInstance(); }//構(gòu)造函數(shù)私有化private singInstance(){}//直接放回已經(jīng)創(chuàng)建好的對象public static final singInstance getInstance(){return singInstanceInter.instance;} }

6.枚舉法

初始化方式：非懶加載

線程：安全

public enum Singleton { INSTANCE; public void whateverMethod() { } }

4.工廠模式

靜態(tài)工廠模式（簡單工廠模式）

靜態(tài)工廠模式，違背了開閉原則。想增加一個新的產(chǎn)品，就需要修改代碼。

就像下面這張圖片一樣，product需要實現(xiàn)對應的產(chǎn)品接口，而工廠類負責對實現(xiàn)該Iproduc接口的實現(xiàn)類的創(chuàng)建，如果我們需要創(chuàng)建一臺汽車只需通過工廠并告知其要建造哪種車即可。

為什么用工廠模式？

有人可能會想，為什么不直接NEW呢，要通過工廠創(chuàng)建。試想一下，假如某個產(chǎn)品的創(chuàng)建需要大量的初始化參數(shù)，那么我們只能new的話，需要手寫大量參數(shù)，這是好的，而且在你的應用程序的類里面直接通過new出來的對象，那么new出來的對象就直接跟你的應用程序中的類有直接關(guān)聯(lián)，那么你下系統(tǒng)耦合性就會很高。假如某一天上百個produce中某幾個produce的構(gòu)造參數(shù)改變了，你是否需要去你應用程序中的類修改你原有new的那行代碼，這是很不好的。假如我們使用了工廠模式，我們只需去修改對應工廠類的代碼即可，無需去你那一大堆應用程序中的類找那段new的代碼。

代碼實現(xiàn)

這次代碼使用電腦做示范。

電腦產(chǎn)品接口

public Interface Computer {//電腦要會開機public void start(); }

聯(lián)想電腦

public class HpComputer extends Computer{@Overridepublic void start() {System.out.println("惠普電腦啟動");} }

華碩電腦

public class AsusComputer extends Computer {@Overridepublic void start() {System.out.println("華碩電腦啟動");} }

英特爾電腦

public class InterComputer extends Computer {@Overridepublic void start() {System.out.println("英特爾電腦啟動");} }

工廠

public class ComputerFactory {//只需告知工廠創(chuàng)建那種電腦即可public static Computer createComputer(String type){Computer mComputer=null;switch (type) {case "lenovo":mComputer=new LenovoComputer();break;case "Inter":mComputer=new InterComputer();break;case "asus":mComputer=new AsusComputer();break;}return mComputer;} }

優(yōu)缺點

• 優(yōu)點：避免了直接實例化類，降低了耦合性。
• 缺點：違背了開放封閉原則，想增加一個新的產(chǎn)品，就需要修改代碼。

工廠方法模式

工廠方法模式是在靜態(tài)工廠上面做進一步的修改，原靜態(tài)工廠模式只有單一的工廠，而工廠方法模式有多個工廠，每個產(chǎn)品都有其實現(xiàn)創(chuàng)建的工廠，這樣增加一個新的產(chǎn)品時，我們只需要橫向擴展工廠類即可達成目標，就無需去修改那唯一工廠的代碼。弊端也挺明顯的，沒增加一個產(chǎn)品就需要創(chuàng)建其對應的工廠類，增加了系統(tǒng)的復雜度。

圖片來自狂神說：

代碼實現(xiàn)

產(chǎn)品接口

public Interface Car {public void drive(); }

工廠接口

public Interface CarFactory{//工廠要會建造汽車public Car createCar(); }

特斯拉車

public class Tesla implements Car{@Overridepublic void drive(){ System.out.println("特斯拉開車");} }

特斯拉工廠

public class Tesla implements CarFactory{@Overridepublic Car createCar(){ return new Tesla();} }

橫向擴展

想橫向擴展只需要添加對應的產(chǎn)品和其產(chǎn)品對應的工廠即可，雖然代碼量變多了，但符合開閉原則。

優(yōu)缺點

• 缺點：增加系統(tǒng)的復雜度，沒新建一個產(chǎn)品就需要新建一個對應的工廠。
• 優(yōu)點：擴展性高，如果想增加一個產(chǎn)品，只要擴展一個工廠類就可以。 屏蔽產(chǎn)品的具體實現(xiàn)，調(diào)用者只關(guān)心產(chǎn)品的接口。

5. 抽象工廠模式

抽象工廠模式（Abstract Factory Pattern）是圍繞一個超級工廠創(chuàng)建其他工廠。該超級工廠又稱為其他工廠的工廠。

┌────────┐─ >│ProductA│ ┌────────┐ ┌─────────┐ │ └────────┘ │ Client │─ ─>│ Factory │─ ─ └────────┘ └─────────┘ │ ┌────────┐▲ ─ >│ProductB│┌───────┴───────┐ └────────┘│ │┌─────────┐ ┌─────────┐│Factory1 │ │Factory2 │└─────────┘ └─────────┘│ ┌─────────┐ │ ┌─────────┐─ >│ProductA1│ ─ >│ProductA2││ └─────────┘ │ └─────────┘┌─────────┐ ┌─────────┐└ ─>│ProductB1│ └ ─>│ProductB2│└─────────┘ └─────────┘

代碼實現(xiàn)

這次代碼實現(xiàn)換成別的，有現(xiàn)實對入感一點。

手機產(chǎn)品接口

public Interface phone {public void open(); }

WIFI產(chǎn)品接口

public Interface wifi {public void openwifi(); }

抽象工廠接口

public Interface AbstractFactory {//工廠要回造手機public phone creatPhone();//會造wifipublic wifi creatWifi(); }

小米工廠

public class MiniFactory {@Overridepublic phone creatPhone(){return new MiniPhone();}@Overridepublic wifi creatWifi(){return new Miniwifi();} }

小米手機產(chǎn)品類

public class MiniPhone {@Overridepublic void open(){...} }

小米WiFi產(chǎn)品類

public class Miniwifi {@Overridepublic void openwifi(){...} }

華為手機工廠

public class HuaweiFactory {@Overridepublic phone creatPhone(){return new HuaweiPhone();}@Overridepublic wifi creatWifi(){return new Huaweiwifi();} }

華為手機產(chǎn)品類

public class HuaweiPhone {@Overridepublic void open(){...} }

華為WiFi產(chǎn)品類

public class Huaweiwifi {@Overridepublic void openwifi(){...} }

優(yōu)缺點

• 優(yōu)點：當一個產(chǎn)品族中的多個對象被設(shè)計成一起工作時，它能保證客戶端始終只使用同一個產(chǎn)品族中的對象。
• 缺點：還是違背了開閉原則，產(chǎn)品族擴展非常困難，要增加一個系列的某一產(chǎn)品，既要在抽象的 Creator 里加代碼，又要在具體的里面加代碼。

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總結(jié)

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