5種Java經(jīng)典創(chuàng)建型模式詳解

更新時(shí)間：2016年03月08日 15:53:17 作者：第八號(hào)當(dāng)鋪

這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了5種Java經(jīng)典創(chuàng)建型模式，感興趣的小伙伴們可以參考一下

一、概況

總體來(lái)說(shuō)設(shè)計(jì)模式分為三大類：

（1）創(chuàng)建型模式，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(jié)構(gòu)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）行為型模式，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(zé)任鏈模式、命令模式、備忘錄模式、狀態(tài)模式、訪問者模式、中介者模式、解釋器模式。

二、設(shè)計(jì)模式的六大原則

1、開閉原則（Open Close Principle）

開閉原則就是說(shuō)對(duì)擴(kuò)展開放，對(duì)修改關(guān)閉。在程序需要進(jìn)行拓展的時(shí)候，不能去修改原有的代碼，實(shí)現(xiàn)一個(gè)熱插拔的效果。

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

其官方描述比較抽象，可自行百度。實(shí)際上可以這樣理解：（1）子類的能力必須大于等于父類，即父類可以使用的方法，子類都可以使用。（2）返回值也是同樣的道理。假設(shè)一個(gè)父類方法返回一個(gè)List，子類返回一個(gè)ArrayList，這當(dāng)然可以。如果父類方法返回一個(gè)ArrayList，子類返回一個(gè)List，就說(shuō)不通了。這里子類返回值的能力是比父類小的。（3）還有拋出異常的情況。任何子類方法可以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。

3、依賴倒轉(zhuǎn)原則（Dependence Inversion Principle）

這個(gè)是開閉原則的基礎(chǔ)，具體內(nèi)容：面向接口編程，依賴于抽象而不依賴于具體。

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

這個(gè)原則的意思是：使用多個(gè)隔離的接口，比使用單個(gè)接口要好。還是一個(gè)降低類之間的耦合度的意思，從這兒我們看出，其實(shí)設(shè)計(jì)模式就是一個(gè)軟件的設(shè)計(jì)思想，從大型軟件架構(gòu)出發(fā)，為了升級(jí)和維護(hù)方便。所以上文中多次出現(xiàn)：降低依賴，降低耦合。

5、迪米特法則（最少知道原則）（Demeter Principle）

為什么叫最少知道原則，就是說(shuō)：一個(gè)實(shí)體應(yīng)當(dāng)盡量少的與其他實(shí)體之間發(fā)生相互作用，使得系統(tǒng)功能模塊相對(duì)獨(dú)立。

6、合成復(fù)用原則（Composite Reuse Principle）

原則是盡量使用合成/聚合的方式，而不是使用繼承。

三、創(chuàng)建型模式

創(chuàng)建型模式，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。

3.1、工廠方法模式

工廠方法模式分為三種：普通工廠模式、多個(gè)工廠方法模式和靜態(tài)工廠方法模式。

3.1.1、普通工廠模式

普通工廠模式就是建立一個(gè)工廠類，對(duì)實(shí)現(xiàn)了同一接口的一些類進(jìn)行實(shí)例的創(chuàng)建。

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(yùn)行結(jié)果我想應(yīng)該很明顯了。

再回頭來(lái)理解這句話：普通工廠模式就是建立一個(gè)工廠類，對(duì)實(shí)現(xiàn)了同一接口的一些類進(jìn)行實(shí)例的創(chuàng)建。

3.1.2、多個(gè)工廠方法模式

多個(gè)工廠方法模式，是對(duì)普通工廠方法模式的改進(jìn)，多個(gè)工廠方法模式就是提供多個(gè)工廠方法，分別創(chuàng)建對(duì)象。

直接看代碼吧，我們修改MyFactory和FactoryTest如下：

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(yùn)行結(jié)果也是十分明顯了。

再回頭來(lái)理解這句話：多個(gè)工廠方法模式，是對(duì)普通工廠方法模式的改進(jìn)，多個(gè)工廠方法模式就是提供多個(gè)工廠方法，分別創(chuàng)建對(duì)象。

3.1.3、靜態(tài)工廠方法模式

靜態(tài)工廠方法模式，將上面的多個(gè)工廠方法模式里的方法置為靜態(tài)的，不需要?jiǎng)?chuàng)建實(shí)例，直接調(diào)用即可。

直接看代碼吧，我們修改MyFactory和FactoryTest如下：

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(yùn)行結(jié)果依舊很明顯。

再回顧：靜態(tài)工廠方法模式，將上面的多個(gè)工廠方法模式里的方法置為靜態(tài)的，不需要?jiǎng)?chuàng)建實(shí)例，直接調(diào)用即可。

3.2、抽象工廠模式

工廠方法模式有一個(gè)問題就是，類的創(chuàng)建依賴工廠類，也就是說(shuō)，如果想要拓展程序，必須對(duì)工廠類進(jìn)行修改，這違背了閉包原則。

為解決這個(gè)問題，我們來(lái)看看抽象工廠模式：創(chuàng)建多個(gè)工廠類，這樣一旦需要增加新的功能，直接增加新的工廠類就可以了，不需要修改之前的代碼。

這樣就符合閉包原則了。

下面來(lái)看看代碼：

MyInterface、MyClassOne、MyClassTwo不變。

新增如下接口和類：

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(cè)試類FactoryTest如下：

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

運(yùn)行結(jié)果依舊顯然。

再回顧：抽象工廠模式就是創(chuàng)建多個(gè)工廠類，這樣一旦需要增加新的功能，直接增加新的工廠類就可以了，不需要修改之前的代碼。

3.3、單例模式

單例模式，不需要過多的解釋。

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;
  }
 
}

但是這樣會(huì)引發(fā)多線程問題，詳細(xì)解說(shuō)可以看《Java多線程編程核心技術(shù)》書中的第六章。

3.4、建造者模式

建造者模式：是將一個(gè)復(fù)雜的對(duì)象的構(gòu)建與它的表示分離，使得同樣的構(gòu)建過程可以創(chuàng)建不同的表示。

字面看來(lái)非常抽象，實(shí)際上它也十分抽象?。。?！

建造者模式通常包括下面幾個(gè)角色：

（1） Builder：給出一個(gè)抽象接口，以規(guī)范產(chǎn)品對(duì)象的各個(gè)組成成分的建造。這個(gè)接口規(guī)定要實(shí)現(xiàn)復(fù)雜對(duì)象的哪些部分的創(chuàng)建，并不涉及具體的對(duì)象部件的創(chuàng)建。

（2） ConcreteBuilder：實(shí)現(xiàn)Builder接口，針對(duì)不同的商業(yè)邏輯，具體化復(fù)雜對(duì)象的各部分的創(chuàng)建。在建造過程完成后，提供產(chǎn)品的實(shí)例。

（3）Director：調(diào)用具體建造者來(lái)創(chuàng)建復(fù)雜對(duì)象的各個(gè)部分，在指導(dǎo)者中不涉及具體產(chǎn)品的信息，只負(fù)責(zé)保證對(duì)象各部分完整創(chuàng)建或按某種順序創(chuàng)建。

（4）Product：要?jiǎng)?chuàng)建的復(fù)雜對(duì)象。

在游戲開發(fā)中建造小人是經(jīng)常的事了，要求是：小人必須包括頭，身體和腳。

下面我們看看如下代碼：

Product（要?jiǎng)?chuàng)建的復(fù)雜對(duì)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(gè)抽象接口，以規(guī)范產(chǎn)品對(duì)象的各個(gè)組成成分的建造。這個(gè)接口規(guī)定要實(shí)現(xiàn)復(fù)雜對(duì)象的哪些部分的創(chuàng)建，并不涉及具體的對(duì)象部件的創(chuàng)建。）：

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

ConcreteBuilder（實(shí)現(xiàn)Builder接口，針對(duì)不同的商業(yè)邏輯，具體化復(fù)雜對(duì)象的各部分的創(chuàng)建。在建造過程完成后，提供產(chǎn)品的實(shí)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(diào)用具體建造者來(lái)創(chuàng)建復(fù)雜對(duì)象的各個(gè)部分，在指導(dǎo)者中不涉及具體產(chǎn)品的信息，只負(fù)責(zé)保證對(duì)象各部分完整創(chuàng)建或按某種順序創(chuàng)建。）：

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

測(cè)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(yùn)行結(jié)果：

回顧：建造者模式：是將一個(gè)復(fù)雜的對(duì)象的構(gòu)建與它的表示分離，使得同樣的構(gòu)建過程可以創(chuàng)建不同的表示。

3.5、原型模式

該模式的思想就是將一個(gè)對(duì)象作為原型，對(duì)其進(jìn)行復(fù)制、克隆，產(chǎn)生一個(gè)和原對(duì)象類似的新對(duì)象。

說(shuō)道復(fù)制對(duì)象，我將結(jié)合對(duì)象的淺復(fù)制和深復(fù)制來(lái)說(shuō)一下，首先需要了解對(duì)象深、淺復(fù)制的概念：

淺復(fù)制：將一個(gè)對(duì)象復(fù)制后，基本數(shù)據(jù)類型的變量都會(huì)重新創(chuàng)建，而引用類型，指向的還是原對(duì)象所指向的。

深復(fù)制：將一個(gè)對(duì)象復(fù)制后，不論是基本數(shù)據(jù)類型還有引用類型，都是重新創(chuàng)建的。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是深復(fù)制進(jìn)行了完全徹底的復(fù)制，而淺復(fù)制不徹底。

寫一個(gè)深淺復(fù)制的例子：

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;
 
   /* 淺復(fù)制 */ 
  public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
    // 因?yàn)镃loneable接口是個(gè)空接口，你可以任意定義實(shí)現(xiàn)類的方法名
    // 如cloneA或者cloneB，因?yàn)榇颂幍闹攸c(diǎn)是super.clone()這句話
    // super.clone()調(diào)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;
  }
 
  /* 深復(fù)制 */
  public Object deepClone() throws IOException, ClassNotFoundException {
 
    /* 寫入當(dāng)前對(duì)象的二進(jìn)制流 */
    ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
    ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);
    oos.writeObject(this);
 
    /* 讀出二進(jìn)制流產(chǎn)生的新對(duì)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(cè)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));
    /* 淺復(fù)制 */ 
    Prototype prototype1 = (Prototype) prototype.clone();
    /* 深復(fù)制 */
    Prototype prototype2 = (Prototype) prototype.deepClone();
    System.out.println(prototype1.getObj()==prototype1.getObj());
    System.out.println(prototype1.getObj()==prototype2.getObj());
  }
}

運(yùn)行結(jié)果：