Java設計模式之五大創建型模式(附實例和詳解)
一、概況
總體來說設計模式分為三大類:
(1)創建型模式,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)行為型模式,共十一種:策略模式、模板方法模式、觀察者模式、叠代子模式、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。
二、設計模式的六大原則
1、開閉原則(Open Close Principle)
開閉原則就是說對擴展開放,對修改關閉。在程序需要進行拓展的時候,不能去修改原有的代碼,實現一個熱插拔的效果。
2、裏氏代換原則(Liskov Substitution Principle)
其官方描述比較抽象,可自行百度。實際上可以這樣理解:(1)子類的能力必須大於等於父類,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。假設一個父類方法返回一個List,子類返回一個ArrayList,這當然可以。如果父類方法返回一個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。
4、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。還是一個降低類之間的耦合度的意思,從這兒我們看出,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,為了升級和維護方便。所以上文中多次出現:降低依賴,降低耦合。
5、迪米特法則(最少知道原則)(Demeter Principle)
為什麽叫最少知道原則,就是說:一個實體應當盡量少的與其他實體之間發生相互作用,使得系統功能模塊相對獨立。
6、合成復用原則(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、創建型模式
創建型模式,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、多個工廠方法模式和靜態工廠方法模式。
3.1.1、普通工廠模式
普通工廠模式就是建立一個工廠類,對實現了同一接口的一些類進行實例的創建。
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;
}
}
}
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:普通工廠模式就是建立一個工廠類,對實現了同一接口的一些類進行實例的創建。
3.1.2、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,分別創建對象。
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();
}
}
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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();
}
}
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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,分別創建對象。
3.1.3、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為靜態的,不需要創建實例,直接調用即可。
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();
}
}
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package com.mode.create;
public class FactoryTest {
public static void main(String[] args){
MyInterface myi = MyFactory.produceOne();
myi.print();
}
}
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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為靜態的,不需要創建實例,直接調用即可。
3.2、抽象工廠模式
工廠方法模式有一個問題就是,類的創建依賴工廠類,也就是說,如果想要拓展程序,必須對工廠類進行修改,這違背了閉包原則。
為解決這個問題,我們來看看抽象工廠模式:創建多個工廠類,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();
}
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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();
}
}
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修改測試類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();
}
}
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運行結果依舊顯然。
再回顧:抽象工廠模式就是創建多個工廠類,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;
}
}
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但是這樣會引發多線程問題,詳細解說可以看《Java多線程編程核心技術》書中的第六章。博主之前推薦過這本書,裏面有電子完整版下載地址:http://blog.csdn.net/u013142781/article/details/50805655
3.4、建造者模式
建造者模式:是將一個復雜的對象的構建與它的表示分離,使得同樣的構建過程可以創建不同的表示。
字面看來非常抽象,實際上它也十分抽象!!!!
建造者模式通常包括下面幾個角色:
(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復雜對象的哪些部分的創建,並不涉及具體的對象部件的創建。
(2) ConcreteBuilder:實現Builder接口,針對不同的商業邏輯,具體化復雜對象的各部分的創建。 在建造過程完成後,提供產品的實例。
(3)Director:調用具體建造者來創建復雜對象的各個部分,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創建或按某種順序創建。
(4)Product:要創建的復雜對象。
在遊戲開發中建造小人是經常的事了,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(要創建的復雜對象。):
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;
}
}
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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復雜對象的哪些部分的創建,並不涉及具體的對象部件的創建。):
package com.mode.create;
public interface PersonBuilder {
void buildHead();
void buildBody();
void buildFoot();
Person buildPerson();
}
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ConcreteBuilder(實現Builder接口,針對不同的商業邏輯,具體化復雜對象的各部分的創建。 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;
}
}
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Director(調用具體建造者來創建復雜對象的各個部分,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創建或按某種順序創建。):
package com.mode.create;
public class PersonDirector {
public Person constructPerson(PersonBuilder pb) {
pb.buildHead();
pb.buildBody();
pb.buildFoot();
return pb.buildPerson();
}
}
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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());
}
}
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運行結果:
回顧:建造者模式:是將一個復雜的對象的構建與它的表示分離,使得同樣的構建過程可以創建不同的表示。
3.5、原型模式
該模式的思想就是將一個對象作為原型,對其進行復制、克隆,產生一個和原對象類似的新對象。
說道復制對象,我將結合對象的淺復制和深復制來說一下,首先需要了解對象深、淺復制的概念:
淺復制:將一個對象復制後,基本數據類型的變量都會重新創建,而引用類型,指向的還是原對象所指向的。
深復制:將一個對象復制後,不論是基本數據類型還有引用類型,都是重新創建的。簡單來說,就是深復制進行了完全徹底的復制,而淺復制不徹底。
寫一個深淺復制的例子:
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;
/* 淺復制 */
public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
// 因為Cloneable接口是個空接口,你可以任意定義實現類的方法名
// 如cloneA或者cloneB,因為此處的重點是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;
}
/* 深復制 */
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;
}
}
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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));
/* 淺復制 */
Prototype prototype1 = (Prototype) prototype.clone();
/* 深復制 */
Prototype prototype2 = (Prototype) prototype.deepClone();
System.out.println(prototype1.getObj()==prototype1.getObj());
System.out.println(prototype1.getObj()==prototype2.getObj());
}
}
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運行結果:
Java設計模式之五大創建型模式(附實例和詳解)