Java设计模式之创建型模式

以下为本人查阅大量资料后归纳，简洁易懂，希望对不熟悉Java创建型模式的朋友有帮助。

首先介绍一下设计模式的六大原则：
1、开闭原则（Open Close Principle）

开闭原则就是说对扩展开放，对修改关闭。在程序需要进行拓展的时候，不能去修改原有的代码，实现一个热插拔的效果。所以一句话概括就是：为了使程序的扩展性好，易于维护和升级。想要达到这样的效果，我们需要使用接口和抽象类，后面的具体设计中我们会提到这点。

2、里氏代换原则（Liskov Substitution Principle）

里氏代换原则(Liskov Substitution Principle LSP)面向对象设计的基本原则之一。 里氏代换原则中说，任何基类可以出现的地方，子类一定可以出现。 LSP是继承复用的基石，只有当衍生类可以替换掉基类，软件单位的功能不受到影响时，基类才能真正被复用，而衍生类也能够在基类的基础上增加新的行为。里氏代换原则是对“开-闭”原则的补充。实现“开-闭”原则的关键步骤就是抽象化。而基类与子类的继承关系就是抽象化的具体实现，所以里氏代换原则是对实现抽象化的具体步骤的规范。—— From Baidu 百科

3、依赖倒转原则（Dependence Inversion Principle）

这个是开闭原则的基础，具体内容：真对接口编程，依赖于抽象而不依赖于具体。

4、接口隔离原则（Interface Segregation Principle）

这个原则的意思是：使用多个隔离的接口，比使用单个接口要好。还是一个降低类之间的耦合度的意思，从这儿我们看出，其实设计模式就是一个软件的设计思想，从大型软件架构出发，为了升级和维护方便。所以上文中多次出现：降低依赖，降低耦合。

5、迪米特法则（最少知道原则）（Demeter Principle）

为什么叫最少知道原则，就是说：一个实体应当尽量少的与其他实体之间发生相互作用，使得系统功能模块相对独立。

6、合成复用原则（Composite Reuse Principle）

原则是尽量使用合成/聚合的方式，而不是使用继承。

创建型模式包括单例模式、工厂方法模式、抽象工厂模式、建造者模式以及原型模式。

单例模式

应用场合：

在一个JVM中，该对象只需有一个实例存在

特点：

1. 对于创建频繁的大型对象可以降低系统开销
2. 减轻GC压力(Garbage collection)
3. 安全（核心交易引擎）

实现方式：

• 加载类时直接创建类的实例（性能提前消耗 浪费）

public class Singleton {

    private Singleton(){};

    private static Singleton instance = new Singleton();

    public static Singleton getInstance(){
        return instance;
    }
}

• 调用获取方法时创建实例（synchronized）

public class Singleton {

    private Singleton(){};

    private static Singleton instance ;

    public static Singleton getInstance(){
        if(instance == null){
            synchronized(Singleton.class){
                if(instance == null){
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

• 调用获取方法时创建实例（静态内部类第一次被使用时才会被装载）

public class Singleton {

    private Singleton(){};

    private static class SingleTonBuilder{
        private static Singleton instance = new Singleton();
    }

    public static Singleton getInstance(){

        return SingleTonBuilder.instance;
    }
}

总结：

工厂方法模式

应用场合：

大量产品需要创建，这些产品通常有共同接口。

特点：

节省生产产品的代码量，统一化规范管理产品。

实现方式：

• 静态工厂方法模式

//产品接口
public interface Sender {

    public void send();

}

//产品一
public class MailSender implements Sender{

    @Override
    public void send() {

        System.out.println("this is mailsender!");  

    }

}

//产品二
public class SmsSender implements Sender{

    @Override
    public void send() {

        System.out.println("this is sms sender!");  

    }

}

//生产产品的工厂
public class SendFactory {

    public static Sender produceMail(){  
        return new MailSender();  
    }  

    public static Sender produceSms(){  
        return new SmsSender();  
    }  
}

//通过工厂获得产品
public class Test {
    public static void main(String[] args) {  
        Sender sender = SendFactory.produceSms();
        sender.send();
    }
}

• 缺点：增加新产品时必须对类进行，违背闭包原则。 所以引入抽象工厂模式。

抽象工厂模式

特点：

增加产品时，需要增加一个产品实现类 和 一个工厂。

实现方式：（上例中产品接口和产品实现类不变）

//专门生产MailSender产品的工厂
public class SendMailFactory implements Provider{

    @Override
    public Sender produce() {

        return new MailSender();
    }

}

//专门生产SmsSender产品的工厂
public class SendSmsFactory implements Provider{

    @Override
    public Sender produce() {

        return new SmsSender();
    }

}

//先获得产品对应的工厂  再获得产品
public class Test {
    public static void main(String[] args) {  
         Provider provider = new SendMailFactory();  
         Sender sender = provider.produce();  
         sender.send();  
    }
}

建造者模式

应用场合：

需要生成的产品对象有复杂的内部结构；需要生成的产品对象的属性相互依赖；在对象创建过程中会使用到系统中的其他一些对象

特点：

在建造者模式里，用户不再直接指挥工厂去生产产品，而是与指导者联系，由指导者来管理工厂，指导者联系工厂最后得到产品。即建造模式可以强制实行一种分步骤进行的建造过程。

建造模式将复杂的内部创建封装在内部。

实现方式：

    public interface Builder { 
　　　　void buildPartA(); 
　　　　void buildPartB(); 
　　　　void buildPartC(); 
　　
　　　　Product getResult(); 
　　} 

   //工厂
　　public class ConcreteBuilder implements Builder { 
　　　　Part partA, partB, partC; 

　　　　public void buildPartA() {
　　　　　　//这里是具体如何构建partA的代码
　　　　}; 
　　　　public void buildPartB() { 
　　　　　　//这里是具体如何构建partB的代码
　　　　}; 
　　　　 public void buildPartC() { 
　　　　　　//这里是具体如何构建partB的代码
　　　　}; 
　　　　 public Product getResult() { 
　　　　　　//返回最后组装成品结果
　　　　}; 
　　}

   //指导者（在此可实现复杂的内部创建过程）
　　public class Director {
　　　　private Builder builder; 
　　
　　　　public Director( Builder builder ) { 
　　　　　　this.builder = builder; 
　　　　} 
　　　　public void construct() { 
　　　　　　builder.buildPartA();
　　　　　　builder.buildPartB();
　　　　　　builder.buildPartC(); 
　　　　} 
　　} 


　　public interface Product { }
　　public interface Part { }
　　

   //用户联系指导者， 指导者指导工厂建造复杂产品
　　ConcreteBuilder builder = new ConcreteBuilder();
　　Director director = new Director( builder ); 
　　
　　director.construct(); 
　　Product product = builder.getResult();

原型模式

应用场合：

用原型实例指定创建对象的种类，并且通过复制这些原型创建新的对象。

实现方式：

浅复制：将一个对象复制后，基本数据类型的变量都会重新创建，而引用类型，指向的还是原对象所指向的。

深复制：将一个对象复制后，不论是基本数据类型还有引用类型，都是重新创建的。简单来说，就是深复制进行了完全彻底的复制，而浅复制不彻底。

//原型
public class Prototype implements Cloneable,Serializable{
    public int a;
    public int b[] =new int[2];

    //浅复制
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }

    //深复制  
    public Object deepClone() throws IOException, ClassNotFoundException {  

        //写入当前对象的二进制流   
        ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();  
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);  
        oos.writeObject(this);  

        //读出二进制流产生的新对象  
        ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());  
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);  
        return ois.readObject();  
    }  
}

//浅复制测试
public class Test {
    public static void c() throws CloneNotSupportedException{
        Prototype p1 = new Prototype();
        Prototype p2 = (Prototype) p1.clone();
        p1.a = 1;
        p2.a = 2;
        p1.b[0]=1;
        p1.b[1]=1;
        p2.b[0]=2;
        p2.b[1]=2;
        System.out.println("p1:a :"+p1.a);
        System.out.println("p2:a :"+p2.a);
        System.out.println("p1:b[0] :"+p1.b[0]);
        System.out.println("p1:b[1] :"+p1.b[1]);
        System.out.println("p2:b[0] :"+p2.b[0]);
        System.out.println("p2:b[1] :"+p2.b[1]);

        System.out.println("p1 :"+p1);
        System.out.println("p2 :"+p2);
        System.out.println("new p :"+(Prototype) p1.clone());
    }
    public static void main(String[] args){
        try {
            c();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

浅复制测试结果：

//深复制测试
public class Test {
    public static void c() throws IOException, ClassNotFoundException{
        Prototype p1 = new Prototype();
        Prototype p2 = (Prototype) p1.deepClone();
        p1.a = 1;
        p2.a = 2;
        p1.b[0]=1;
        p1.b[1]=1;
        p2.b[0]=2;
        p2.b[1]=2;
        System.out.println("p1:a :"+p1.a);
        System.out.println("p2:a :"+p2.a);
        System.out.println("p1:b[0] :"+p1.b[0]);
        System.out.println("p1:b[1] :"+p1.b[1]);
        System.out.println("p2:b[0] :"+p2.b[0]);
        System.out.println("p2:b[1] :"+p2.b[1]);

        System.out.println("p1 :"+p1);
        System.out.println("p2 :"+p2);
    }
    public static void main(String[] args){
        try {
            c();
        } catch (Exception e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

深复制测试结果：