Java 经典设计模式(1):五大创建型模式


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    一、概况

    总体来说设计模式分为三大类:

    (1)创建型模式,共五种:工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、建造者模式、原型模式。

    (2)结构型模式,共七种:适配器模式、装饰器模式、代理模式、外观模式、桥接模式、组合模式、享元模式。

    (3)行为型模式,共十一种:策略模式、模板方法模式、观察者模式、迭代子模式、责任链模式、命令模式、备忘录模式、状态模式、访问者模式、中介者模式、解释器模式。

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    二、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。

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

    其官方描述比较抽象,可自行百度。实际上可以这样理解:
    (1)子类的能力必须大于等于父类,即父类可以使用的方法,子类都可以使用。
    (2)返回值也是同样的道理。假设一个父类方法返回一个List,子类返回一个ArrayList,这当然可以。如果父类方法返回一个ArrayList,子类返回一个List,就说不通了。这里子类返回值的能力是比父类小的。
    (3)还有抛出异常的情况。任何子类方法可以声明抛出父类方法声明异常的子类。

    而不能声明抛出父类没有声明的异常。

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

    这个是开闭原则的基础,具体内容:面向接口编程,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。

    三、创建型模式

    创建型模式,共五种:工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、建造者模式、原型模式。

    3.1、工厂方法模式

    工厂方法模式分为三种:普通工厂模式、多个工厂方法模式和静态工厂方法模式。

    3.1.1、普通工厂模式

    普通工厂模式就是建立一个工厂类,对实现了同一接口的一些类进行实例的创建。

    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("没有要找的类型");  
                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();
        }
    }
    

    再回头来理解这句话:普通工厂模式就是建立一个工厂类,对实现了同一接口的一些类进行实例的创建。

    3.1.2、多个工厂方法模式

    多个工厂方法模式,是对普通工厂方法模式的改进,多个工厂方法模式就是提供多个工厂方法,分别创建对象。

    直接看代码吧,我们修改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();
        }
    }
    

    再回头来理解这句话:多个工厂方法模式,是对普通工厂方法模式的改进,多个工厂方法模式就是提供多个工厂方法,分别创建对象。

    3.1.3、静态工厂方法模式

    静态工厂方法模式,将上面的多个工厂方法模式里的方法置为静态的,不需要创建实例,直接调用即可。

    直接看代码吧,我们修改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();
        }
    }
    

    再回顾:静态工厂方法模式,将上面的多个工厂方法模式里的方法置为静态的,不需要创建实例,直接调用即可。

    3.2、抽象工厂模式

    工厂方法模式有一个问题就是,类的创建依赖工厂类,也就是说,如果想要拓展程序,必须对工厂类进行修改,这违背了闭包原则。

    为解决这个问题,我们来看看抽象工厂模式:创建多个工厂类,这样一旦需要增加新的功能,直接增加新的工厂类就可以了,不需要修改之前的代码。

    这样就符合闭包原则了。

    下面来看看代码:

    MyInterface、MyClassOne、MyClassTwo不变。

    新增如下接口和类:

    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();
        }
    }
    

    修改测试类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();
    }
    

    再回顾:抽象工厂模式就是创建多个工厂类,这样一旦需要增加新的功能,直接增加新的工厂类就可以了,不需要修改之前的代码。

    3.3、单例模式

    单例模式,不需要过多的解释。

    直接看代码吧:

    package test;
     
    public class MyObject {
        private static MyObject myObject;
     
        private MyObject() {
        }
     
        public static MyObject getInstance() {
            if (myObject != null) {
            } else {
                myObject = new MyObject();
            }
            return myObject;
        }
    }
    

    但是这样会引发多线程问题,详细解说可以看《Java多线程编程核心技术》书中的第六章。博主之前推荐过这本书,里面有电子完整版下载地址:http://blog.csdn.net/u013142781/article/details/50805655

    3.4、建造者模式

    建造者模式:是将一个复杂的对象的构建与它的表示分离,使得同样的构建过程可以创建不同的表示。

    字面看来非常抽象,实际上它也十分抽象!!!!

    建造者模式通常包括下面几个角色:

    (1)Builder:给出一个抽象接口,以规范产品对象的各个组成成分的建造。这个接口规定要实现复杂对象的哪些部分的创建,并不涉及具体的对象部件的创建。

    (2)ConcreteBuilder:实现Builder接口,针对不同的商业逻辑,具体化复杂对象的各部分的创建。 在建造过程完成后,提供产品的实例。

    (3)Director:调用具体建造者来创建复杂对象的各个部分,在指导者中不涉及具体产品的信息,只负责保证对象各部分完整创建或按某种顺序创建。

    (4)Product:要创建的复杂对象。

    在游戏开发中建造小人是经常的事了,要求是:小人必须包括头,身体和脚。

    下面我们看看如下代码:

    Product(要创建的复杂对象。):

    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(给出一个抽象接口,以规范产品对象的各个组成成分的建造。这个接口规定要实现复杂对象的哪些部分的创建,并不涉及具体的对象部件的创建。):

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

    ConcreteBuilder(实现Builder接口,针对不同的商业逻辑,具体化复杂对象的各部分的创建。 在建造过程完成后,提供产品的实例。):

    package com.mode.create;
     
    public class ManBuilder implements PersonBuilder {
        Person person;
     
        public ManBuilder() {
            person = new Person();
        }
     
        public void buildBody() {
            person.setBody("建造男人的身体");
        }
     
        public void buildFoot() {
            person.setFoot("建造男人的脚");
        }
     
        public void buildHead() {
            person.setHead("建造男人的头");
        }
     
        public Person buildPerson() {
            return person;
        }
    }
    

    Director(调用具体建造者来创建复杂对象的各个部分,在指导者中不涉及具体产品的信息,只负责保证对象各部分完整创建或按某种顺序创建。):

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

    测试类:

    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());
        }
    }
    

    回顾:建造者模式:是将一个复杂的对象的构建与它的表示分离,使得同样的构建过程可以创建不同的表示。

    3.5、原型模式

    该模式的思想就是将一个对象作为原型,对其进行复制、克隆,产生一个和原对象类似的新对象。

    说道复制对象,我将结合对象的浅复制和深复制来说一下,首先需要了解对象深、浅复制的概念:

    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。

    写一个深浅复制的例子:

    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;
     
         /* 浅复制 */  
        public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
            // 因为Cloneable接口是个空接口,你可以任意定义实现类的方法名
            // 如cloneA或者cloneB,因为此处的重点是super.clone()这句话
            // super.clone()调用的是Object的clone()方法
            // 而在Object类中,clone()是native(本地方法)的
            Prototype proto = (Prototype) super.clone();
            return proto;
        }
     
        /* 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();
        }
     
        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;
        }
    }
    

    测试类:

    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));
            /* 浅复制 */ 
            Prototype prototype1 = (Prototype) prototype.clone();
            /* 深复制 */
            Prototype prototype2 = (Prototype) prototype.deepClone();
            System.out.println(prototype1.getObj()==prototype1.getObj());
            System.out.println(prototype1.getObj()==prototype2.getObj());
        }
    }
    

    原文:http://blog.csdn.net/u013142781/article/details/50816245


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