5種Java經(jīng)典創(chuàng)建型模式詳解
一、概況
總體來說設(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)
開閉原則就是說對擴(kuò)展開放,對修改關(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: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。
再回頭來理解這句話:普通工廠模式就是建立一個(gè)工廠類,對實(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。
再回頭來理解這句話:多個(gè)工廠方法模式,是對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,不需要創(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,不需要創(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,如果想要拓展程序,必須對工廠類進(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; } }
但是這樣會引發(fā)多線程問題,詳細(xì)解說可以看《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)雜對象的哪些部分的創(chuàng)建,并不涉及具體的對象部件的創(chuàng)建。
(2) ConcreteBuilder:實(shí)現(xiàn)Builder接口,針對不同的商業(yè)邏輯,具體化復(fù)雜對象的各部分的創(chuàng)建。 在建造過程完成后,提供產(chǎn)品的實(shí)例。
(3)Director:調(diào)用具體建造者來創(chuàng)建復(fù)雜對象的各個(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)保證對象各部分完整創(chuàng)建或按某種順序創(chuàng)建。
(4)Product:要創(chuàng)建的復(fù)雜對象。
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(要創(chuàng)建的復(fù)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; } }
Builder(給出一個(gè)抽象接口,以規(guī)范產(chǎn)品對象的各個(gè)組成成分的建造。這個(gè)接口規(guī)定要實(shí)現(xiàn)復(fù)雜對象的哪些部分的創(chuàng)建,并不涉及具體的對象部件的創(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,針對不同的商業(yè)邏輯,具體化復(fù)雜對象的各部分的創(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)用具體建造者來創(chuàng)建復(fù)雜對象的各個(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)對象作為原型,對其進(jìn)行復(fù)制、克隆,產(chǎn)生一個(gè)和原對象類似的新對象。
說道復(fù)制對象,我將結(jié)合對象的淺復(fù)制和深復(fù)制來說一下,首先需要了解對象深、淺復(fù)制的概念:
淺復(fù)制:將一個(gè)對象復(fù)制后,基本數(shù)據(jù)類型的變量都會重新創(chuàng)建,而引用類型,指向的還是原對象所指向的。
深復(fù)制:將一個(gè)對象復(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。簡單來說,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:
以上就是本文的全部內(nèi)容,希望對大家的學(xué)習(xí)有所幫助。
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