Java經典設計模式之五大創建型模式（附實例和詳解） · Java工作實用篇

### 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、迭代子模式、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、里氏代換原則（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，依賴于抽象而不依賴于具體。 **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）** 為什么叫最少知道原則，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(); } ~~~ ~~~ 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(); } } ~~~ ~~~ package com.mode.create; public class FactoryTest { public static void main(String[] args){ MyFactory factory = new MyFactory(); MyInterface myi = factory.produceOne(); myi.print(); } } ~~~ 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里的方法置為靜態的，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(); } } ~~~ ~~~ package com.mode.create; public class FactoryTest { public static void main(String[] args){ MyInterface myi = MyFactory.produceOne(); myi.print(); } } ~~~ 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里的方法置為靜態的，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(); } ~~~ ~~~ 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; } } ~~~ 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，里面有電子完整版下載地址：[http://blog.csdn.net/u013142781/article/details/50805655](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，以規范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，并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。在建造過程完成后，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。在游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; } } ~~~ Builder（給出一個抽象接口，以規范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，并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(); } ~~~ 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。在建造過程完成后，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; } } ~~~ 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(); } } ~~~ 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()); } } ~~~ 運行結果： ![](https://box.kancloud.cn/2016-03-15_56e77dbd2fbfb.jpg) 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：**將一個對象復制后，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：**將一個對象復制后，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; } } ~~~ 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()); } } ~~~ 運行結果： ![](https://box.kancloud.cn/2016-03-15_56e77dbd3dc05.jpg)