【再探】设计模式— 工厂方法、单例及原型模式

本文主要是介绍【再探】设计模式— 工厂方法、单例及原型模式，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

 创建型设计模式是处理对象创建的设计模式，主要特点是“将对象的创建与业务代码分离”。一共有五种：工厂方法模式、单例模式、原型模式、抽象工厂模式及建造者模式。

1 单例模式

需求：

1. 在整个系统中只需要一个实例。
2. 管理共享资源，例如数据库连接、配置文件读取等，可以减少资源消耗，提高性能。

1.1 单例模式介绍

确保某个类只有一个实例，自行实例化并且向整个系统提供这个实例。

图 单例模式UML

饿汉模式	在程序启动时就进行对象的实例化，单例对象会在类被加载时创建。实现简单、线程安全。但是无法进行懒加载，会带来一定的系统开销。
懒汉模式	类加载时不会创建单例对象，而是等到真正需要的时候才创建。懒汉模式第一次调用时才初始化，避免了内存浪费，但是需要注意线程安全问题。
枚举	实现单例的最佳方法，自动支持序列化机制、防止多次实例化并且线程安全。

图 实现单例模式的方式

public class HungryModel {private HungryModel() {}private final static HungryModel instance = new HungryModel();public static HungryModel getInstance() {return instance;}
}

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

public class IoDHSingleton {private IoDHSingleton() {}private static class Holder {static final IoDHSingleton instance = new IoDHSingleton();}public static IoDHSingleton getInstance() {return Holder.instance;}}

1.1.1 优缺点

优点：确保一个类在系统中只有一个实例，节约系统资源，提高性能。

缺点：不符合单一职责原则。

2 原型模式

需求：

1. 需要频繁创建属性近似的对象。
2. 需要保持对象在某个时刻的状态。

2.1 原型模式介绍

通过一个已存在的对象克隆出多个一摸一样的对象。

图 原型模式UML

public class Address implements Cloneable{public Address() {}@Overridepublic Address clone() throws CloneNotSupportedException {return (Address)super.clone();}@Overridepublic String toString() {return "Address(" + Integer.toHexString(hashCode()) + ")";}
}public class User implements Cloneable{private List<Address> addressList;public void setAddressList(List<Address> addressList) {this.addressList = addressList;}@Overridepublic User clone() throws CloneNotSupportedException {User clone = (User)super.clone();if (addressList != null) {List<Address> newList = new ArrayList<>();for (Address address : addressList) {newList.add(address.clone());}clone.setAddressList(newList);}return clone;}public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {User user = new User();List<Address> addresses = new ArrayList<>();addresses.add(new Address());addresses.add(new Address());user.setAddressList(addresses);User clone = user.clone();System.out.println(user);System.out.println(clone);}@Overridepublic String toString() {return "User(" + Integer.toHexString(hashCode()) +"){" +"addressList=" + addressList +'}';}
}

2.1.1 优缺点

优点：1）减少了代码量；2）可读性、可维护性好，耦合度减小。

缺点：2）不符合单一职责原则；2）不符合开闭原则。当对象添加新的属性时可能需要修改代码。

3 工厂方法模式

需求：

1. 将对象创建与业务代码剥离。
2. 让用户在不需要知道具体的类型情况下，创建符合的对象。
3. 隐藏创建这个实例的创建细节。

3.1 工厂方法模式介绍

将对象的创建与自身的业务逻辑分离。定义一个有创建对象接口的工厂，把创建对应产品的细节封装在不同的工厂实现类中。每增加新的产品，只需增加该产品以及对应的工厂实现类。

图 工厂方法模式UML

public class Car {private String engine;protected Car(String engine) {this.engine = engine;}
}public class BMWCar extends Car{public BMWCar(String engine) {super(engine);}
}public class TeslaCar extends Car{public TeslaCar(String engine) {super(engine);}
}

 

public interface CarFactory {Car buildCar();
}public class BMWCarFactory implements CarFactory{@Overridepublic Car buildCar() {return new BMWCar("汽油发动机");}
}public class TeslaCarFactory implements CarFactory{@Overridepublic Car buildCar() {return new TeslaCar("电动发动机");}
}

public class CarShop {public static void main(String[] args) {CarFactory carFactory = new BMWCarFactory();carFactory.buildCar();carFactory = new TeslaCarFactory();carFactory.buildCar();}
}

3.1.1 优缺点

优点：1）符合单一职责原则，可读性好。2）符合开闭原则，扩展性好。3）符合依赖倒置原则，耦合度降低。

缺点：类的数量增加，增加了系统的复杂性，可能会影响性能。

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