《设计模式》-03-GoF模式-创建型模式（单例模式、原型模式、构造器模式、抽象工厂模式、工厂方法模式）
文章目录
1. 单例模式（Singleton）
指目标类（Class）只有一个实例对象（Object），并且向使用该对象的客户端提供访问单例的全局方法。
1.1 使用场景
- 一个类只能有一个实例，并且客户端需要访问该实例。
例如，将软件配置信息封装在一个类中，这个类的实例需要向所有客户端提供一致的配置信息。
- 一个类的实例化代价很大，且向所有客户端提供无状态的服务（实例状态在程序中通常使用变量或域表达）或不因客户端变化而改变实例状态的服务。
1.2 类结构
Subject定义了静态私有域instance、私有无参构造方法和全局静态方法getInstance（），当客户端通过getInstance（）方法访问私有域instance时，判断instance是否为null；如果为null，则通过私有构造方法初始化instance；最后向客户端返回instance。
1.3 使用单例
COS系统的配置信息使用XML格式文件保存。COS启动后，需要向所有客户端（Client）程序共享该配置信息，并提供配置信息访问的接口。
2 原型模式（Prototype）
指通过复制自己达到构造目标对象新实例的对象。
2.1 应用场景
原型解决的问题是减少了设计中存在大量的相似类（也称平行类）或子类，可以实现动态地配置应用或动态地添加和删除产品，通过复制对象的方式提高了某一类型对象的创建性能。
其应用场景如下：
- 一个类的实例状态只能是不同组合中的一种，而不想通过平行类或子类的方式区分不同的状态组合。
该场景，客户端使用目标类的实例时，需要根据实例状态的变化实现不同的服务类型，开发人员可以通过子类扩展或设计平行类的方式解决，但这样会增加设计类的数量。特别地，当目标类实例的状态组合较多时，将导致类爆炸。采用原型模式设计方案，可以减少子类或平行类的数量，从而避免类爆炸问题。
- 业务代码中不能静态引用目标类的构造器来创建新的目标类的实例。
客户端无法直接通过构造器创建新的目标对象；需要向客户端提供目标类原型对象，通过原型复制的方式创建新的实例。如:
为了安全，客户端没有权限直接引用目标类的构造器构造实例；或者系统为了方便资源管理，希望通过复制原型的方式保留新对象与原型对象之间的某种联系。
- 目标类实例化代价昂贵（通常指初始化含有耗时或较高计算复杂度的操作），不同的客户端需要单独使用一个目标类的对象。
原型复制的方式在某些情况下可以提高程序的性能。
因为系统在创建新对象时不需要进行对象模型的计算与构建，而是直接制作对象的副本，也没有对象初始化过程，这在一定程度上节省了新对象创建的成本，起到了程序优化的效果。
2.2 类结构
客户端Client通过原型Prototype对象的clone（）方法获得新的目标实例。Prototype可以设计为抽象类或接口，由子类实现clone（）方法，也可以设计为具体类。
2.3 使用原型
如订单通知、系统通知、会员通知等。
3 构造器模式（Builder）
指为构造一个复杂的产品对象 进行产品组成元素构建和产品组装的对象。构造器模式将产品构造过程（或算法）进行独立封装。
3.1 应用场景
- 需要将复杂产品对象的构造过程（或算法）封装在独立的代码中。
例如，为了实现产品构造过程（或算法）的可扩展性或复用性需要将产品组合元素的构造、产品构造过程（或算法）及产品的组装等分别由独立的对象封装。
- 对不同的产品表示复用同一个构造过程（或算法）。
如，代码需要创建不同的产品表示，但这些产品的构造过程（或算法）相似或相同，可以进行构造过程（或算法）代码的复用。
3.2 结构类
- Director类，封装产品构造过程（或算法）
- Builder接口，定义产品聚合元素的构建行为
- ConcreteBuilder，实现Builder接口和具体产品的组装
- Product，是产品的具体表示（或类型）
Director实现的产品构造过程（或算法）中使用Builder类型对象构造产品的聚合元素，由于Builder是抽象接口类型，因此，同一个Director的产品构造过程（或算法）可以构造出不同的产品表示，从而达到代码复用或扩展的目的。
4 抽象工厂模式（Abstract Factory）
指在不指定具体产品类的情况下，为相互关联的产品簇或产品集（Families of Products）提供创建接口，并向客户端隐藏具体产品创建的细节或表示的对象。
4.1 使用场景
- 需要实现产品簇样式的可扩展性，并向客户端隐藏具体样式产品簇的创建或表示细节
当产品簇中的产品类型具有不同的子类，而客户端在使用产品簇时，并不关心产品的具体子类，只是使用产品对象。为了减少客户端代码对产品簇具体实现的依赖，需要隐藏具体的产品表示和创建过程。
- 向客户端保证产品簇对象的一致性，但只提供产品对象创建接口
客户端在使用产品簇的产品对象时，对产品对象有一致性体验需求，主要体现在外观、样式、行为等
- 使用产品簇实现软件的可配置性。
主要针对于软件配置。
例如，SDK是开发人员所使用的产品簇，由能帮助开发人员进行软件开发的工具、程序库和文档组成，开发人员在开发目标软件时，需要配置对应的SDK产品簇。
4.2 类结构
产品簇中含有产品类型ProductA和ProductB，产品簇有样式1和样式2两种不同的样式，因此，ProductA有样式1的子类ProductA1和样式2的子类ProductA2，ProductB有样式1的子类ProductB1和样式2的子类ProductB2，即ProductA1与ProductB1构成样式1产品簇，ProductA2与ProductB2构成样式2产品簇。
客户端Client在使用产品簇时，需要保证产品样式的一致性，即客户端使用样式1产品簇时，需要抽象工厂创建和提供ProductA1或ProductB1产品对象；使用样式2产品簇时，需要抽象工厂创建和提供ProductA2或ProductB2产品对象。
抽象工厂类AbstractFactory定义产品簇中产品对象的创建接口createProductA（）和createProductB（）。ConcreteFactory1子类继承AbstractFactory类，实现样式1产品簇产品对象的创建；ConcreteFactory2子类继承AbstractFactory类，实现样式2产品簇产品对象的创建。
5 工厂方法模式（Factory Method）
工厂方法类定义产品对象创建接口，但由子类实现具体产品对象的创建。
5.1 使用场景
- 当业务类处理产品对象时，无法知道产品对象的具体类型，或不需要知道产品对象的具体类型（产品具有不同的子类）。
- 当业务类处理不同的产品子类对象业务时，希望由自己的子类实现产品子类对象的创建。
5.2 结构类
Creator类定义了抽象工厂方法createProduct（），实现了业务处理方法doBusiness（）。
ConcreteCreator类继承Creator类，实现工厂方法createProduct（）进行ConcreteProduct对象的创建。Product是产品抽象类，ConcreteProduct类继承Product类，是Product的子类。
客户端（Client）使用Creator对象对目标产品Product对象进行业务处理时，Product对象的创建是由ConcreteCreator类完成的。实际上，客户类使用的Creator对象指向的是ConcreteCreator实例。
